エムエスツデー　2015年1月号

HART7（その2）

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。

表1　HART通信プロトコルのRevision 6、7で追加された機能

主なHART通信プロトコル機能		Revision
		6	7
1	Long Tag（32文字）
2	Configuration Change Counter
3	Extended Device Status
4	Device Variables with Status
5	Multiple Analog Outputs
6	Burst Message
7	I/O Systems and Sub-Device
8	Block Data Transfer（ブロックデータ転送）
9	Condensed Status （NAMUR＊1 NE 107＊2）
10	Event Notification
11	Data Trend
12	Synchronized Device Actions
13	Read Aggregated Command
14	Catch Device Variable
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。