Текущая ситуация на рынке HART-модемов
В настоящее время на рынке промышленной электроники сложилась довольно парадоксальная ситуация. Несмотря на дешивизну и доступность различных электронных компонентов, стоимость готовых изделий превосходит все разумные пределы. Скажем, харт-модемы от известных зарубежных фирм, таких как Endress-Hauser или Pepperl+Fuchs стоят около 800-1000 долларов. Отечественные разработки дешевле, но, во-первых, всё равно довольно дороги, во-вторых, они порой имеют в реализации харта досадные ошибки (например, мне в руки попадал один прибор, который всегда отвечал только главному мастеру, не обращая внимание на то, от какого мастера пришёл запрос, другой прибор периодически наглухо зависал и так далее), в третьих, они не всегда совместимы с западным программным обеспечением, да и просто не всегда сделаны руками (дизайн всегда был слабой стороной отечественного приборостроения).
Ситуация отчасти вызвана тем, что специализированных чипов для HART существует не так уж и много и подавляющее их большинство американского производства. Причём даже китайские разработки на поверку часто оказываются сделанными всё на тех же специализированных американских чипах (чем, собственно, и объясняется высокая стоимость этих разработок).
Вместе с тем, HART является одним из самых востребованных и популярных пормышленных протоколов. Большинство современных приборов либо имеют HART из коробки, либо опционально позволяют заказать исполнение прибора с этим протоколом. Как следствие, — оборудование для работы с хартом (харт-модемы, коммуникаторы) просто необходимо иметь на каждом промышленном предприятии. Причём это оборудование должно быть не в единичных экземплярах, не под замками в специальных отделах (чтобы не дай бог кто-нибудь не сломал дорогущую вещь), оно должно быть доступно широкому кругу простых рабочих, в идеале — по несколько штук в каждой мастерской. Работа с таким оборудованием должна стать обыденностью для каждого (а не только для специально обученных инженеров) и никто не должен бояться к нему прикасаться.
Все эти мысли привели меня к идее о необходимости создания собственного HART-модема, способного превзойти иностранные разработки как в техническом плане, так и в плане цены. Звучит довольно амбициозно, но в итоге такой модем был создан и сегодня я расскажу, чем же он лучше аналогов.
Обзор HART-модема RH-0012 и сравнение его с аналогами.
HART-модем RH-0012 осуществляет физическое преобразование интерфейсов, без какого-либо вмешательство в протокол. При этом технически модем состоит из двух частей: преобразователь USB-UART и преобразователь UART-HART. Первая часть построена на широко распространённой микросхеме cp2102, а вторая — на дешёвом общепромышленном микроконтроллере. Обе микросхемы не какие-то узкоспециализированные, а самый что ни на есть ширпотреб, который в случае необходимости легко может быть заменён на китайские или любые другие аналоги. Ниже можно увидеть фотографии платы и устройства в сборе.
Питается устройство прямо от разъёма USB, а со стороны компьютера определяется как виртуальный COM-порт. Единственное, что нужно компьютеру для работы с этим HART-модемом (кроме специализированного ПО для настройки приборов, конечно) — это лежащий в открытом доступе (а иногда и сразу встроенный в ОС) драйвер для моста cp2102. Если что — вот ссылка на официальные дрова с сайта производителя (Silicon Labs).
Всё вышеописанное позволяет харт-модему RH-0012 без проблем работать с различным западным программным обеспечением, будь то AMS от Emerson, Engineering Assistant от Rosemount, PACTWare от Vega…
Ключевые особенности и преимущества HART-модема RH-0012:
- Гальваническая развязка между цепями HART и подключаемой линией (на входе установлен трансформатор)
- Защита от перенапряжения
- Использование для фильтрации помех активных фильтров верхних и нижних частот, что позволяет добиться большей помехозащищённости устройства (в аналогах активный зачастую только ФВЧ, а ФНЧ — пассивный)
- Автоматическое управление линией RTS. Большинство харт-модемов всегда (как на моделях для COM-порта, так и на моделях для USB) управляли этой линией с компьютера. Но линия RTS — это управление передатчиком и если поручить его компьютеру, то возможны большие задержки, приводящие ухудшению или даже к полной потере связи (особенно актуально при использовании USB и/или если ПО установлено на виртуальной машине). Модем RH-0012 работает через USB стабильно (собственно, он так и задуман), в том числе и с ПО на виртуальных машинах.
- Для удобства подключения к шине, HART-модем имеет специальные крючки. Причём эти крючки припаяны не к обычным проводам, а к силиконовым, мягким (чтобы сложнее было сломать) и приятным на ощупь. Так же для большей устойчивости к механическим нагрузкам, разъём USB размещён не напрямую на корпусе HART-модема, а на небольшом отрезке кабеля (на корпусе его бы неизбежно отломали и довольно быстро).
- Модем имеет привлекательный внешний вид с округыми формами, минимизирующие возможность за что-то зацепиться (долой квадратные коробки!)
- Модем снабжён двумя светодиодами, один из которых (жёлтый) позволяет определить, подаётся ли на HART-модем питание, а второй (синий) мигает при любой активности на шине HART (приём/передача). Первый светодиод важен поскольку многие ноутбуки и операционки любят выключать питание на USB-порт и отменить эту опцию бывает тем ещё квестом, а так мы хотя бы видим, запитан модем или нет. Ну а второй светодиод позволяет быстро определить, идёт ли по шине какой-либо обмен данными (есть ли / работает ли другой мастер, включен ли режим burst-mode…)
Параметры сигналов, генерируемых модемом RH-0012 соответствуют спецификации HART. Ранее на сайте уже была статья, кратко описывающая теорию HART-протокола, там же есть ссылка на полную спецификацию, поэтому я не буду её здесь дублировать.
Приобрести HART-модем RH-0012 можно в нашем интернет-магазине: ссылка.
В дополнение к самому HART-модему вы можете бесплатно скачать ПО, позволяющее использовать его в качестве сканера шины HART. Это ПО позволяет собрать не только сырые данные (поток байт), но также выделить и дешифровать отдельные пакеты. В настоящий момент ПО доступно для Windows и Android (телефон должен иметь USB OTG), ссылки — ниже:
Скачать RH HART Analyzer (Windows, exe, 940 КБ)
Скачать RH HART Analyzer (Android, apk, 5,7 МБ)
Видео работы с HART-модемом RH-0012 через Engineering Assistent и RH HART Analyzer