<HART란?>
우리가 일반적으로 잘 알고있는 시리얼통신, RS232/485통신처럼
HART통신도 계장분야에서 사용하는 통신프로토콜 중 하나라고 할 수 있습니다.
프로세스 계장에 있어서 차압변환기/온도변환기 등의 전송기나 조절밸브등의 조작단은
‘필드기기’로 불려져 산업현장이나 공장 등에 다수 배치되어 있습니다.
이러한 필드기기와 조절계/표시계 등의 수신기기 사이에는 각각의 신호선이 설치되어 있고,
이 선을 통해서 DC 4-20mA의 아날로그 신호가 전송됩니다.
(이 방식은 1950년대부터 차례로 확립된 표준방식인데, 신호선마다 온도/유량/압력등의 측정신호 또는 밸브의 개폐 등의 제어출력신호 같은 단일 변수만이 전송됩니다.)
이 DC 4-20mA의 아날로그신호에 디지털신호를 중량하여
다수의 신호를 전송하는 방식이 10여년전부터 시작되어 최근에는 전세계적으로 널리 사용되고 있습니다.
디지털신호 중에서는 먼저 DC 4-20mA 신호로 보내고 있는
변수의 실용단위의 값이 1차 신호가 됩니다.
차압센서와 RTD를 조합한 차압변환기에서는
유체의 정압, 온도 및 이것들을 사용하여 계산한 질량/유량등이 각각 2차, 3차, 4차 신호로써 송신됩니다.
그 외 측정점(전송기)의 고유번호(TAG NUMBER), 명칭(TAG NAME) 등도 송신이 가능합니다.
알려지지 않은 신호로써 전송기에는 출력지정신호가 있습니다.
예를들어, [출력신호를 10mA로 설정]이라는 지령을 전송기에 보내면,
입력신호에 관계없이 출력을 10mA로 하는 것이 가능합니다.
이와 같은 방식을 실현한 발신기나 조작단을 ‘스마트기기’,
그 통신방식을 ‘스마트통신’이라고 일반적으로 부르고 있습니다.
(스마트신호는 메이커 각 사가 독자적으로 만든 것이예요)
그 중에서 업계표준방식으로 세계적으로 보급하고 있는 것이
HART(Highway Addressable Remote Transducer)입니다.
이것은 미국 로즈마운트사가 최초 개발하여 보급하였습니다.
현재에는 특정 기업색을 배제하여 계장업계의 공유자산이 되었고,
그 중심에 HCF(HART Communication Foundation)가 조직되어
전세계 70개사가 넘는 메이커 및 유저가 활동하고 있습니다.
그 성과로써 300기종에 이르는 HART기기가 실제 용도로 제공되고 있습니다.
<HART 실현의 구조 - 1>
1) 측정신호, 제어출력신호 등의 DC 4-20mA 직류 아날로그신호에
교류 디지털신호를 중량시켜 이 디지털신호로 필드기기와 휴대형 통신기기(HART 커뮤니케이터)와의 사이에
통신을 실현하는 것에 의해 각종 정보를 주고받는 것이 가능해집니다.
2) 필드기기와 HART커뮤니케이터의 양쪽에 마이크로컴퓨터와 HART 모뎀을 탑재하여
1)의 디지털 통신이 실현됩니다.
HART 모델에 의해 발신기기측에서 신호중량을 실시하고,
수신계기(전송기)측에서는 필터에 의해 교류신호를 분리하여 직류아날로그 신호를 내어줍니다.
또한, HART커뮤니케이터에서는 교류성분으로부터의 디지털값을 내어 줍니다.
HART 커뮤니케이터를 컴퓨터에 위치시키면 더욱 양호한 조작성을 얻는 것이 가능합니다.
< HART 실현의 구조 - 2 >
아래 그림에서는 HART통신을 실현하는 원리도를 나타냅니다.
발신기내의 디지털신호는 마이크로컴퓨터의 관리하에 HART모뎀에 의해
주파수신호로 변환하여 DC 4-20mA 신호에 중량시켜 신호선으로 보내줍니다.
HART커뮤니케이터는 이 중량신호를 받아 HART모뎀에 의해
주파수신호를 내주고 원래의 디지털신호를 재생합니다.
한편, 수신계기(전송기)에서는 필터를 사용하여 중량신호를 컷트하고 원래의 DC 4-20mA 신호를 내어줍니다.
< HART 응용 예 >
HART통신의 응용 예시를 한가지 소개해드리겠습니다.
HART의 루프테스트를 이용합니다.
계장의 설치에 있어서 몇백대가 되는 발신기, 조작단으로써
정확하게 제품이 사용되어 정확하게 접속되어 있는 것을 확인하는 것이 루프테스트입니다.
계기실에서 접속이 끝난 배선에 HART커뮤니케이터를 연결하여
측정점번호와 출력지정신호(예를들면 DC 10mA로 설정)를 발신합니다.
측정점번호에 의해 접속하여 있는 변환기가 적은 수량인 것을 확인 가능합니다.
또한, 출력신호인 DC 10mA의 신호가 돌아옵니다.
이것으로 접속되어 있는 표시기의 체크가 가능합니다.
즉,
HART통신을 한다는 것은,
그 계기의 기본정보(Tag)/이름(ID)/사용단위(Unit)/제로셋팅(Zero)등의
정보들을 입력 또는 틀어진 값에 대한 보정등의 작업을 수행하는 것을 의미합니다.
기본적으로, 계기류(온도/압력/가스 등의 트랜스미터)와 HART통신을 할 때에는
1) HART커뮤니케이터와 계기(트랜스미터)에 전원을 공급하는 2) 전원공급장치 그리고,
4-20mA의 아날로그 신호를 전압값으로 변환하여 받기위한 3) 250Ω 저항이 필요합니다.
<HART란?>
우리가 일반적으로 잘 알고있는 시리얼통신, RS232/485통신처럼
HART통신도 계장분야에서 사용하는 통신프로토콜 중 하나라고 할 수 있습니다.
프로세스 계장에 있어서 차압변환기/온도변환기 등의 전송기나 조절밸브등의 조작단은
‘필드기기’로 불려져 산업현장이나 공장 등에 다수 배치되어 있습니다.
이러한 필드기기와 조절계/표시계 등의 수신기기 사이에는 각각의 신호선이 설치되어 있고,
이 선을 통해서 DC 4-20mA의 아날로그 신호가 전송됩니다.
(이 방식은 1950년대부터 차례로 확립된 표준방식인데, 신호선마다 온도/유량/압력등의 측정신호 또는 밸브의 개폐 등의 제어출력신호 같은 단일 변수만이 전송됩니다.)
이 DC 4-20mA의 아날로그신호에 디지털신호를 중량하여
다수의 신호를 전송하는 방식이 10여년전부터 시작되어 최근에는 전세계적으로 널리 사용되고 있습니다.
디지털신호 중에서는 먼저 DC 4-20mA 신호로 보내고 있는
변수의 실용단위의 값이 1차 신호가 됩니다.
차압센서와 RTD를 조합한 차압변환기에서는
유체의 정압, 온도 및 이것들을 사용하여 계산한 질량/유량등이 각각 2차, 3차, 4차 신호로써 송신됩니다.
그 외 측정점(전송기)의 고유번호(TAG NUMBER), 명칭(TAG NAME) 등도 송신이 가능합니다.
알려지지 않은 신호로써 전송기에는 출력지정신호가 있습니다.
예를들어, [출력신호를 10mA로 설정]이라는 지령을 전송기에 보내면,
입력신호에 관계없이 출력을 10mA로 하는 것이 가능합니다.
이와 같은 방식을 실현한 발신기나 조작단을 ‘스마트기기’,
그 통신방식을 ‘스마트통신’이라고 일반적으로 부르고 있습니다.
(스마트신호는 메이커 각 사가 독자적으로 만든 것이예요)
그 중에서 업계표준방식으로 세계적으로 보급하고 있는 것이
HART(Highway Addressable Remote Transducer)입니다.
이것은 미국 로즈마운트사가 최초 개발하여 보급하였습니다.
현재에는 특정 기업색을 배제하여 계장업계의 공유자산이 되었고,
그 중심에 HCF(HART Communication Foundation)가 조직되어
전세계 70개사가 넘는 메이커 및 유저가 활동하고 있습니다.
그 성과로써 300기종에 이르는 HART기기가 실제 용도로 제공되고 있습니다.
<HART 실현의 구조 - 1>
1) 측정신호, 제어출력신호 등의 DC 4-20mA 직류 아날로그신호에
교류 디지털신호를 중량시켜 이 디지털신호로 필드기기와 휴대형 통신기기(HART 커뮤니케이터)와의 사이에
통신을 실현하는 것에 의해 각종 정보를 주고받는 것이 가능해집니다.
2) 필드기기와 HART커뮤니케이터의 양쪽에 마이크로컴퓨터와 HART 모뎀을 탑재하여
1)의 디지털 통신이 실현됩니다.
HART 모델에 의해 발신기기측에서 신호중량을 실시하고,
수신계기(전송기)측에서는 필터에 의해 교류신호를 분리하여 직류아날로그 신호를 내어줍니다.
또한, HART커뮤니케이터에서는 교류성분으로부터의 디지털값을 내어 줍니다.
HART 커뮤니케이터를 컴퓨터에 위치시키면 더욱 양호한 조작성을 얻는 것이 가능합니다.
< HART 실현의 구조 - 2 >
아래 그림에서는 HART통신을 실현하는 원리도를 나타냅니다.
발신기내의 디지털신호는 마이크로컴퓨터의 관리하에 HART모뎀에 의해
주파수신호로 변환하여 DC 4-20mA 신호에 중량시켜 신호선으로 보내줍니다.
HART커뮤니케이터는 이 중량신호를 받아 HART모뎀에 의해
주파수신호를 내주고 원래의 디지털신호를 재생합니다.
한편, 수신계기(전송기)에서는 필터를 사용하여 중량신호를 컷트하고 원래의 DC 4-20mA 신호를 내어줍니다.
< HART 응용 예 >
HART통신의 응용 예시를 한가지 소개해드리겠습니다.
HART의 루프테스트를 이용합니다.
계장의 설치에 있어서 몇백대가 되는 발신기, 조작단으로써
정확하게 제품이 사용되어 정확하게 접속되어 있는 것을 확인하는 것이 루프테스트입니다.
계기실에서 접속이 끝난 배선에 HART커뮤니케이터를 연결하여
측정점번호와 출력지정신호(예를들면 DC 10mA로 설정)를 발신합니다.
측정점번호에 의해 접속하여 있는 변환기가 적은 수량인 것을 확인 가능합니다.
또한, 출력신호인 DC 10mA의 신호가 돌아옵니다.
이것으로 접속되어 있는 표시기의 체크가 가능합니다.
즉,
HART통신을 한다는 것은,
그 계기의 기본정보(Tag)/이름(ID)/사용단위(Unit)/제로셋팅(Zero)등의
정보들을 입력 또는 틀어진 값에 대한 보정등의 작업을 수행하는 것을 의미합니다.
기본적으로, 계기류(온도/압력/가스 등의 트랜스미터)와 HART통신을 할 때에는
1) HART커뮤니케이터와 계기(트랜스미터)에 전원을 공급하는 2) 전원공급장치 그리고,
4-20mA의 아날로그 신호를 전압값으로 변환하여 받기위한 3) 250Ω 저항이 필요합니다.