HART কমিউনিকেশন 4-20 mA লুপে: কীভাবে কাজ করে, কেন যোগাযোগ হয় না

জাপানে তৈরি একটি স্কিডের প্রেশার ট্রান্সমিটার DCS-এ ঠিকঠাক মান দেখাচ্ছে। 4–20 mA সিগন্যাল স্থির, মানও লোকাল গেজের সঙ্গে মেলে। কিন্তু রেঞ্জ দেখার জন্য HART কমিউনিকেটর লাগালে স্ক্রিনে আসে "No device found"।

আসল কথা হলো, অ্যানালগ লুপ ঠিক থাকলেই HART যোগাযোগ হবে, এমন কোনো নিশ্চয়তা নেই। তারযুক্ত (wired) HART 4–20 mA কারেন্টের ওপর একটি ছোট ডিজিটাল সিগন্যাল চাপিয়ে দেয়। DC কারেন্ট মাপা মান বহন করে, আর একই দুই তারে হোস্ট ডিভাইসের ট্যাগ, রেঞ্জ ও ডায়াগনস্টিক পড়তে এবং সেটিং বদলাতে পারে।

এই লেখায় দেখানো হয়েছে সিগন্যালটি লুপে কীভাবে চড়ে, HART-এর জন্য কেন 250 Ω (বা কাছাকাছি) লোড লাগে এবং ভোল্টেজ বাজেট কীভাবে হিসাব করা যায়। তারপর ক্রমানুসারে সমস্যা খোঁজার ধাপ, একটি চেকলিস্ট এবং জাপানি সরবরাহকারীকে পাঠানোর মতো প্রশ্ন দেওয়া আছে।

সূচিপত্র

1. 4–20 mA লুপে HART কী যোগ করে
2. FSK লুপে কীভাবে চলে: 1200 Hz, 2200 Hz ও 1200 bit/s
3. HART কী দেয় (আর কী দেয় না)
4. তারযুক্ত HART-এর সীমা
5. 250 Ω রেজিস্টর ও আপনার ভোল্টেজ বাজেট
6. Point-to-Point ও Multidrop
7. HART যোগাযোগ হচ্ছে না? এই ক্রমে খুঁজুন
8. চেকলিস্ট: কমিউনিকেটর লাগানোর আগে
9. জাপানি সরবরাহকারীকে প্রশ্ন
10. এই গাইডের সীমা
11. FAQ
12. সূত্র

4–20 mA লুপে HART কী যোগ করে

HART-এর পূর্ণরূপ Highway Addressable Remote Transducer। প্রযুক্তিটি Rosemount থেকে এসেছে এবং পরে বহু নির্মাতার ব্যবহৃত ওপেন স্ট্যান্ডার্ড হয়েছে। বর্তমানে FieldComm Group এর স্পেসিফিকেশন রক্ষণাবেক্ষণ করে এবং ডিভাইস নিবন্ধন করে।

যন্ত্র ও কন্ট্রোল সিস্টেমের মধ্যে ফিল্ড-স্তরের যেকোনো যোগাযোগকে বিস্তৃত অর্থে "ফিল্ডবাস" বললে HART-ও তার একটি। FOUNDATION Fieldbus সব তথ্য ডিজিটালে পাঠায়, কিন্তু HART অ্যানালগ সিগন্যাল রেখে তার ওপর ডিজিটাল যোগাযোগ যোগ করে। এই পার্থক্য সিগন্যাল সামলানোর পদ্ধতি ও সিস্টেমের গঠন, দুটোই বদলে দেয়।

সাধারণ 4–20 mA ইনপুট থেকেই কন্ট্রোলার মাপা মান পড়তে পারে, এতে HART সাপোর্ট লাগে না। HART ব্যবহার করতে হলে ডিভাইসের সঙ্গে কথা বলার মতো আরও সরঞ্জাম লাগে:

• HART-সক্ষম I/O কার্ড, HART মডেম অথবা হ্যান্ডহেল্ড কমিউনিকেটর
• রক্ষণাবেক্ষণের কাজের জন্য একটি হোস্ট, যেমন অ্যাসেট ম্যানেজমেন্ট সফটওয়্যার
• ডিভাইসের সঙ্গে মেলে এমন ডিভাইস ডেফিনিশন ফাইল (ট্রাবলশুটিং অংশে আলোচনা আছে)

কিছু প্ল্যান্টে ডিভাইসের কনফিগারেশন ও স্ট্যাটাস DCS-এর ভেতরেই দেখা হয়। অন্যরা আলাদা মেইনটেন্যান্স সিস্টেম ব্যবহার করে। তথ্য দিয়ে কী করবেন, তার ওপর নির্ভর করে কোন সরঞ্জাম লাগবে।

DI ও DO-র মতো ডিসক্রিট I/O থেকে HART ভিন্ন শ্রেণির। কন্টাক্ট সিগন্যাল শুধু ON বা OFF, আর HART হলো একটি কমিউনিকেশন প্রোটোকল, যা হোস্ট ও ডিভাইসের মধ্যে নামযুক্ত আইটেম ও মান আদান-প্রদান করে।

চিত্র 1-এ একটি সাধারণ তারযুক্ত সেটআপ দেখানো হয়েছে: 2-ওয়্যার ট্রান্সমিটার, 24 V সাপ্লাই ও 250 Ω লোড। কমিউনিকেটর প্যারালালে যুক্ত হয়, অ্যামিটারের মতো সিরিজে নয়।

চিত্র 1: HART কমিউনিকেটর নির্দিষ্ট বিন্দুতে প্যারালালে যুক্ত হয়

একটি 2-ওয়্যার ট্রান্সমিটার ও 250 Ω রিসিভিং লোডের উদাহরণ। কমিউনিকেটর অ্যামিটারের মতো লুপের সঙ্গে সিরিজে বসে না।

পোলারিটি চিহ্ন দেখানো কারেন্টের দিক অনুযায়ী। প্রোটেকটিভ ডিভাইস, শিল্ডিং ও আর্থিং বাদ দেওয়া হয়েছে। প্রকৃত সংযোগ-বিন্দু ও দরকারি লোড ডিভাইস ম্যানুয়াল এবং লুপ ডায়াগ্রাম (জাপানি ভাষায় rupu-zu) থেকে ঠিক হয়।

কমিউনিকেটর ডিভাইসকে অনুরোধ পাঠায় এবং লুপের সিগন্যাল থেকে উত্তর পড়ে। আলাদা হ্যান্ডহেল্ডের বদলে HART মডেমসহ পিসি বা HART-সক্ষম I/O মডিউলও ব্যবহার করা যায়।

মূল নিয়ম অনুরোধ ও উত্তর। হোস্ট (মাস্টার) একটি কমান্ড পাঠায়, আর ফিল্ড ডিভাইস মাপা মান, সেটিং বা স্ট্যাটাস জানায়। একটি লুপে দুটি মাস্টার থাকতে পারে: প্রাইমারি মাস্টার (সাধারণত কন্ট্রোল সিস্টেম) এবং সেকেন্ডারি মাস্টার (যেমন মাঠের হ্যান্ডহেল্ড বা ল্যাপটপ)।

FSK লুপে কীভাবে চলে: 1200 Hz, 2200 Hz ও 1200 bit/s

তারযুক্ত HART Bell 202 স্ট্যান্ডার্ডভিত্তিক frequency shift keying (FSK) ব্যবহার করে। 1200 Hz টোন বাইনারি 1 এবং 2200 Hz টোন 0 বোঝায়। সিগন্যালটি ছোট, লুপ কারেন্টের চারপাশে প্রায় ±0.5 mA।

ফ্রিকোয়েন্সির সঙ্গে ডেটা রেট গুলিয়ে ফেলবেন না। Hz হলো প্রতি সেকেন্ডে তরঙ্গের পুনরাবৃত্তি, আর bit/s হলো প্রতি সেকেন্ডে কত বিট পাঠানো হয়। তারযুক্ত HART চলে 1200 bit/s-এ; সংখ্যা কাছাকাছি দেখালেও "1200–2200 bit/s" নামে কোনো গতির পরিসর নেই।

চিত্র 2 দুটি ধারণা আলাদা করে দেখায়: মাপা মান বহনকারী DC গড় এবং ডেটা বহনকারী টোনের ফ্রিকোয়েন্সি।

চিত্র 2: গড় কারেন্ট এবং ডেটা সিগন্যালের ফ্রিকোয়েন্সি

উপরে: উদাহরণ হিসেবে 12 mA DC স্তরের ওপর একটি ছোট AC সিগন্যাল (স্কেল অনুযায়ী নয়)। নিচে: একই 2.5 ms জানালায় প্রতিটি টোন কতগুলো সাইকেল শেষ করে; এটি বিট-সময় নয়।

1200 Hz × 0.0025 s = 3 সাইকেল; 2200 Hz × 0.0025 s = 5.5 সাইকেল। কোনোটিই 1200 bit/s ডেটা রেট নয়।

টোনগুলোর গড় শূন্য হওয়ায় DC মান সরে না, তাই অ্যানালগ সিগন্যাল আগের মতোই কাজ করে। রিসিভিং দিকে আলাদা সার্কিট মাপার জন্য DC স্তর এবং যোগাযোগের জন্য AC টোন ধরে।

HART রিডিং এবং কারেন্ট থেকে মানে রূপান্তর আলাদাভাবে যাচাই করুন। DCS-এর অ্যানালগ ইনপুট রেঞ্জ ট্রান্সমিটারের রেঞ্জ থেকে আলাদা হলে কারেন্ট ঠিক থাকলেও স্ক্রিনের মান ভুল দেখাবে।

HART কী দেয় (আর কী দেয় না)

প্রধান সুবিধা হলো নতুন তার না টেনে এমন ডিভাইস-তথ্য পাওয়া, যা শুধু কারেন্টে বহন করা যায় না। মেইনটেন্যান্স টুল থেকে রেঞ্জ, ইউনিট, ট্যাগ ও ডিভাইসের স্ট্যাটাস এক জায়গায় দেখা যায়।

কী পড়া যাবে তা ডিভাইসভেদে আলাদা। উদাহরণ হিসেবে ডুয়াল-এলিমেন্ট টেম্পারেচার সেন্সরে দুটি সেন্সিং এলিমেন্ট থাকে, কিন্তু কারেন্ট আউটপুট দুটি থাকবেই এমন নয়।

HART-এ কোন ভ্যারিয়েবল ও ডায়াগনস্টিক পাওয়া যাবে, তা ট্রান্সমিটারের ইনপুট কনফিগারেশন ও সমর্থিত ফাংশনের ওপর নির্ভর করে।

চিত্র 3-এ সাধারণ 4–20 mA ইনপুট কী দেয় এবং HART কী যোগ করতে পারে, তার তুলনা আছে।

চিত্র 3: কারেন্ট মান বহন করে; HART ডিভাইসের তথ্য বহন করে

HART ডিভাইস যা দিতে পারে তা ব্যবহার করতে হলে হোস্ট দিকেও তা সামলানোর ক্ষমতা থাকতে হবে।

বিষয়	সাধারণ 4–20 mA ইনপুট	HART যা যোগ করে (উদাহরণ)
মাপা মান	কারেন্টকে কনফিগার করা রেঞ্জে রূপান্তর	ডিজিটাল মান, ইউনিট ও স্ট্যাটাস
ডিভাইসের পরিচয়	ড্রয়িং, টার্মিনাল নম্বর ও মাঠের লেবেলের সঙ্গে মেলানো	ট্যাগ, ডিভাইসের ধরন, সিরিয়াল নম্বর ইত্যাদি
রেঞ্জ	রিসিভার ও মাঠের সেটিং আলাদা আলাদা দেখা	ডিভাইস থেকে নিচের ও ওপরের রেঞ্জ মান পড়া
মেইনটেন্যান্সের সূত্র	অস্বাভাবিক কারেন্ট ও মাঠ পরিদর্শন	ডিভাইস স্ট্যাটাস, বাড়তি ভ্যারিয়েবল ও ডায়াগনস্টিক
রিসিভারের কী লাগে	একটি অ্যানালগ ইনপুট	সামঞ্জস্যপূর্ণ হোস্ট, যোগাযোগের পথ ও ডিভাইস ডেফিনিশন ফাইল

সব ডিভাইস এসব তথ্য একই রূপে দেয় না। কী পাবেন তা মডেল, রিভিশন এবং হোস্ট কী সমর্থন করে তার ওপর নির্ভর করে।

কমিশনিংয়ের সময় প্রতিটি ফিল্ড ট্যাগকে ডিজাইনের মাপার বিন্দুর সঙ্গে মেলান এবং ইউনিট ও রেঞ্জ নিশ্চিত করুন। HART টুল দিয়ে সেটিং পড়ে তালিকায় এক্সপোর্ট করলে হাতে সংগ্রহের পরিশ্রম বাঁচে।

উদাহরণ: কারেন্ট ঠিক, কিন্তু ডিসপ্লে ভুল

ধরা যাক ট্রান্সমিটার 0–1 MPa (10 bar, 0–145 psi) রেঞ্জে সেট করা এবং আউটপুট 4–20 mA। 0.5 MPa-তে এটি 12 mA দেয়। শুধু রিসিভারে 0–2 MPa সেট থাকলে ডিসপ্লেতে 1 MPa দেখাবে।

কারেন্ট নিজে ঠিক তা-ই, যা ট্রান্সমিটারের রেঞ্জ অনুযায়ী হওয়ার কথা। HART দিয়ে ডিভাইসের রেঞ্জ ও ডিজিটাল মান পড়ে রিসিভারের স্কেলিংয়ের সঙ্গে মেলান। এই তুলনাই গরমিলের কারণ আলাদা করে দেয়।

লোকাল গেজকে ট্রান্সমিটার ও স্ক্রিনের সঙ্গে মেলানোর সময় শুধু সংখ্যা নয়, ইউনিট ও প্রেশার রেফারেন্স (গেজ না অ্যাবসোলিউট) মেলান। কম্পাউন্ড গেজের স্কেলও রেঞ্জ নিশ্চিত করতে সাহায্য করতে পারে।

চালু অবস্থায় ডিভাইস স্ট্যাটাসের পরিবর্তন দেখে কোন যন্ত্র আগে পরিদর্শন করবেন তা ঠিক করা যায়। প্রসেসের অবস্থা ও অন্য মাপের সঙ্গে মিলিয়ে দেখলে ডায়াগনস্টিক সবচেয়ে কাজে লাগে।

HART ওপেন স্ট্যান্ডার্ড, তাই এটি বিভিন্ন নির্মাতার ডিভাইসের মধ্যে কাজ করার মতো করে তৈরি। ফলে বিদেশি, যেমন জাপানি, যন্ত্র বসানোর সময় ডিভাইস, হোস্ট ও ডেফিনিশন ফাইল যাচাইয়ের পদ্ধতি একই রকম রাখা সহজ হয়।

মনে রাখুন, HART দিয়ে ট্রান্সমিটারের রেঞ্জ বদলানো (re-ranging) ক্যালিব্রেশন নয়। রেঞ্জ বদলালে সেন্সরের নির্ভুলতা যাচাই হয় না; তার জন্য রেফারেন্স স্ট্যান্ডার্ড এবং পুরো মাপার চেইনের পরীক্ষা লাগে।

তারযুক্ত HART-এর সীমা

1200 bit/s গতির তারযুক্ত FSK ছবি বা বিপুল ওয়েভফর্ম ডেটা পাঠানোর জন্য উপযুক্ত নয়। কয়েকটি ডিভাইস থেকে একের পর এক অনেক আইটেম পড়লে অপেক্ষার সময়ও লক্ষণীয়ভাবে জমে।

গতিই একমাত্র কারণ নয়। প্রতিটি অনুরোধ ও উত্তরে মাপা মানের বাইরেও তথ্য থাকে, আর কমান্ডের ধরন, হোস্টের স্ক্যান ও ডিভাইসের সাড়া দেওয়ার সময় মিলে পুরো আপডেট চক্র তৈরি করে। তাই ডিজাইনাররা সাধারণত কন্ট্রোলের জন্য 4–20 mA পথ রাখেন এবং HART ডেটাকে রক্ষণাবেক্ষণের জন্য আলাদা, ধীর আপডেট হিসেবে দেখেন।

কন্ট্রোলে HART ডিজিটাল মান ব্যবহারের পরিকল্পনা থাকলে প্রয়োজনীয় আপডেট রেটের সঙ্গে সিস্টেম বাস্তবে যা দেয় তা মিলিয়ে দেখুন, এবং হোস্ট ডেটা কীভাবে নেবে তা ঠিক করুন।

সিগন্যালের পথও গুরুত্বপূর্ণ। অ্যানালগ মান পুরোপুরি পৌঁছালেও HART ব্যর্থ হতে পারে, কারণ মাঝের ডিভাইস AC সিগন্যাল কীভাবে সামলায় তার ওপর এটি নির্ভর করে:

• সিগন্যাল কনভার্টার ও আইসোলেটর
• ইন্ট্রিনসিক সেফটি ব্যারিয়ার
• ফিল্টার

আইসোলেটরের ক্ষেত্রে শুধু 4–20 mA নির্ভুলতা নয়, সে HART দুই দিকেই রিলে করে কি না তাও দেখুন। যে ডিভাইস DC মান ঠিকভাবে পুনরায় আউটপুট দেয়, সে AC সিগন্যালও পার করবে এমন নয়।

সবশেষে, প্রতিটি ডিভাইসের জন্য হোস্টের সঠিক সাপোর্ট লাগে। মৌলিক মাপা মান পড়তে যা লাগে, বিস্তারিত ডায়াগনস্টিক ও কনফিগারেশনের জন্য তার চেয়ে বেশি লাগে। যেসব আইটেম ব্যবহার করতে চান সে অনুযায়ী সফটওয়্যার ও ডিভাইস ডেফিনিশন ফাইল মিলিয়ে নিন।

250 Ω রেজিস্টর ও আপনার ভোল্টেজ বাজেট

HART-এর জন্য লুপে কিছু রোধ লাগে, যাতে ডিভাইসের কারেন্ট-মোড সিগন্যাল থেকে হোস্টের ধরার মতো ভোল্টেজ তৈরি হয়। HART স্পেসিফিকেশনে ক্যাবলের রোধসহ মোট লুপ লোড কমপক্ষে 230 Ω এবং সর্বোচ্চ 1100 Ω বলা আছে। বহু ডিভাইস ম্যানুয়ালে 250 Ω লেখা থাকে, যা ওই ন্যূনতমের ঠিক ওপরে।

যোগাযোগের জন্য ডিভাইসের কত লোড দরকার, তা ডিভাইস ম্যানুয়ালে লেখা থাকে। রেজিস্টরটি রিসিভিং ইনপুট বা পাওয়ার সাপ্লাইয়ের ভেতরেই থাকতে পারে, তাই আলাদা রেজিস্টর সবসময় লাগে না।

আগে থেকে আছে কি না না দেখে রেজিস্টর যোগ করলে বাড়তি ভোল্টেজ ড্রপ তৈরি হয়। আগে বিদ্যমান লোড কোথায় আছে খুঁজে বের করুন, তারপর ডিভাইসের যোগাযোগের শর্ত ও সাপ্লাইয়ের সামর্থ্যের সঙ্গে মেলান।

চিত্র 4-এ অনুমানকৃত মান ধরে একটি ভোল্টেজ বাজেট হিসাব করা হয়েছে।

চিত্র 4: 250 Ω-এর দুই প্রান্তের ভোল্টেজ এবং ট্রান্সমিটারের জন্য বাকি ভোল্টেজ

মানগুলো বোঝানোর জন্য ধরে নেওয়া: 24 V সাপ্লাই, 250 Ω রিসিভিং রেজিস্টর, যাওয়া-আসার 50 Ω তারের রোধ এবং মাঝের একটি ডিভাইসে 2 V ড্রপ।

রেজিস্টরের দুই প্রান্তের ভোল্টেজ

V_R = I × R

0.004 × 250 = 1 V

0.020 × 250 = 5 V

20 mA-তে তারের ভোল্টেজ ড্রপ

V_wire = I × R_wire

0.020 × 50 = 1 V

ট্রান্সমিটারে বাকি ভোল্টেজ

V_TX = V_S − V_R − V_wire − V_dev

24 − 5 − 1 − 2 = 16 V

ট্রান্সমিটার চালাতে ন্যূনতম 12 V লাগলে

16 − 12 = 4 V মার্জিন

I: লুপ কারেন্ট [A]; R: রিসিভিং রেজিস্টর [Ω]; R_wire: যাওয়া-আসার তারের রোধ [Ω]; V_S: সাপ্লাই ভোল্টেজ; V_dev: মাঝের ডিভাইসের ভোল্টেজ ড্রপ; V_TX: ট্রান্সমিটার টার্মিনালের ভোল্টেজ [V]। 2 V ড্রপ ও 12 V ন্যূনতম মান ধরে নেওয়া; এগুলো সব ডিভাইসের স্পেসিফিকেশন নয়।

বাস্তব যন্ত্রে সাপ্লাইয়ের ন্যূনতম ভোল্টেজ, সর্বোচ্চ কার্যকর ও অ্যালার্ম কারেন্ট এবং লুপের প্রতিটি ডিভাইসের স্পেসিফিকেশন ব্যবহার করুন। লোডের শর্ত ও ভোল্টেজের শর্ত, দুটোই আলাদাভাবে পূরণ করতে হবে।

250 Ω-এর ভেতর দিয়ে 4–20 mA গেলে 1–5 V পাওয়া যায়, তাই একই রেজিস্টর অ্যানালগ ভোল্টেজ ইনপুটেও কাজে লাগে। জাপানি ড্রয়িংয়ে এই রেজিস্টরকে jushin teiko (রিসিভিং রেজিস্টর) লেখা থাকতে পারে।

উদাহরণে 20 mA-তে ট্রান্সমিটারে 16 V থাকে, ধরা 12 V ন্যূনতমের ওপরে 4 V মার্জিন। একই সরঞ্জামে সাপ্লাই ভোল্টেজ কমলে বা ক্যাবল লম্বা হলে এই মার্জিন কমে যায়।

ডিভাইস অ্যালার্ম কারেন্ট ব্যবহার করলে সেই কারেন্টে ড্রপ হিসাব করুন। একই অনুমানে 22 mA-তে রেজিস্টরে 5.5 V ও তারে 1.1 V পড়ে, ফলে ট্রান্সমিটারে থাকে 15.4 V।

22 mA শুধু এই উদাহরণের মান; অ্যালার্ম কারেন্ট ডিভাইসভেদে আলাদা। ডিভাইসের সর্বোচ্চ কারেন্টে হিসাব করলে ভোল্টেজ ঘাটতি ধরা পড়ে, যা স্বাভাবিক মাপার পরিসরে কখনো দেখা যায় না।

শুধু রেজিস্টরের মানই যোগাযোগের মান ঠিক করে না। এটি অ্যানালগ ইনপুটের দেখা ভোল্টেজ ও যোগাযোগ পথের ইম্পিডেন্স, দুটোকেই প্রভাবিত করে, তাই ক্যাবল ও যুক্ত ডিভাইস পুরো লুপের সঙ্গে মানানসই হতে হবে।

জাপানি স্পেসিফিকেশনে লোড ও সাপ্লাই কীভাবে লেখা থাকে

জাপানি ডেটাশিটে অনুমোদিত লোড অনেক সময় একটি সংখ্যার বদলে সূত্রে লেখা থাকে। এর নাম kyoyo fuka teiko (অনুমোদিত লোড রেজিস্ট্যান্স)।

উদাহরণ হিসেবে MG Co., Ltd.-এর একটি HART-সক্ষম আইসোলেটরে অনুমোদিত লোড লেখা আছে (সাপ্লাই ভোল্টেজ − 12 V) ÷ 0.02 A, লিড রেজিস্ট্যান্সসহ। একই ডেটাশিটে HART যোগাযোগের জন্য লুপ রেজিস্ট্যান্স 250 Ω ±10% চাওয়া হয়েছে।

জাপানি DCS ইনপুট কার্ডেও লোড ভেতরে থাকতে পারে। Yokogawa-র একটি I/O মডিউলের ডেটাশিটে 2-ওয়্যার ইনপুট রোধ 400 Ω (20 mA-তে) থেকে 750 Ω (4 mA-তে) এবং HART সাপোর্ট লেখা আছে। রেজিস্টর যোগ করার আগে কার্ডের স্পেসিফিকেশন পড়ুন।

Point-to-Point ও Multidrop

সাধারণ point-to-point লুপে একটি কারেন্ট লুপে একটি ট্রান্সমিটার থাকে এবং মূল মাপা মান 4–20 mA-তে যায়। HART ব্যবহার করলে একই তারে ওই ডিভাইসের ডিজিটাল মান ও সেটিং পড়া যায়।

Multidrop-এ কয়েকটি ডিভাইস এক জোড়া তার ভাগ করে, আর হোস্ট প্রতিটিকে অ্যাড্রেস দিয়ে চেনে। ডিভাইসগুলো স্থির কারেন্টে সেট থাকলে হোস্ট প্রতিটির মাপা মান ডিজিটালভাবে পড়ে। মোট কারেন্ট থেকে আলাদা আলাদা মান কিছুই বোঝা যায় না।

চিত্র 5-এ দুটি বিন্যাসের তুলনা আছে।

চিত্র 5: কারেন্ট যোগ করলে আলাদা আলাদা মান পাওয়া যায় না

নিচের উদাহরণে ডিভাইস A, B ও C প্রতিটি 4 mA-তে স্থির, তাই লুপে মোট 12 mA। ডিভাইসের সংখ্যা ও অ্যাড্রেসের পরিসর HART রিভিশন ও ডিভাইসের স্পেসিফিকেশনের ওপর নির্ভর করে।

পাওয়ার সাপ্লাই, কমিউনিকেশন ইন্টারফেস ও লোড হোস্ট দিকে একসঙ্গে আঁকা হয়েছে। উপরে: একটি লুপ। নিচে: একই দুই তারে প্যারালালে যুক্ত ডিভাইস।

পুরোনো ডিভাইসে (HART রিভিশন 3 থেকে 5) পোলিং অ্যাড্রেস 1 থেকে 15, তাই অনেক সূত্রে সর্বোচ্চ 15টি ডিভাইসের কথা লেখা থাকে। HART 6 ও 7-এ অ্যাড্রেস 63 পর্যন্ত যায়, তবে প্রকৃত সর্বোচ্চ ডিভাইসভেদে আলাদা। পুরোনো ও নতুন ডিভাইস মেশানো লুপে 15-এর বেশি পোলিং অ্যাড্রেস ব্যবহার করলে যোগাযোগে ত্রুটি হতে পারে।

বিদ্যমান অ্যানালগ ইনপুট এবং multidrop নেটওয়ার্কের ওয়্যারিং ও সেটিং আলাদা। অ্যাড্রেসের পাশাপাশি কারেন্ট আউটপুট মোডও মিলিয়ে দেখুন, এবং ঠিক করুন প্রতিটি মান কোন পথে পড়া হবে।

স্থির-কারেন্ট multidrop নেটওয়ার্কেও পাওয়ার সাপ্লাই যাচাই করতে হয়। সব ডিভাইসের কারেন্ট একই লোডের ভেতর দিয়ে যায়, তাই যুক্ত সব ডিভাইস ধরে সাপ্লাই ভোল্টেজ ও কারেন্ট সামর্থ্য মূল্যায়ন করুন।

HART-এর আরও সংস্করণ আছে, যা অন্য মাধ্যম ব্যবহার করে, যেমন WirelessHART ও HART-IP। Bell 202 ফ্রিকোয়েন্সি ও 1200 bit/s শুধু তারযুক্ত HART-এর জন্য; ওয়্যারলেস বা Ethernet-এর ফিজিক্যাল লেয়ারে এগুলো খাটে না।

HART যোগাযোগ হচ্ছে না? এই ক্রমে খুঁজুন

পাওয়ার ও ওয়্যারিং থেকে শুরু করে সফটওয়্যারের দিকে এগোন। প্রতিটি ধাপ পরের ধাপে যাওয়ার আগে একটি স্তর বাদ দেয়। জাংশন বক্স খোলা বা টার্মিনালে হাত দেওয়ার আগে আপনার কারখানার পারমিট, আইসোলেশন ও বিপজ্জনক এলাকার পদ্ধতি মানুন; এই লেখা সেগুলোর বিকল্প নয়।

1. পাওয়ার ও অ্যানালগ কারেন্ট। ডিভাইস যথেষ্ট ভোল্টেজ পাচ্ছে এবং 4–20 mA আউটপুট প্রত্যাশামতো কি না নিশ্চিত করুন। লুপ ডায়াগ্রামে সাপ্লাই, রিসিভিং লোড, মাঝের ডিভাইস ও ওয়্যারিং ধরে চলুন, তারপর চিত্র 4-এর মতো ভোল্টেজ বাজেট হিসাব করুন।
2. সংযোগ-বিন্দু ও লোড। কমিউনিকেটর কোথায় লাগানো এবং লুপ কত লোড দিচ্ছে, তা ডিভাইস ম্যানুয়ালের সঙ্গে মেলান। নির্দিষ্ট বিন্দুতে প্যারালালে যুক্ত করুন; অ্যামিটারের মতো সিরিজে বসালে লুপের সার্কিট বদলে যায়।
3. প্রোটোকল। ডিভাইসটি সত্যিই HART ব্যবহার করে কি না নিশ্চিত করুন। কিছু জাপানি যন্ত্রে অন্য প্রোটোকল থাকতে পারে (পরের অংশ দেখুন)।
4. পথের ডিভাইস। আইসোলেটর, ব্যারিয়ার ও কনভার্টারে HART-সক্ষম চিহ্ন আছে কি না এবং সিগন্যাল কোন দিকে যায় তা দেখুন। আইসোলেটরের একপাশে ডিভাইস পড়া গেলেও অন্যপাশে না গেলে তার রিলে ফাংশন এবং আপনি কোন পাশে যুক্ত তা দেখুন।
5. ওয়্যারিং ও নয়েজ। ঢিলা সংযোগ ও ভুল ওয়্যারিং খুঁজুন এবং আশপাশের ইলেকট্রিক্যাল ইন্টারফেরেন্স দেখুন। শিল্ডিং ও আর্থিংয়ে কারখানা ও ডিভাইসের ওয়্যারিং স্পেসিফিকেশন মানুন।
6. হোস্ট সাপোর্ট। যোগাযোগ হলেও কিছু সেটিং না দেখা গেলে ডিভাইস ডেফিনিশন ফাইল দেখুন। DD, DTM ও FDI প্যাকেজ ডিভাইসের ধরন ও রিভিশনের সঙ্গে বাঁধা, তাই হোস্টে মানানসই ফাইল লোড করুন।
7. মান তুলনা। HART দিয়ে পড়া প্রাইমারি ভ্যারিয়েবল (primary variable) এবং কন্ট্রোলে আসলে ব্যবহৃত সিগন্যাল মিলিয়ে দেখুন। কন্ট্রোলের মান আর মনিটরিং ও মেইনটেন্যান্সের মান আলাদা রাখলে যোগাযোগের সমস্যা আর ডিসপ্লে বা কন্ট্রোলের সমস্যা আলাদা করা সহজ হয়।

চালু প্ল্যান্টে কনফিগারেশন বদল অপারেশনে প্রভাব ফেলতে পারে। পড়া ও লেখা আলাদাভাবে পরিচালনা করুন, বদলের আগে মান রেকর্ড করুন এবং কারখানার চেঞ্জ ম্যানেজমেন্ট পদ্ধতি মানুন।

জাপানি যন্ত্র: লুপকে দোষ দেওয়ার আগে BRAIN দেখুন

জাপানের একটি বড় যন্ত্র-নির্মাতা Yokogawa নিজস্ব ডিজিটাল প্রোটোকলও ব্যবহার করে, যার নাম BRAIN। তাদের কিছু ট্রান্সমিটার একই সেন্সিং এলিমেন্টসহ BRAIN ও HART দুই সংস্করণেই বিক্রি হয়, আর প্রোটোকল ঠিক হয় মডেল কোড দিয়ে। দুটি প্রোটোকল বিনিময়যোগ্য, এমন ধরে নেবেন না।

BRAIN ডিভাইসে সাধারণত স্ট্যান্ডার্ড HART কমিউনিকেটর দিয়ে পৌঁছানো যায় না; Yokogawa BRAIN ডিভাইসের জন্য তাদের BT200 হ্যান্ডহেল্ডকে কমিউনিকেটর হিসেবে তালিকাভুক্ত করেছে, আর FieldMate সফটওয়্যার আরেকটি বিকল্প। আপনার মডেলে কোন টুল লাগবে তা নির্মাতার কাছে নিশ্চিত করুন। রেজিস্টর বদলানো বা ওয়্যারিং পাল্টানোর আগে নেমপ্লেটের পূর্ণ মডেল কোড পড়ে নির্মাতার মডেল কোড টেবিলের সঙ্গে মিলিয়ে নিন।

জাপানি ম্যানুয়ালে HART ও BRAIN সংস্করণ আলাদা ডকুমেন্টেও থাকতে পারে। আপনি যে ম্যানুয়াল পড়ছেন সেটি নেমপ্লেটের প্রোটোকলের সঙ্গে মেলে কি না নিশ্চিত করুন।

যেসব জাপানি শব্দ চোখে পড়তে পারে

HART লুপের জাপানি লুপ ডায়াগ্রাম, ডেটাশিট ও ম্যানুয়ালে এই শব্দগুলো দেখা যায়। নিচের টেবিলে শব্দগুলো রোমাজিতে লেখা হয়েছে।

রোমাজি	অর্থ
HART tsushin taio	HART-সামঞ্জস্যপূর্ণ (আইসোলেটর ও ব্যারিয়ারেও একই লেখা আছে কি না দেখুন)
jushin teiko	রিসিভিং রেজিস্টর, সাধারণত 250 Ω (1–5 V দেয়)
fuka teiko	লোড রেজিস্ট্যান্স
kyoyo fuka teiko	অনুমোদিত লোড রেজিস্ট্যান্স, প্রায়ই সূত্রে লেখা
rupu-zu	লুপ ডায়াগ্রাম
toriatsukai setsumeisho	ইনস্ট্রাকশন ম্যানুয়াল
sohoko	দ্বিমুখী (আইসোলেটর HART দুই দিকেই রিলে করে কি না)

চেকলিস্ট: কমিউনিকেটর লাগানোর আগে

মাঠে সময় খরচ করার আগে এই আইটেমগুলো দেখে নিন।

• পূর্ণ মডেল কোড থেকে নিশ্চিত যে ডিভাইসের প্রোটোকল HART (BRAIN বা অন্য নয়)
• ডিভাইসের HART রিভিশন, এবং হোস্ট ও কমিউনিকেটর সেটি সমর্থন করে কি না
• বিদ্যমান লোড রেজিস্টরের অবস্থান ও মান, ইনপুট কার্ড বা পাওয়ার সাপ্লাইয়ের ভেতরেরটিসহ
• মোট লুপ লোড ডিভাইসের যোগাযোগ-শর্তের মধ্যে (HART স্পেসিফিকেশনের পরিসর 230–1100 Ω)
• অ্যালার্ম কারেন্টসহ সর্বোচ্চ কারেন্টে ট্রান্সমিটারের ভোল্টেজ তার ন্যূনতম কার্যকর ভোল্টেজের ওপরে
• লুপের প্রতিটি আইসোলেটর, ব্যারিয়ার ও কনভার্টারে HART-সামঞ্জস্যের চিহ্ন আছে এবং প্রয়োজনীয় দিকে HART পার করে
• কমিউনিকেটরের সংযোগ-বিন্দু ম্যানুয়ালে নির্দিষ্ট করা এবং প্যারালালে যুক্ত
• একসময়ে লুপে শুধু একটি সেকেন্ডারি মাস্টার (হ্যান্ডহেল্ড বা ল্যাপটপ)
• পোলিং অ্যাড্রেস ও কারেন্ট আউটপুট মোড (স্বাভাবিক 4–20 mA না স্থির কারেন্ট)
• ডিভাইসের ধরন ও রিভিশনের সঙ্গে মেলে এমন DD, DTM বা FDI প্যাকেজ হোস্টে আছে
• রিসিভারের স্কেলিং ট্রান্সমিটারের রেঞ্জ ও ইউনিটের সঙ্গে মেলানো
• চালু লুপে কোনো সেটিং লেখার আগে বিদ্যমান মান রেকর্ড করা এবং কারখানার চেঞ্জ পদ্ধতি অনুসরণ

জাপানি সরবরাহকারীকে প্রশ্ন

ডকুমেন্ট না থাকলে বা অস্পষ্ট হলে সরবরাহকারীকে সরাসরি জিজ্ঞাসা করুন। নিচের প্রশ্নগুলো ওপরের বিষয়গুলো কভার করে।

1. প্রতিটি ট্রান্সমিটার কোন প্রোটোকল ব্যবহার করে (HART, BRAIN বা অন্য)? অনুগ্রহ করে পূর্ণ মডেল কোড দিন।
2. প্রতিটি ডিভাইস HART-এর কোন রিভিশন সমর্থন করে?
3. প্রতিটি লুপে HART লোড রেজিস্টর কোথায় এবং তার মান কত? এটি কি ইনপুট কার্ড বা পাওয়ার সাপ্লাইয়ের ভেতরে আছে?
4. প্রতিটি ট্রান্সমিটারের ন্যূনতম কার্যকর ভোল্টেজ কত, এবং অ্যালার্ম কারেন্ট কত সেট করা?
5. প্যানেলের আইসোলেটর ও ব্যারিয়ার কি HART-সামঞ্জস্যপূর্ণ, এবং সেগুলো কি HART দুই দিকেই রিলে করে?
6. হ্যান্ডহেল্ড কমিউনিকেটর কোথায় যুক্ত করতে হবে? অনুগ্রহ করে লুপ ডায়াগ্রামে বিন্দুগুলো চিহ্নিত করে দিন।
7. কোন DD, DTM বা FDI ফাইল লাগবে, এবং কোথা থেকে ডাউনলোড করা যাবে?
8. কোনো ডিভাইস কি multidrop-এ যুক্ত বা স্থির কারেন্টে সেট করা?
9. এই ডিভাইসগুলোর ম্যানুয়াল ও লুপ ডায়াগ্রামের ইংরেজি সংস্করণ কি দিতে পারবেন?

শুধু "HART কাজ করছে না" বলার চেয়ে নিচের মতো একটি ছোট ইমেইলে সাধারণত স্পষ্ট উত্তর পাওয়া যায় (ইমেইলটি ইংরেজিতে পাঠানোর জন্য):

Subject: HART communication check – [project name], tag [PT-101]

We cannot communicate with transmitter [PT-101] using a HART communicator, although the 4–20 mA signal reads correctly in the DCS. Could you please confirm the following for this loop: (1) the full model code and communication protocol of the transmitter, (2) the location and value of the HART load resistor, (3) whether the isolator [model] relays HART in both directions, and (4) the recommended connection point for a handheld communicator? A marked-up loop diagram would be very helpful.

এই গাইডের সীমা

• এই গাইড 4–20 mA লুপের তারযুক্ত HART নিয়ে। WirelessHART ও HART-IP-এর ফিজিক্যাল লেয়ার আলাদা।
• চিত্র 4-এর ভোল্টেজ বাজেটে ধরে নেওয়া মান ব্যবহার করা হয়েছে। সাপ্লাই, ক্যাবল ও লুপের প্রতিটি ডিভাইসের প্রকৃত স্পেসিফিকেশন ব্যবহার করুন।
• লোডের শর্ত, অ্যালার্ম কারেন্ট, অ্যাড্রেসের পরিসর ও সমর্থিত ফিচার ডিভাইস, রিভিশন ও হোস্টভেদে আলাদা। এখানকার সাধারণ সংখ্যার চেয়ে ডিভাইস ম্যানুয়াল অগ্রাধিকার পায়।
• ইন্ট্রিনসিক্যালি সেফ লুপে ব্যারিয়ার ও যুক্ত সরঞ্জামের নিজস্ব নিয়ম আছে। বিপজ্জনক এলাকায় কমিউনিকেটর যুক্ত করা চলবে কি না তা ঠিক হয় কারখানার অনুমোদন ও পদ্ধতিতে, এই গাইডে নয়।
• চালু প্ল্যান্টে সেটিং বদল কারখানার নিজস্ব পদ্ধতি মেনে হয়। কাজের নিরাপত্তায় Bangladesh Labour Act 2006-এর নিরাপত্তা-সংক্রান্ত বিধানসহ কারখানার নিয়ম প্রযোজ্য; এই লেখা তার বিকল্প নয়।
• HART স্পেসিফিকেশন FieldComm Group রক্ষণাবেক্ষণ করে। BSTI-র কোনো বাংলাদেশ স্ট্যান্ডার্ডের সঙ্গে সরাসরি মিল আমরা এখানে নিশ্চিত করিনি; প্রকল্পে এটি লাগলে সরবরাহকারী ও নির্ধারিত কর্তৃপক্ষের কাছে নিশ্চিত করুন।

FAQ

HART-এর জন্য কি বিশেষ ক্যাবল লাগে?

না। HART বিদ্যমান দুই-তারের ইনস্ট্রুমেন্ট লুপে চলার মতো করে তৈরি। তবু ওয়্যারিং, লোড ও মাঝের ডিভাইসকে যোগাযোগের শর্ত পূরণ করতে হয়, তাই শুধু ক্যাবলের ধরন নয়, পুরো কারেন্ট লুপ যাচাই করুন।

4–20 mA সিগন্যাল ঠিক থাকলে কি HART কাজ করবে?

অবশ্যম্ভাবী নয়। DC মান ঠিক পৌঁছাতে পারে, অথচ কোনো আইসোলেটর বা অন্য ডিভাইস AC যোগাযোগ সিগন্যাল আটকে দিতে পারে। ডিভাইস ও হোস্ট HART সমর্থন করে কি না, লোড ও ভোল্টেজ শর্তের মধ্যে আছে কি না, এবং মাঝের প্রতিটি ডিভাইস HART দুই দিকেই রিলে করে কি না দেখুন।

250 Ω রেজিস্টর কি সবসময় আলাদা করে লাগাতে হয়?

না। কিছু রিসিভিং ইনপুট ও পাওয়ার সাপ্লাইয়ে দরকারি লোড আগে থেকেই থাকে। লুপ ডায়াগ্রামে বিদ্যমান লোড খুঁজে বের করুন, তারপর ভোল্টেজ মার্জিন না হারিয়ে ডিভাইসের যোগাযোগ-শর্ত পূরণে আরও লাগবে কি না ঠিক করুন।

HART-এ পড়া মান আর DCS-এর ডিসপ্লে আলাদা কেন?

HART ডিজিটাল মান আর স্কেল করা 4–20 mA ডিসপ্লে ভিন্ন পথে আসে। ভ্যারিয়েবল, ইউনিট, রেঞ্জ ও রিসিভারের স্কেলিং মিলিয়ে দেখুন, এবং প্রতিটি ধাপে দেখুন মান কোথায় বদলাচ্ছে।

1200 Hz আর 1200 bit/s কি একই জিনিস?

না। Hz হলো তরঙ্গের ফ্রিকোয়েন্সি, আর bit/s হলো তথ্য পাঠানোর হার। তারযুক্ত HART 1 ও 0 বোঝাতে 1200 Hz ও 2200 Hz ব্যবহার করে, আর তার ডেটা রেট 1200 bit/s।

সূত্র

• HART-এর মূল কথা ও IIoT: Endress+Hauser, "The essentials of HART communication and the IIoT"
• FSK ফ্রিকোয়েন্সি, ডেটা রেট, ±0.5 mA সিগন্যাল, 230–1100 Ω লুপ লোড, দুই মাস্টার, multidrop অ্যাড্রেস 1–15: SAMSON, "HART Communications" (Technical Information L452 EN)
• HART রিভিশন ও পোলিং অ্যাড্রেসের পরিসর: Wikipedia, "Highway Addressable Remote Transducer Protocol"; Endress+Hauser, BA00486C operating instructions
• HART-এর পরিচিতি: Yokogawa, "What is HART communication?" (জাপানি ভাষায়)
• HART-সক্ষম I/O মডিউলের ইনপুট রোধ: Yokogawa, GS 33K50F80-50E, I/O Modules with Built-in Barrier (for FIO)
• HART-এর মূলনীতি: Emerson, FIELDVUE DVC6200 instruction manual
• HART কনফিগারেশন টুল যুক্ত করা: Yokogawa, digitalYEWFLO instruction manual (জাপানি ভাষায়)
• HART-সামঞ্জস্যপূর্ণ আইসোলেটর (দ্বিমুখী রিলে, 250 Ω ±10%, অনুমোদিত লোডের সূত্র): MG Co., Ltd., M2DYHR product specifications (জাপানি ভাষায়)
• BRAIN ও HART কমিউনিকেটর: Yokogawa, Device Smart Communicators; Yokogawa, DPharp EJA Series HART protocol manual (IM 01C22T01-01EN)
• ডিভাইস ডেফিনিশন ফাইল: FieldComm Group, "HART EDD/FDI Registration"; Yokogawa, FieldMate and DD/DTM FAQ (জাপানি ভাষায়)
• HART-এর উৎপত্তি ও ওপেন স্ট্যান্ডার্ড: Emerson, Rosemount pressure innovation history
• একাধিক সেন্সর ইনপুট ও প্রাইমারি ভ্যারিয়েবল: Emerson, Rosemount 3144P reference manual