2014-2015 計装豆知識
エムエスツデー 2015年1月号
HART7(その2)
前回に引続き、HART7 通信プロトコルの機能を説明します。
HART7の主な機能
HART通信プロトコル Revision 6、7で追加された機能を説明します。主な機能を表1に示します。
主なHART通信プロトコル機能 | Revision | ||
---|---|---|---|
6 | 7 | ||
1 | Long Tag(32文字) | ![]() |
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2 | Configuration Change Counter | ![]() |
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3 | Extended Device Status | ![]() |
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4 | Device Variables with Status | ![]() |
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5 | Multiple Analog Outputs | ![]() |
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6 | Burst Message | ![]() |
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7 | I/O Systems and Sub-Device | ![]() |
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8 | Block Data Transfer(ブロックデータ転送) | ![]() |
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9 | Condensed Status (NAMUR*1 NE 107*2) | ![]() |
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10 | Event Notification | ![]() |
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11 | Data Trend | ![]() |
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12 | Synchronized Device Actions | ![]() |
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13 | Read Aggregated Command | ![]() |
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14 | Catch Device Variable | ![]() |
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15 | Wireless | ![]() |
(HART協会の資料をベースにエム・システム技研独自に作成)
(1)Long Tag
HART機器の普及に伴い、ユーザーからの強い要求により、32文字長のLong Tagが追加されました。すべてのデバイスに必須な機能です。
(2)Configuration Change Counter
デバイスの各種のパラメータ(構成情報)の変更を記録するカウンタであり、変更作業は1回でも同時に複数のパラメータ(たとえば3種のパラメータ)を変更した場合のカウント数は+3になります。このカウンタによって、構成情報のバージョン番号が示されます。
(3)Extended Device Status & (9)Condensed Status
従来のデバイスステータスに加えて、拡張デバイスステータスが追加されました。この中にNAMUR*1 NE 107*2に準拠したCondensed Statusが定義されました。多種多岐にわたる診断結果や異常状態は、そのままではユーザーがとるべきアクションを混乱させてしまいます。そこでNAMUR NE 107では、F=Failure、C=Function Check、S=Out Of Specification、M=Maintenance Requiredの4つのステータスを定め、診断結果や異常状態をそれぞれこの4つのステータスに割付けて集約することを定めたものです。表示上の色や形なども定めていますから、ユーザーのとるべきアクションが容易に決められます。診断結果や異常状態を、4つのステータスのどれに割付けて集約する(マッピングする)かは、プラントやユーザーによって異なります。したがって、NAMUR NE 107に準拠するためには、ユーザーがマッピングを設定できなければなりません。
(4)Device Variables with Status
デバイス固有のダイナミック変数をDevice Variablesとして統一的に管理(設定、校正など)します。Dynamic Variable(PV、SV、TV、 QV)へのマッピングが可能です。各Device Variableには、品質情報(Good、Poor、Bad、Fixed)が付加されます。
HART7では、Device Variable番号、244 = Percent Range、245 = Loop Current、246 = Primary Variable、247 = Secondary Variable、248 = Tertiary Variable、249 = Quaternary Variableが必須となりました。
(5)Multiple Analog Outputs
複数チャネルのアナログ出力の属性、ループチェックやトリミングなどの機能を統一的に管理する機能です。
(6)Burst Message
マスタは、Burst Messageの条件を設定しBurstモードにします。スレーブ機器は、条件が満たされたとき、自動的にMessageを発信します。マスタから要求メッセージを送信することなく、Burst Messageを受信するだけで、スレーブ機器のプロセス値や診断情報を収集できます。WirelessデバイスやAdapterでは必須機能です。
(7)I/O Systems and Sub-Device
HARTネットワークをサポートするI/O Systemです。I/O Systemは複数のI/Oカードを持ち、各I/Oカードは、複数のHARTサブネットワーク・チャネルを持っています。さらに各HARTサブネットワークは1つ以上のサブ・デバイス(HART Slave Device)で構成されます。サブ・デバイスとの通信は、I/O Card番号、チャネル番号、サブ・デバイスのアドレスを用いて行われます。AdapterやGatewayでは必須機能です。
(8)Block Data Transfer
マスタとスレーブ間で、Portをオープンし、コネクションを確立した後、データをストリーム伝送する機能です。これにより高速に多量のデータ伝送が可能になります。
(10)Event Notification
Event Notificationは、デバイスのステータスの変化(Event)を発信します。監視するステータスは、Device StatusとAdditional Device Statusです。それらの中で監視が必要なステータスを選択します。また、発信のタイミングを指定することができます。Eventの確認コマンドを受信するまで、繰り返し発信します。
(11)Data Trend
デバイス変数の値を指定周期で収集し、デバイス内のトレンドバッファに保存します。保存したトレンドデータを読み出すことができます。
(12)Synchronized Device Actions
設定条件に同期して、自動的に指定コマンドを実行するための機能です。
(13)Read Aggregated Command
オーバーヘッドの低減や通信速度の向上のために、複数のHARTコマンドを一回の通信で実行するためのコマンドです。Wirelessデバイス、AdapterやGatewayでは必須機能です。
(14)Catch Device Variable
同じHARTネットワーク内にあるデバイス間でのデータの共有を可能にします。すなわち、他のデバイスのプロセスデータを用いて、自己のプロセスデータの計算を行うなどの機能を実現できます。
(15)Wireless
無線通信に関わる、物理層、データリンク層、ネットワーク層、ネットワーク管理層の各層のコマンドを定義し、WirelessHARTネットワークを実現しています。WirelessHARTネットワークにおいては、無線対応したデバイスも当然ですが、Gateway、Network Manager、Adapterが重要なコンポーネントになります。Gatewayは、上位のシステムとWirelessHARTネットワークを接続します。Network ManagerはWirelessHARTネットワークの各種管理を行います。Adapterは、無線対応していないHART機器をWirelessHARTネットワークの世界に導きます。
* * *
HART7において、Wirelessデバイス、I/Oシステム、サブ・デバイスなどサポート範囲が拡大され、以上のように大幅な機能アップがなされました。
フィールド機器のネットワーク化において、ますます重要な通信方式になってくるでしょう。
*1 NAMUR:An international association of users of automation in process industries
1949年ドイツで設立。設立時の主体は化学・薬品製品のメーカー、ユーザーである。
2014年現在137社が加盟している。
http://www.namur.net
*2 NE 107(2006-06-12):フィールド機器の自己監視・診断機能に関する要求仕様。
【(株)エム・システム技研 開発部】