Hart-IP: Wegweisende Technologie oder nur ein Protokoll von vielen?

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Hart-IP als Lösung

Mit der steigenden Bedeutung von Wireless Hart und der wachsenden Digitalisierung der Feldebene in Prozessanlagen rückt Hart-IP, das bereits seit Juni 2012 Teil der HCF Network Management Spezifikation ist, zunehmend in den Fokus von Anwendern und Systemanbietern. Das Protokoll läuft über IP-basierte Netzwerke wie Ethernet und Wireless LAN und arbeitet über UDP und TCP mit IPv4 oder IPv6. Die Hart-IP-Anwendungsschicht basiert auf denselben Befehlen wie das 4...20 mA-basierte Hart-Protokoll und wie Wireless Hart.

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Im Vergleich zur seriellen Datenübertragung bietet Industrial Ethernet eine Reihe von Vorteilen. Beispielsweise können Prozessdaten und IT-Daten über ein gemeinsames Medium übertragen werden. Es gibt einen großen Adressraum mit einer nahezu unbegrenzten Anzahl von Teilnehmern, darüber hinaus wird durch die Kaskadierung von Switches der Aufbau großer Netze möglich. Außerdem können größere Mengen an Daten effizient übertragen werden, und auch die Kombination verschiedener Übertragungsmedien (Kupfer, Glasfaser, Funk) ist möglich.

Als High-Level-Applikationsprotokoll funktioniert Hart-IP unabhängig vom Medium und kann sowohl mit Standard-Ethernet (IEEE 802.3), mit Kupfer und Glasfaser, als auch mit Wireless LAN (IEEE 802.11) verwendet werden. Daher eignet es sich auch für den Einsatz mit gängigen Infrastrukturkomponenten wie LAN-Switches, Router, Access Points, Kabel und Stecker. Hart-IP kann darüber hinaus bestehende Netzstrukturen mit redundanten Ethernet-Medien sowie Mesh- oder Ringstrukturen nutzen oder auch mit Power over Ethernet (PoE) betrieben werden. Zudem unterstützt Hart-IP unterschiedliche Geschwindigkeiten (10 Mbit/s, 100 Mbit/s, 1 Gbit/s).

IP-basierte Kommunikation ermöglicht es, mehrere Protokolle für verschiedene Anwendungen über das identische Netz laufen zu lassen. Das heißt, Hart-IP kann ganz einfach mit anderen IT- und Industrial-Ethernet-Protokollen, wie z.B. HTTP oder Ethernet/IP bzw. Profinet eingesetzt werden und benötigt somit keine dedizierte Infrastruktur. Der Einsatz mehrerer Clients und Server wird ebenfalls unterstützt. Damit erhalten mehrere Steuerungen und Software-Anwendungen über dasselbe Netz Zugang zu Daten in einem oder mehreren Gateways oder Multiplexern.

Hart-IP lässt sich für Geräte mit Ethernet ebenso nutzen wie für Hart-IP-Backhaul-Netze in Wireless-Hart-Gateways und Hart-Multiplexern. Es kann in Software zur intelligenten Geräteverwaltung innerhalb von Asset-Management-Systemen genauso wie in OPC-Servern zum Zugriff auf Daten aus Wireless Hart und 4...20 mA/Hart-Feldgeräten eingesetzt werden. Spezialanwendungen, z.B. Software zur Überwachung von Kondensatableitern oder Zustandsüberwachung von Maschinen, verwenden heute bereits Hart-IP für den Zugriff auf Gerätedaten. Auch Hart-IP-Geräte für eine nahtlose vertikale Integration in der Anlage sind denkbar. Einige Geräte, z.B. Durchflussmesser, unterstützen bereits Ethernet.

Einfache Feldgeräte wie Signalgeber, Analysegeräte oder Ventile werden vermutlich weiterhin mit 4...20 mA/Hart, Feldbus oder Wireless Hart arbeiten. Weiter geht’s auf der nächsten Seite ...

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