HART Protocol เทคโนโลย HART Communication พฒนามาจากระบบ Bell 202 ทเปนระบบโทรศพทในประเทศ

อเมรกา ตงแต ป 1989 เปนระบบทเปดกวางใหกบผผลตตาง ๆ ไดเขามาใชไดท าใหไดรบความนยมมาก ในป 1990 ไดเกดการรวมตวประชมกนเปนครงแรกในเดอนสงหาคม และน ามาสการจดตงสมาคม HART Communication Foundation ในเดอนมถนายน ป 1993 ซงเปนสมาคมทไมแสวงหาผลก าไร (NOP-Non Profit Organization) มสมาชกเรมตนท 35 สมาชกในเวลานน และไดมการพฒนาเทคโนโลยเรอยมา จนป 2015 ไดควบรวมกจการกบสมาคม Fieldbus Foundation และใชชอใหมวา สมาคมฟลดคอมกรป (FieldComm Group) เรยกยอ ๆ วา FCG ในประเทศไทย สมาคมฟลดบสไทย ไดเปลยนชอเปน ฟลดคอมกรปไทย (FieldComm Group Thai Association) และเปดใหสมาชก HART เขารวมกจกรรมในป 2015 นเปนตนมา

HART ยอมาจากค าวา Highway Addressable Remote Transducer เปนการสอสารแบบ Digital ทม

Analog 4-20 mA เปนสอ คอยงคงใช สญญาณไฟฟากระแสตรง 4-20 mA ในการวดและควบคมหรอตดตอกน ระหวางตวอปกรณ เชน ทรานสมตเตอร วดคาทางกายภาพ แลวแปลงเปนสญญาณ PV (Process Variable) สงสญญาณ Analog ทวดไดนใหระบบควบคม DCS (Distributed Control System) หรอ PLC (Programmable Logic Control) หรอสงสญญาณ Analog จาก DCS หรอ PLC ทประมวลผลแลวเปนสญญาณ MV (Multivariable Value Output) ใหกบ Positioner ทอยทตว Control Valve สญญาณ Digital ทสอสารนนมหลายคา และมจ านวนมาก โดยใช ความถเชนเดยวกบการสอสารทางไกล (Telecomunication) จาก FSK (Frequency Shift Keying) Modems

รปท 1 การสงสญญาณ 4-20 mA ของ HART Protocol

สญญาณ HART เปนการสอสารแบบ 2 ทาง (2 Way Communication) ระหวาง ตวอปกรณ (Device) และ ตว Host คอสามารถตดตอไปมาไดระหวาง Device และ Host ซง Host ในทนอาจเปนเครองมอ Handheld หรอ DCS หรอ PLC

รปท 2 การสอสารแบบ 2 ทาง (2 Way Communication)

สญญาณ HART ตดตอกนดวยระบบ Master‟Slave Protocol คอมตวทท าหนาท เปน Master ในทนคอ Host นนเอง และม Slave ในทนคอ Devices ตาง ๆ ดวยแตเดมมา ในระบบ HART Network จะม Host ไดแคตวเดยว คอถาตวอปกรณเชอมตอสญญาณ HART กบ Host System แลวกไมสามารถตดตอกบ Handdeld ได แตวาอปกรณ HART รนใหม ๆ (Rev 5 เปนตนมา) สามารถรองรบการม Host ไดสงสด 2 Host ประโยชนของการรองรบ 2 Host คอ DCS หรอ PLC กสามารถตดตอสอสารกบ อปกรณได แลวกสามารถใช Handheld ตดตอในเวลาเดยวกนได โดยตงให DCS หรอ PLC เปน Primary Host และ Handheld เปน Secondary Host

รปท 3 การสอสารระหวาง Host และ Device

การพฒนาของ HART การปรบปรงและพฒนาของ HART นนก าหนดมาตรฐานตามคณสมบตและฟงกชนของ HART

Protocol Revision 5 พฒนาการตงคาสญญาณอนาลอคของอปกรณ ไดถกพฒนาโดยบรษท Emerson และ

เปดตวใชงานโดยงานอตโนมตในอตสาหกรรมเมอเปดปลายทศวรรต 1980 โดยเปดใหเปน Open source ผใชงานสามารถซอจากบรษทอนได

Revision 6 ไดมการเพมระบบการสงขอมลแบบดจตอลเขาไปในอปกรณ และน ามาใชในป 2001 แตมนอยผผลตทน ามาพฒนาตอ

Revision 7 ไดมการเพมระบบการสอสารแบบไรสาย และไดก าหนดมาตราฐานส าหรบการสอสาร HART แบบมสาย และไรสายขนมาในป 2007 และในป 2008ไดมการใชอปกรณแบบ WirelessHART

รปท 4 Evolution of HART

HART Specifications

รปท 5 OSI Model ของ HART Physical layer ชน Physical layer ของ HART protocol ถกสรางตามมาตรฐาน IEEE 802.15.4 โดยทวไปจะเปน

สวนหนงของมาตรฐาน IEEE ทมการปรบแก คอมนจะท างานเพยงชองความถทก าหนดไว โดย Physical layer จะใชชองความถ 15 ชองสงไปยงชน Data link layer เพอเพมความนาเชอถอ

Data link layer ในชน Data link layer เปนการใช Superframes และ TDMA (Time Dimension Multiple Access)

เพอปองกนการชนกนของขอมล และใช Superframes เพอรบรองความนาเชอถอของการสอสาร และในชนน มการใช channel hopping และ channel blacklisting เพอเพมความปลอดภย และความนาเชอถอ

Network&Transport layer ในชน Network และ Transport Layer จะรวมกนควบคม เวลา, ชองทาง, การสราง session และ

ความปลอดภย โดยก าหนดเปน Mesh network เพอใหอปกรณสอสารกนเองได OSI Model ของ HART Physical layer Coding การสงขอมลระหวาง Master และ Field device โดยสญญาณ Analog 4-20 mA จะถกเขารหสดวย

สญญาณ Digital ซอนทบลงไป ดงรป

รปท 6 การสงขอมลระหวาง Master และ Field device การสงบต 0 กบ 1 เพอก าหนด asynchronous half-duplex interface ซงสงการบนสญญาณ Analog

การเขารหสบต โดยใชหลกการ FSK (Frequency Shift Keying) ซงอยบนมาตรฐานการสอสารแบบ Bell 202 คอคาของสญญาณ Digital 0 และ 1 ก าหนดตามความถทระบไว คอ และม Data rate เทากบ 1200 bit/s

logical “0”: 2200Hz logical “1”: 1200Hz ซงการสงสญญาณ Digital จะไมสงผลตอสญญาณ 4-20 mA เพราะคาเฉลยของการ FSK

เทากบ 0 และการสงสญญาณ Digital เพอสงคา Secondary variables รวมถงขอมลทใชในการ Operation, Commissioning, Maintenance และคา Diagnostic

Connecting HART devices อปการณทใชชองทางการสอสารดวย HART protocol จะจดอปกรณเปน Master และ Slave (field)

โดยตว Master จะรวมถง Handheld และ PC สวนอปกรณ Slave จะรวมถง Sensor/Transmitters และ Actuators ขอมลในการสงสญญาณของ HART protocol จะซอนทบบนสญญาณ 4-20 mA ผาน FSK modem

Point to point connection

รปท 7 Point to point connection

จากรปขางบน แสดงการเชอมตอแบบ point-to-point คอ อปกรณ Master ถกเชอมตอไวกบอปกรณ Slave (field) เพยงตวเดยว โดยจ าเปนตองก าหนดใหอปกรณ Slave ตองตง Address ไวท 0 เสมอ

Extended system คอการเพมจ านวนของอปกรณทเชอมตอในระบบโดยการใช Multiplexer โดยผใชสามารถเลอก

ชองทางผานทางโปรแกรม และอปกรณทกตวจะตง Address ไวท 0 เสมอดงรป

รปท 8 Extended system Multidrop mode หลงจากดารสอสารแบบ HART ถกออกแบบมา ไดมการพฒนา Multidrop mode ออกมา

ดวย ในการท างานของโหมด Multidrop อปกรณจะแลกเปลยนขอมล และวดคาผานทาง HART protocol โดยใชสญญาณ Analog เปนตวใหพลงงาน (4 mA)

ใน Multidrop mode สามารถเชอมตออปกรณไดถง 15 ตวโดยใชสายคเดยวตอกนแบบขนานและ ก าหนด Address ของ Field device ตงแต 1-15 สวน host address จะแตกตางจาก Field device

รปท 9 Multidrop mode

ขอเสยหลกของการท างานแบบ Multidrop mode คอความเรวในการสงขอมลนอย อาจใชเวลาหลายวนาท เพอเขาถง Field device ตวทตองการบน Multidrop network

Datalink Layer อปกรณ HART ในชน Datalink แบงเปน 3 ชนด คอ 1.Master Device เปนอปกรณในระบบ Master-slave ซงเปนตวเรมตนการด าเนนการและค าสง เชน

Controller เปนตน 2.Slave Device เปนอปกรณ (เชน ทรานสมตเตอร หรอ วาลว เปนตน) ในระบบ Master-slave ซง

รบค าสงจาก Master Device 3.Burst Mode Slave อปกรณ HART บางตวรองรบการท างานโหมดOptional burst communication สญญาณ HART น ตดตอกนดวยระบบ Master‟Slave Protocol คอมตวทท าหนาทเปน Master และ

ตวทท าหนาทเปน Slave ซงคอ Devices ตาง ๆ ( เชน ทรานสมตเตอร หรอ วาลว ) ในอดตระบบ HART จะม Master เพยงตวเดยว คอถาตวอปกรณเชอมตอสญญาณ HART กบ Primary Master แลวจะไมสามารถตดตอกบ Handheld ได แตอปกรณ HART ตงแต Revision 5 เปนตนมาสามารถรองรบการม Master ไดสงสด 2 Master ดงรปท 10 ประโยชนของการรองรบ 2 Master คอ สามารถตดตอสอสารกบ DCS หรอ PLC ไดในขณะเดยวกนยงสามารถใช Handheld ตดตอในเวลาเดยวกนได โดยตงให DCS หรอ PLC เปน Primary Master และ Handheld เปน Secondary Master

รปท 10 HART ทรองรบ 2 Master ระบบของ HART จะตดตอสอสารผานระบบ Master-Slave คอ ตวอปกรณจะสอสารกนไดกตอเมอ

Master ท าการสง Request มากอน และการตอบกลบของอปกรณคอ Response ดวยเหตนเราจงเรยกการสอสารแบบนวา Request Response Mode ซงเปนการสอสารปกตทใชงานอยทว ๆ ไปดงรปท 11 ใน Mode

นจะสงสญญาณไดค าสง (Command) ละ 1 วนาท และใน 1 Command จะมประมาณ 2-3 ขอมล หากม 2 Master ผสง Request จะเปน Primary Master โดยใน 1 วนาทสามารถ รบสงได 1,200 Bit

รปท 11 Request-Response Mode

นอกจากนระบบ HART ยงมอก 1 Mode ใหเลอกใช คอ Burst Mode เปน Mode ทใหตวอปกรณสามารถสงขอมลไดเรวขน และตอเนองโดยไมตองรอ Request จาก Master กอนดงรปท 12 Master จะเพยง Acknowledge เมอไดรบขอมลจากตวอปกรณ ท าใหสงขอมลไดมากกวา Request-Response Mode คอ 2-3 Command ตอ 1 วนาท มกใช Request-Response Mode กบระบบทตองการ Diagnostic หรอขอมลจากตวอปกรณจ านวนมากและตอเนอง

รปท 12 Burst Mode โครงสรางของเฟรมขอมลของ HART แสดงดงรปท 13 โดยจะประกอบดวย Start bit, Parity bit

และ Stop bit ตงแต Revision 5 เปนตนมา โปรโตคอล HART มลกษณะเฟรมสองรปแบบซงแตกตางกนทสวน address คอเปนแบบ Short frame ซงม 4 bit และ Long frame เฟรมขอมลของโปรโตคอล HART ดงรปท 13 ซงประกอบดวย

รปท 13 เฟรมขอมลของโปรโตคอล HART „Preamble ประกอบดวย เลขฐาน 16 จ านวนสามตวหรอมากกวานน „Start byte เปนตวแสดงผสง (master, slave, slave in burst mode) และบอกวาใช Short frame หรอ

Long frame „สวน Address ของ Short frame ดงรปท 14 มความจ 1 byte ซงม 1 bit แยกความแตกตางระหวาง 2

Master และอก 1 bit แสดง burst-mode ส าหรบ address ของอปกรณจะใช 4 bit (addresses 0 to 15) „สวน Address ของ Long frame ดงรปท 14 มความจ 5 byte ดงนน address ของอปกรณจะใช 38 bit

รปท 14 สวน Address ของ Short frame และ Long frame

„ Command byte จะเปนสวนของค าสง 3 กลม คอ Universal command, Common-practice command และDevice-specific command

„ Byte Count แสดงความยาวของขอมล „ 2 Status byte จะอยในสวน reply messages จาก slave เทานน ซงเปนสวนแสดงวาขอมลท

ไดรบถกตองและบอกสภาวะการด าเนนงานของอปกรณ โดยเมออปกรณท างานอยางเหมาะสม Status byte ทงสองจะตงอยท 0

„ สวน Data สามารถสงไดเปนแบบ จ านวนเตมทไมมเครองหมาย, จ านวนจดลอยตว และ รหส ASCII โดยรปแบบของ Data จะพจารณาดวย command byte อยางไรกตาม Command หรอ Response อาจจะไมม Data

„ Checksum byte ประกอบดวย longitudinal parity ของทกไบรทในเฟรมขอมล

Application Layer การใชระบบสอสารHART ในการปรบตงอปกรณ field device (ดวยพารามเตอรระบบHART)

สามารถใชดวยค าสงของHART และท าการอานโดยใชการตอบสนองของระบบ ซงค าสงของHART แบงพารามเตอรออกเปน 3 กลมใหญๆซงในการสงการจากผใชงานไปถงตวอปกรณนจะท างานใน OSI Model อยในชน Application Layer นนเองในสวนของApplication Layer จะเปนการก าหนดค าสง การตอบกลบ การบอกถงชนดขอมลและการรายงานสถานะตางๆ โดย Application Layer จะเนนในสวนของการตดตอกบผใชและในสวนของบรการทมใหใชนนกคอค าสงตางๆในการตดตอกบอปกรณโดยค าสงจะถกแบงออกเปน 3 สวนคอ universal , common practice และ device specific

„ Universal เปนค าสงทสามารถน าไปใชไดกบอปกรณทกตวใน field devices เปนค าสงทวๆไป เปนค าสงสากลทใชเพอระบอปกรณเพอสรางการสอสาร ค าสงสากลนสามารถใชเพอตรวจสอบ และอานการก าหนดคาอปกรณพนฐานได

รปท 15 Universal Commands

„ Common-practice เปนฟงกชนทใชไดกบหลายๆ อปกรณแตไมทกตวใน field devices และสวนใหญจะใชส าหรบเขยนค าสงการปฏบตทวไปของการก าหนดคาอปกรณพนฐาน ซงแตกตางกบ universal คอ universal สวนมากจะใชอานคา แตตวนจะใชเขยนคา เชน set lower/upper range value

รปท 16 Common-practice Commands „ Device-specific ใหฟงกชนทเปนเอกลกษณเฉพาะของอปกรณตวนนๆและระบโดยผผลต

อปกรณตวนน

รปท 17 Device-specific Commands

Wireless HART ขนาดของการสงขอมลและความสามารถของเครอขายทมากขน ท าใหเทคโนโลยระบบเครอขาย

แบบไรสายในอตสาหกรรม (Industrial Wireless LAN-IWLAN) มการเตบโตอยางสงมากโดยเฉพาะในอตสาหกรรมทเนนระบบงานอตโนมต เทคโนโลยเหลาน ยงเหมาะสมส าหรบแอพพลเคชนทตองการการสอสารแบบ end-to-end ทตองการความทนทานนาเชอสงวาจะสามารถท างานไดอยางตอเนองโดยไมลมและการตดตอทางวทยทตองการความปลอดภยสง IWLAN เปนมาตรฐานทพฒนาขยายมาจาก IEEE 802.11a/b/g และ n standards ทใชในการสงสญญาณทความเรวตงแต 54-Mbit/s ไปจนถงหลายรอย Mbit/s นอกจากนนยงมความสามารถสงขอมลไดมากกวามาตรฐานการสงสญญาณแบบไรสายอนๆ เหมาะกบแอพพลเคชนอยางเชน ทเปนพวก video streaming และท าใหสามารถสงขอมลผานอปกรณพกพาตางๆ ซงท าใหการท างานสะดวกและมประสทธภาพมากขน ระบบเครอขายแบบ Ethernet ในปจจบนสามารถ อพเกรดใหมอปกรณทเปนจดเขาถงเครอขายไรสาย (access point) ไดถง 96 เครองโดยไมตองมการเปลยนโครงสรางพนฐานของเครอขาย ซงเปดโอกาสใหใชไดทง Voice-over-IP ,Video และการเขา Internet ผานเครอขายไรสายเดยวกนได

เทคโนโลย WirelessHART โซลชนทมความตานทานต า (low-latency solution) เปนหวใจส าคญของของแอพพลเคชน

ตางๆ ทตองการความสามารถเชอมตอแบบ real-time อยางเชน การควบคมดแลกระบวนการท างานทคอนขางวกฤต ( monitoring critical processes) WirelessHART เปนค าตอบของความตองการนเพราะ WirelessHART เปน Wireless version ของ fieldbus-based protocols ซงเปนเทคโนโลยส าหรบการตรวจจบสญญาณ (sensor) แบบ peer-to-peer โดยใชเครอขายไรสาย ท าใหสามารถเพมความสามารถสอสารแบบไรสายใหแกอปกรณและระบบ Highway Addressable Remote Transducer Protocol (HART)ของเดม เทคโนโลยนวางพนฐานอยบน ยานความถทไมตองขออนญาตท 2.4 GHz ทใชในเทคโนโลยอนๆ เชน Wi-Fi หรอ Bluetooth และรวมทง ZigBee โดยใหความปลอดภยและการเชอมตอทมการปองกน เพอใหมนใจไดวาขอมลทถกสงทกๆ แพกเกตถกสงในเวลาทขอมลนนเกดขนจรงแนนอน Protocols นยงท าใหผใชสามารถใชประโยชนจากเทคโนโลยแบบไรสายไดเรวและงายขน ขณะเดยวกนยงคงความสอดคลองและท างานรวมกนกบ อปกรณ เครองมอ และระบบเดมทเปน HART ทใชอยเดมได WirelessHART Protocols เปนมาตรฐานแบบเปดทถกออกแบบมาส าหรบอปกรณตรวจจบสญญาณทเชอมตอท 4-20mA analogue loop และใหอตราการสงขอมลทความเรว 250kbps เปนมาตรฐานทมการสอดคลองทางเวลา (time-synchronised) มการจดการตวเอง และรกษาตวเองได (self-healing) และคณสมบตอนๆ อกทรวมกนท าใหเทคโนโลยนมความมนคงถง 99.9% ส าหรบการเชอมตอแบบ end-to-end ในทกๆ สภาพแวดลอมทางอตสาหกรรม ม Channel hopping เพอหลกเลยงสญญาณรบกวนและท าใหสามารถท างานรวมกบเครอขายไรสายอนๆ ทอยดวยกนได ม clear Channel Assessments test ส าหรบ ชองสญญาณตางๆ ทมอย ขณะเดยวกนมระบบจดการหลกเลยงชองสญญาณทถกใชบอยๆ เพอใหใช bandwidth และ radio time ไดอยางเตมประสทธภาพ

การทเทคโนโลยนม time synchronization ท าใหสงขอมลทเกดขนตามเวลาทมนเปนจรง และการม self-healing network topology ท าใหการขาดของสญญาณหรอการลมในจดใดๆ ไมสงผลกระทบแกการสงขอมล อปกรณแตละอนในเครอขายสามารถท าหนาทเปน router ส าหรบการสงขอมลใหแกอปกรณอนในเครอขายเดยวกน นนหมายความวาอปกรณแตละอนไมจ าเปนตองสอสารโดยตรงกบ gateway แตสามารถสงขอมลของมนไปยงอปกรณอนๆ ทอยใกลสดได เปนการเพมขนาดของเครอขายและเพมชองทางส ารอง ท าใหเกดความมนคงของระบบสงขน ความปลอดภย (security) มความส าคญในอตสาหกรรมนเชนกน WirelessHART ใหระดบความปลอดภยสงทสดเทาทมในการท าการเขารหสแบบ 128bit AES และมกญแจเฉพาะใหแตละขอมล รวมทงการก าหนดสทธส าหรบอปกรณตางๆ อกดวย

ภาพรวมของ HART-IP

เมอ 25 ปกอน HART Protocol ยงคงใชการตดตอสอสารกบอปกรณในระดบฟลดแบบดจตอลอย เชน เซนเซอรตางๆ, flow meter , valve ฯลฯ HART Protocol ไดมการพฒนาจากธรรมดามาเปน WirelessHART เปนโปรโตคอลทสอง (ตามมาตรฐาน IEC 62591) ในป 2007 ตงแตนนมากเกอบจะไมมการกลาวถงเครอขายทสามและความสามารถในการเปลยนแปลงของ HART ในเรองของการใชประโยชนจากเครอขาย IP (Internet Protocol) ความสามารถในการสอสารพนฐานนเรยกวา HART-IP

ในปจจบนผลตภณฑ HART ใช HART-IP สวนใหญจะใหความหมายทงายในการท า backhaul ขอมลจาก multiplexers HART และเกตเวยในพนทหางไกล HART-IP จะถกน ามาใชในอนาคตซงเปนค าถามทนาสนใจ กรณการใชงานหลายแสดงสญญา คณลกษณะทนาสนใจทสดเพยงอยางเดยวกคอวาเปนครงแรกทเครอขายฮารตและอปกรณทสามารถด าเนนการและการบรหารจดการจากระยะไกลและใชประโยชนจากเทคโนโลยอนเทอรเนตและทรพยากรบางงานเทคนคและเชงพาณชยจะตองมการแลวเสรจจะน า HART-IP ทเทาเทยมกบคนอน ๆ HART ระบ เครอขาย แบบ HART มสาย และ WirelessHART

สถาปตยกรรม HART-IP HART-IP ใชสถาปตยกรรม client-server แบบธรรมดา เซรฟเวอรสามารถเปน WirelessHART gateway, multiplexers HART, HART Remote I / O หรออปกรณทเปน HART เซรฟเวอรจะฟงส าหรบการรองขอของ Client ใน TCP และ UDP ผานพอรต 5094 และจะตองรองรบการสงทง UDP และ TCP เซรฟเวอรยงตองรองรบอยางนอยทสดสอง Client พรอมกน

ประเภทของการใชงานทสามารถเปน Clients ได HART-IP สามารถน ามาใชเปนสวนหนงของซอฟแวรทใชในการจดการอปกรณ การก าหนดคา และการวเคราะหความผดพลาดของอปกรณ ทเปน HART หรอการเขาถงคาการวด HART-IP เซรฟเวอร สามารถเปน HART-IP client ไดดวยเชนกน

HART-IP เปนอนเตอรเฟซหลกทใชสงการระยะไกล ท าหนาทเปน HRAT Remote I/O ค าสง HART ทใชจะสงผานเครอขาย IP เปน payloads และจะถกตความและด าเนนการโดย HART-IP เซรฟเวอร เพอให Client สนอง ขอดของการใชค าสงทควบคมระยะไกล คอ เซฟเวอร ไมตองท าการแมปปงทขอมล

ใดๆ ขอก าหนดของ HART-IP ยงไมมการปองกนการชนของขอมลแบบ HART สวนเรองอนๆนนยงอยในชวงของการด าเนนงาน

นอกจากนการสงผานค าสง HART HART-IP มการเพมฟงกชนขนมาอก 2 ฟงกชน ฟงกชนแรก คอ ชดของค าสงทสามารถระบตวตนของอปกรณในระดบฟลดทเกยวของกบ HART-IP เซรฟเวอร ฟงกชนทสองเปนโปรโตคอลการคนพบตวเลอก ฟงกชนนจะระบ HART-IP เซรฟเวอรทงหมดทอยภายในเครอขายไอพและใหมกใช UDP broadcast.

การประยกตใชงาน HART-IP ปจจบน SCADA backhaul เปนโปรแกรมทพบมากทสดส าหรบ HART-IP ใชในกลมน ามนและกาซ (โดยเฉพาะอยางยงหนน ามน / กาซ) รองรบอปกรณในระดบฟลดไดเลกนอย มกจะอยในสถานทหางไกล HART หรอ WirelessHART เกตเวยสามารถทจะให IP data backhaul โดยการเพม HART-IP เซรฟเวอร เขาไป

แอพลเคชนทสองคอการรวมเครอขาย WirelessHART หลายๆเครอขายของแตละเครอขาย โดยแตละเครอขายม 10-30 อปกรณตอระบบเครอขาย แตผใชงานมการวดมากกวารอย ท าใหชองทางทสญญาณจะผานออกไปมความซบซอน ระบบโฮสตกบ HART-IP สามารถสอบถามและจดการจ านวนเครอขาย WirelessHART ใด ๆ ทใหความยดหยนสงขนส าหรบการจดการเครอขาย

เครอขาย WirelessHART ตามทกลาวไวกอนหนานการใชงานซอฟตแวรในการบรหารจดการอปกรณสามารถใช HART-IP จดการกบอปกรณกบอปกรณระดบฟลดไดและ HART-IP ยงมศกยภาพในการเกบขอมลจากการตดตงอปกรณไดอกดวย

Analysis วเคราะห HART-IP ณ จดนในอนาคตของ HART-IP ก าลงท าสญญา แตเนองจากเทคโนโลยทเปน

ชวงเรมตนของการด าเนนงาน บางอยางกยงหายไปไมครบถวน ความปลอดภยของเครอขาย HART-IP ไมมการระบความตองการในเรองของความปลอดภยเครอขายใด ๆ มเพยงขอก าหนด

ของ HART-IP เซรฟเวอร คอ การด าเนนการทเหมาะสมการรกษาความปลอดภยเพอการประยกตผใชปลายทาง ในทางตรงกนขามกบ WirelessHART ทอนญาตให WirelessHART มคณลกษณะดานความปลอดภยทบงคบใชทไมสามารถปดการใชงาน เครอขายการสอสารทงหมดจะถกเขารหสและอปกรณแตละคนจะตองไดรบการรบรองความถกตองปลอดภยกอนทจะไดรบอนญาตใหเขารวมเครอขายไรสาย การรกษาความปลอดภย HART-IP ทเหลอทงหมดใหกบผใช WirelessHART รบการพฒนาส าหรบเครอขายไรสายทคอนขางใหมดวยมาตรฐาน IEEE 802.15.4 ในชวงเวลาของการพฒนาโปรโตคอลอนเทอรเนตไมสามารถท างานไดมากกวา 15.4 เครอขาย ดงนนหากเครอขายเปน 15.4 จ าเปนตองไดรบการรกษาความปลอดภย

HART-IP การสอสารแบบ HART-IP ทความเรวอเธอรเนต HART-IP สามารถท างานบนอเธอรเนตหรอ WiFi

ไดและยงชวยใหการรวมขอมลจากอปกรณระดบฟลดทงหมดไปยงหองควบคม จะท าใหการเขาถงตวแปรกระบวนการไดรบการสนบสนนส าหรบพารามเตอรของอปกรณและการวเคราะหความผดปกตขนสง นอกจากนยงจะมบทบาทส าคญในส าหรบกระบวนการตางๆของโรงงานในอนาคต

รปท 18 การสอสารแบบ HART-IP HART สามารถทจะท างานไดเหนอกวา Ethernet, Wi-Fi, network media ๆ โดยไมตองเสยขอมล

การตงคาหรอการวเคราะหความผดพลาดในเวลาเดยวกน, WirelessHART ไดจดตงตวเองทวโลกวาเปนโปรโตคอลไรสายส าหรบการใชงานในกระบวนการ โรงงานบางชนดไดถง 1,000 เครอง สงสญญาณไรสายทมการกระจายและการบรหารจดการ เมอ WirelessHART Gateway จะตองด าเนนการหรอ HART multiplexers จะตองมการเพมใหกบโครงสรางพนฐานทมอย HART-IP ใหโปรโตคอลมาตรฐานใหมใหมประสทธภาพเพมมากขนแมวาอตสาหกรรมกระบวนการเปนอกหนงชาทจะน าเทคโนโลยใหมการศกษาการวจยจาก IMS กมภาพนธ 2013 รายงานการใชงานทอตสาหกรรมอเธอรเนตในอตสาหกรรมกระบวนการจะเกอบสองเทาจากป 2011 ถงป 2016 เพอตอบสนองตอแนวโนมนการสอสารแบบฮารต (HCF) ไดเปดตวสเปคโพรโทคอ HART-IP อเธอรเนต HART-IP มความเปนไปไดทจะแนนและมประสทธภาพรวม WirelessHART Gateway และ HART multiplexers เขาไปในระบบการควบคมของกระบวนการใหม

HART โปรโตคอล สามารถท างานเหนอ Ethernet, Wi-Fi หรอเครอขายสออน ๆ โดยไมตองเสยรายละเอยดการตดตงอปกรณหรอการวเคราะหความผดพลาดของเครอขายทมอย HART-IP ชวยใหบรณะการขอมลในจากอปกรณในระดบฟลดผานไปยงหองควบคม นอกจากนเพอใหการเขาถงตวแปร

กระบวนการของอปกรณโปรโตคอลสนบสนน parameterization อปกรณและการวเคราะหขอผดพลาดโรคขนสง WirelessHART และ HART-IP จะมบทบาทส าคญในการท าใหอนเทอรเนตของสงในกระบวนการในอนาคต

รปท 19 HART-IP solutions HART-IP ชวยใหโรงงานทมทงการแกปญหาขนาดใหญและใหมระดบสงของการท างานรวมกน

ระหวางอปกรณและการใชงาน โปรโตคอลทท างานผานเครอขาย IP เชน Ethernet และ Wi-Fi และท างานผาน UDP และ TCP ใช IPv4 หรอ IPv6 ซง HART-IP Based on Application layer แตจะมการใชค าสงเปน 4-20 mA / HART และ WirelessHART อเธอรเนตมความหลากหลายของผลประโยชนเมอเทยบกบการสงขอมลแบบอนกรม ยกตวอยางเชนการประมวลผลขอมลและขอมลทางดานไอทสามารถสงผานสอทวไป มพนททอยขนาดใหญทมจ านวนไม

HART-IP จดอยระดบสงใชโปรโตคอลทเปนอสระของสอพนฐานและการท างานอยเหนอ Ethernet บนมาตรฐาน (IEEE 802.3) ทงทองแดงและไฟเบอร เชนเดยวกบ Wi-Fi (IEEE 802.11) เครองมออปกรณ เหมาะส าหรบการใชงานทมสวนประกอบของโครงสรางพนฐานมาตรฐาน เชน สวทช LAN, เราเตอร, จดเชอมตอสายเคเบลและการเชอมตอ HART-IP สามารถใชประโยชนจากโครงสรางเครอขายทม redundant Ethernet media, mesh หรอ ring topologies, หรอ Power over Ethernet (PoE) ทความเรวตางๆ เชน 10 Mbit/s 100 Mbit/s และ 1 Gbit/s ทสามารถรองรบได

IP เปนพนฐานการการสอสารหลายโปรโตคอล โดยแตละโปรโตคอลจะมโปรแกรมเฉพาะ นนคอ HART-IP coexists กบโปรโตคอลไอทและโปรโตคอล Ethernet อตสาหกรรมอน ๆ เชน HTTP, Ethernet / IP หรอ PROFINET ไมจ าเปนตองมโครงสรางพนฐานโดยเฉพาะไมเปน การใชงานของ Client หลาย Client และเซรฟเวอรยงสนบสนนทชวยใหการควบคมหลายและการประยกตใชซอฟแวรในการเขาถงขอมลในหนงหรอมากกวา หรอ multiplexers ผานเครอขายเดยวกน

HART-IP สามารถใชกบอปกรณทเปนอเธอรเนต network backhaul ส าหรบHART-IP ใน WirelessHART Gateway และ multiplexers HART HART-IP ถกน ามาใชเปน Intelligent Device Management (IDM) software (IDM) ซงเปนสวนหนงของระบบการจดการเชนเดยวกบในเซรฟเวอร OPC ในการเขาถงขอมลใน WirelessHART และ 4-20 mA / HART อปกรณระดบฟลด ปจจบนไดใช HART-IP

ในการรองรบขอมล ของอปกรณ ในอนาคตระบบการควบคมและการแกปญหาระบบอตโนมตคาดวาจะใช HART ผาน HART-IP ปจจบนอปกรณบางอยางสามารถรองรบอเทอรเนตแลว เชน Flow meter อปกรณอกหลายอยางอาจะไมใชกบ HART-IP ไมได เนองจากไมไดมการเชอมตออเทอรเนต ซงอปกรณเหลานกจะยงคงใช 4-20 mA/HART fieldbus or WirelessHART ไมไดคาดวาจะเปลยนโปรโตคอลเหลานดวยเหตผลหลายอยาง เชน

„ ระยะสายอเธอรเนตสนเกนไป „ Power over Ethernet (PoE) ไมปลอดภยเมออยหางไกล „ เครองสงสญญาณและวาลวในโรงงานทเปนระบบ LAN สวทชทตดตงตองใชเยอะ

เนองจากอปกรณมจ านวนมาก „ อเธอรเนตไฟเบอรออปตกท าใหการก าจด / อปกรณเชอมตอส าหรบการทดแทนและการ

สอบเทยบ ฯลฯ ท าไมได „ TCP / IP ตองมสวนรวมในการรกษาความปลอดภยในโลกไซเบอรไอท HART-IP คาดวาจะถกน ามาใชในบางโรงงาน หากโปรโตคอลทมการใชเกนขอบเขต จะตองไดรบ

การรกษาความ (firewalls, VPN tunneling, Secure Socket Layer (SSL), และการตรวจสอบระยะไกล ฯลฯ ขอสรป HART-IP เปนเครอขาย backhaul เหมาะส าหรบ WirelessHART Gateway และสวนประกอบ

โครงสรางพนฐานตงแต application layer เหมอนกนและมแนวโนมเกดขอผดพลาดการท าแมปปงขอมล เชน Modbus หรอ OPC เวลาจะถกก าจดออก HART-IP เปนเรองงายทจะปรบใชเพราะใชกบโครงสรางพนฐานอเธอรเนตทมอยแลวทมอยในโรงงานสวนใหญ ซอฟตแวรทมอยจดการอปกรณอจฉรยะสามารถอพเกรดเปนเวอรชนลาสดใหสนบสนน HART-IP และ WirelessHART Gateway

HART-IP อาจจะไมปฏวตอตสาหกรรมกระบวนการทงหมด แตจะใหความส าคญกบการสงเสรมและลดความซบซอนของการแลกเปลยนขอมลและขอมลในกระบวนการตางๆ นอกจากนยงตอบสนองความตองการขนพนฐานส าหรบการด าเนนงานของอตสาหกรรม 4.0 -“industrial Internet of Things”.