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HARTモジュール ModbusからHARTモジュールへの変換

HARTモジュール ModbusからHARTモジュールへの変換

ブランド Microcyber
製品の産地中国
納期在庫あり
供給能力月間500セット

マイクロサイバー株式会社（以下「マイクロサイバー」）は、フィールド機器メーカー各社向けに、MODBUS RTUプロトコル（以下「MODBUS」プロトコル）スレーブ機器を様々なフィールドバスシステムに接続するための、多数のプロトコル変換モジュールをカスタマイズして提供しています。M0310内蔵MODBUS-HARTモジュール（以下「HARTモジュール」）の機能は、MODBUSスレーブ機器をHARTスレーブ機器に変換することです。

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Modbus-HARTモジュールの特長

標準Modbus RTUプロトコルに準拠

ModバスデバイスにHART通信機能を提供する

375/475ハンドヘルドデバイスに対応

Modbusデバイスと接続された電気インターフェースは、TTLレベル、RS485、RS232をサポートしています。

HART 5/6/7プロトコルをサポート

6つのデバイス変数と4つの動的変数をサポートします。

ModbusからHARTモジュールへの変換ロジック

HARTモジュールは、MODBUS流量/液面計をHART流量/液面計に変換できます。

HARTモジュール（M0310）は、MODBUS入力デバイスをHART電流出力デバイスに変換する内蔵変換モジュールです。HARTモジュールはMODBUS入力デバイス（流量計、液面計などの計測機器）に組み込まれ、TTLレベル信号によってMODBUSアプリケーション層プロトコルが実行されます。HARTモジュールはMODBUSマスターおよびHARTスレーブとして、MODBUSデバイスのデータレジスタ（入力レジスタ、保持レジスタなど）をHARTコマンドのすべての動的変数に変換します。たとえば、アドレス30000（範囲1～65536）の流量計の保持レジスタには瞬時流量値が格納されています。この保持レジスタをHARTモジュールのデバイス変数0（範囲0～5）に設定し、デバイス0をプライマリ変数（またはセカンダリ変数、ターシャリ変数、クオタリ変数）として指定します。変換ロジックは下図に示されています。

hart module

データマッピングロジック図

汎用製品であるHARTモジュールは、様々なMODBUSデバイスの異なるインターフェース機能（スレーブアドレス、ボーレート、パリティなど）、データストレージモード（データレジスタアドレス、データタイプ、バイトシーケンスなど）、およびエンドユーザーのHART動的変数割り当てに関する要件（データレジスタからデバイス変数へのマッピング、デバイス変数から動的変数へのマッピング）に対応する必要があります。上記すべては、デバイスメーカーによって再設定される場合があります。

Microcyberは、上記構成用のPC構成ソフトウェアを提供できます。また、DDファイル解析機能を備えたHARTマスタステーション（PC、通信機器）用のHARTモジュールDDファイルも提供します。HARTモジュールは、HARTマスタステーションからのHART通信を介して構成され、HARTモジュールとMODBUSデバイス間のインターフェース機能、データ保存モード、およびデバイス変数からHART動的変数へのマッピングを確認します。

上記の設定後、HARTマスタデバイスはHARTコマンドを使用してHARTモジュールの動的変数にアクセスし、MODBUSデータレジスタ（メモリ流量計の瞬間流量値など）からHARTマスタへのデータのデジタル伝送を実現できます。

Modbus-HARTモジュールアナログ電流出力

HARTモジュールでは、プライマリ変数（PV）の測定値は4～20mAのアナログ電流出力値によって送信されます。例えば、流量計の瞬間流量がHARTプライマリ変数と定義されます。瞬間流量の値が測定範囲の半分に達すると、HARTモジュールは12,000mAを出力します。

HARTモジュールは、動作中にプライマリ変数の値をその範囲の上限値と下限値と継続的に比較します。プライマリ変数の値が上限値に達すると、HARTモジュールは20,000mAのアナログ電流を出力します。プライマリ変数の値がゼロになると、HARTモジュールは4,000mAのアナログ電流を出力します。

主変数の値が上限値と下限値を超えた場合、HARTモジュールは固定電流を出力し、主変数が範囲外であることを示します。この電流値は飽和出力電流と呼ばれます。主変数の値が上限値より大きい場合は、HARTモジュールは固定値20.800mAを出力します。下限値より小さい場合は、HARTモジュールは固定値3.800mAを出力します。

HARTモジュールには、故障警報に使用される固定電流のグループがもう1つあり、HARTモジュール上のDIPスイッチで高電流警報または低電流警報を選択できます。高電流警報を選択した場合、故障が検出されるとHARTモジュールは21.750mAを出力します。低電流警報を選択した場合、故障が検出されるとHARTモジュールは3.750mAを出力します。

HARTモジュールの2つの固定出力電流グループ

主変数の超限方向（必須）：飽和出力電流値

下限値超過：3.800mA

上限値を超えました：20,800mA

故障警報モード（代替）：警報出力電流値

低電流アラーム：3.750mA

高電流アラーム：21.750mA

HARTモジュールのポーリングアドレスが「0」に設定されていない場合、プライマリ変数の値に関係なく、HARTモジュールのアナログチャネルは固定の4.000mAを出力します。ポーリングアドレスが「0」に設定されている場合にのみ、HARTモジュールはプライマリ変数に応じて4～20mAのアナログ電流を出力します。

インターフェースの設定

HARTモジュールは、HARTバスとMODBUSデバイスの間に配置されます。背面にあるソケットを介して、フィールドデバイスのメイン制御基板（以下、「"user基板」と呼ぶ）に接続します。外部はHARTバスに接続し、内部はフィールドデバイスに接続します（下図参照）。

modbus

HARTモジュールの設定配線図

例えば、PCをマスターデバイスとして、フィールドデバイス（4線式システム）をHARTバス経由で接続します。DC電源（POWER1：9～36VDC）と直列抵抗（250Ω）で構成されるHARTバスはHARTモジュールに接続され、フィールドデバイスは別の2本の線で給電されます。PCはUSB（またはRS-232）インターフェースを介してHARTモデムに接続し、HARTモデム（Microcyber製）のもう一方の端には、整合抵抗の両端にクリップで留められる無極性ワニ口クリップがあります。Microcyberの設定ソフトウェアを使用してHARTモジュールを設定します。設定後、HARTモジュールとフィールドデバイスは一体化され、HARTデバイスとして他のHARTネットワークに接続できるようになります。

DD解析機能を備えた通信装置によって構成を完了する必要がある場合は、上記の図1.2のPCとHARTモデムを通信装置に置き換えるだけです。

ハードウェアユーザーインターフェース

HARTモジュールは、ユーザーボードとの接続に2.54mm間隔のIDC16、2x8ソケット（JP3）を使用します。ピン番号の定義は図に、ピン機能の説明は表に記載されています。HARTバスがユーザーボードを通過する場合、ソケット内の2つのピンを介してHARTモジュールに引き込まれる可能性があります。

profibus module

ModbusからHARTモジュールeパラメータ

基本パラメータ

測定対象：Modbus RTUスレーブデバイス

電源：（6～42）VDC

バスプロトコル：2線式、（4～20）mA+HART

負荷抵抗：（0～1500）Ω（標準）

（230～1100）Ω（HART通信）

絶縁電圧：ModbusおよびHARTバスインターフェース、500VAC

温度範囲：（-40～85）℃

湿度範囲：（5～95）％RH

開始時間：5秒以内

更新時間：0.2秒

ダンパー調整：時定数 0～32秒

出力電流精度：最大誤差は50μA以下

Modbus-HARTモジュール 寸法

HARTモジュールのPCBは厚さ1.6mmの長方形です。前面（図1-4参照）では、最も高い部品は基板表面から5mmの位置にあり、背面では、最も高い部品は基板表面から9mmの位置にあります。その他の部品はすべて表面実装部品で、高さは4mm未満です。HARTモジュールの長さ、幅、固定穴の位置などは、下図に示されています。

hart module