HART कम्युनिकेशन 4-20 mA पर: कैसे काम करता है और क्यों नहीं जुड़ता

जापान में बने स्किड पर लगा प्रेशर ट्रांसमीटर DCS पर सही वैल्यू दिखा रहा है। 4–20 mA सिग्नल स्थिर है और लोकल गेज से भी वैल्यू मिल रही है। लेकिन रेंज देखने के लिए HART कम्युनिकेटर लगाते हैं तो "No device found" आ जाता है।

असल बात यह है कि एनालॉग लूप ठीक चल रहा है, इसका मतलब यह नहीं कि HART भी निकल पाएगा। वायर्ड HART में 4–20 mA करंट के ऊपर एक छोटा डिजिटल सिग्नल चढ़ाया जाता है। नापी हुई वैल्यू DC करंट से ही जाती है, और उसी दो तार पर होस्ट मशीन का tag, रेंज और डायग्नोस्टिक्स पढ़ सकता है और सेटिंग बदल सकता है।

इस गाइड में बताया गया है कि यह सिग्नल लूप पर कैसे चलता है, HART को 250 Ω (या इसके आसपास) का लोड क्यों चाहिए, और वोल्टेज बजट कैसे निकालते हैं। इसके बाद जाँच का क्रम है। आख़िर में चेकलिस्ट और जापानी सप्लायर से पूछने के सवाल हैं।

विषय-सूची

1. 4–20 mA लूप में HART क्या जोड़ता है
2. FSK लूप पर कैसे चलता है: 1200 Hz, 2200 Hz और 1200 bit/s
3. HART से क्या मिलता है (और क्या नहीं)
4. वायर्ड HART की सीमाएँ
5. 250 Ω रेज़िस्टर और आपका वोल्टेज बजट
6. Point-to-Point और Multidrop
7. HART कम्युनिकेशन नहीं जुड़ रहा? इस क्रम से जाँचें
8. चेकलिस्ट: कम्युनिकेटर जोड़ने से पहले
9. जापानी सप्लायर से पूछने के सवाल
10. इस गाइड की सीमाएँ
11. FAQ
12. स्रोत

4–20 mA लूप में HART क्या जोड़ता है

HART का पूरा नाम Highway Addressable Remote Transducer है। यह तकनीक Rosemount से शुरू हुई और अब कई कंपनियाँ इसे इस्तेमाल करती हैं, यानी यह ओपन स्टैंडर्ड है। आज FieldComm Group इसकी specification सँभालता है और डिवाइस रजिस्टर करता है।

अगर "फ़ील्डबस" को चौड़े मतलब में लें, यानी इंस्ट्रूमेंट और कंट्रोल सिस्टम के बीच हर तरह की फ़ील्ड कम्युनिकेशन, तो HART भी उसमें आता है। FOUNDATION Fieldbus सारी जानकारी डिजिटल में भेजता है, जबकि HART एनालॉग सिग्नल को वैसा ही रखकर उसके ऊपर डिजिटल कम्युनिकेशन जोड़ता है। इस फ़र्क़ से सिग्नल सँभालने का तरीक़ा और सिस्टम की बनावट, दोनों बदल जाते हैं।

साधारण 4–20 mA इनपुट से कंट्रोलर करंट देखकर वैल्यू पढ़ लेता है, इसके लिए HART सपोर्ट नहीं चाहिए। HART इस्तेमाल करने के लिए डिवाइस से बात कर सकने वाला साज़ोसामान भी चाहिए:

• HART वाला I/O कार्ड, HART modem या हैंडहेल्ड कम्युनिकेटर
• मेंटेनेंस के काम के लिए होस्ट, जैसे asset management सॉफ़्टवेयर
• डिवाइस से मेल खाती device definition files (जाँच वाले हिस्से में बताया है)

कुछ प्लांट डिवाइस की सेटिंग और स्टेटस DCS के अंदर ही सँभालते हैं। कुछ में इसके लिए अलग मेंटेनेंस सिस्टम होता है. जानकारी से आपको क्या करना है, उसी से तय होता है कि कौन-सा साज़ोसामान चाहिए।

HART, DI और DO जैसे डिस्क्रीट I/O से अलग किस्म की चीज़ है। कॉन्टैक्ट सिग्नल सिर्फ़ ON या OFF बताता है, जबकि HART एक कम्युनिकेशन प्रोटोकॉल है जो होस्ट और डिवाइस के बीच नाम वाले आइटम और उनकी वैल्यू ले जाता है।

Figure 1 में आम वायर्ड सेटअप है: 2-wire ट्रांसमीटर, 24 V सप्लाई और 250 Ω लोड। कम्युनिकेटर पैरेलल में जुड़ता है, ammeter की तरह सीरीज़ में नहीं।

Figure 1: HART कम्युनिकेटर बताई गई जगह पर पैरेलल में जुड़ता है

उदाहरण: 2-wire ट्रांसमीटर और 250 Ω रिसीविंग लोड। कम्युनिकेटर ammeter की तरह लूप में सीरीज़ में नहीं लगता।

+/− के निशान ऊपर दिखाई करंट की दिशा के हिसाब से हैं। प्रोटेक्शन डिवाइस, शील्ड और अर्थिंग नहीं दिखाई गई। असली कनेक्शन पॉइंट और ज़रूरी लोड डिवाइस के मैनुअल और लूप ड्रॉइंग से तय होते हैं।

कम्युनिकेटर डिवाइस को request भेजता है और लूप के सिग्नल से उसका जवाब पढ़ता है। अलग हैंडहेल्ड की जगह HART modem वाला PC या HART सपोर्ट वाला I/O मॉड्यूल भी इस्तेमाल हो सकता है।

बुनियादी तरीक़ा request और response का है। होस्ट ("master") कमांड भेजता है, और फ़ील्ड डिवाइस अपनी नापी हुई वैल्यू, सेटिंग या स्टेटस के साथ जवाब देता है। एक लूप पर दो master हो सकते हैं: primary master, जो आम तौर पर कंट्रोल सिस्टम होता है, और secondary master, जैसे फ़ील्ड में हैंडहेल्ड या लैपटॉप।

FSK लूप पर कैसे चलता है: 1200 Hz, 2200 Hz और 1200 bit/s

वायर्ड HART में Bell 202 पर आधारित frequency shift keying (FSK) इस्तेमाल होती है। 1200 Hz की टोन binary 1 है और 2200 Hz की टोन 0। सिग्नल छोटा होता है, लूप करंट के आसपास क़रीब ±0.5 mA।

फ़्रीक्वेंसी और डेटा रेट को आपस में न मिलाएँ। Hz बताता है कि लहर एक सेकंड में कितनी बार दोहराती है, और bit/s बताता है कि एक सेकंड में कितने bit जाते हैं। वायर्ड HART 1200 bit/s पर चलता है। "1200–2200 bit/s" जैसी कोई स्पीड रेंज नहीं है, भले ही संख्याएँ मिलती-जुलती लगें।

Figure 2 में दोनों बातें अलग दिखाई हैं: DC औसत, जो नापी हुई वैल्यू ले जाता है, और टोन की फ़्रीक्वेंसी, जो डेटा ले जाती है।

Figure 2: औसत करंट और डेटा वाले सिग्नल की फ़्रीक्वेंसी अलग-अलग हैं

ऊपर: DC लेवल 12 mA (उदाहरण) पर चढ़ा छोटा AC सिग्नल, scale से नहीं। नीचे: एक ही 2.5 ms की विंडो में हर टोन के कितने साइकल पूरे होते हैं। यह bit का समय नहीं है।

1200 Hz × 0.0025 s = 3 साइकल; 2200 Hz × 0.0025 s = 5.5 साइकल। इनमें से कोई भी संख्या 1200 bit/s वाला डेटा रेट नहीं है।

टोन का औसत शून्य रहता है, इसलिए वे DC वैल्यू को नहीं हिलातीं और एनालॉग सिग्नल पहले की तरह काम करता रहता है। रिसीव करने वाली तरफ़ अलग-अलग सर्किट नाप के लिए DC लेवल उठाते हैं और कम्युनिकेशन के लिए AC टोन।

HART की रीडिंग और करंट से वैल्यू बनाने की स्केलिंग को अलग-अलग जाँचें। अगर DCS में एनालॉग इनपुट की रेंज ट्रांसमीटर की रेंज से अलग है, तो करंट सही होने पर भी स्क्रीन की वैल्यू ग़लत दिखेगी।

HART से क्या मिलता है (और क्या नहीं)

सबसे बड़ा फ़ायदा यह है कि नया वायरिंग किए बिना वह जानकारी मिल जाती है जो अकेला करंट नहीं ले जा सकता। मेंटेनेंस टूल से रेंज, यूनिट, tag और डिवाइस स्टेटस एक जगह देखे जा सकते हैं।

क्या पढ़ा जा सकता है, यह डिवाइस पर निर्भर करता है। जैसे dual-element टेम्परेचर सेंसर में दो सेंसिंग एलिमेंट होते हैं, पर करंट आउटपुट दो हों, यह ज़रूरी नहीं।

HART से कौन-से वेरिएबल और डायग्नोस्टिक्स मिलेंगे, यह ट्रांसमीटर के इनपुट कॉन्फ़िगरेशन और उसके सपोर्ट वाले फ़ंक्शन पर निर्भर है।

Figure 3 में दिखाया है कि साधारण 4–20 mA इनपुट से क्या मिलता है और HART उसमें क्या जोड़ सकता है।

Figure 3: करंट वैल्यू ले जाता है; HART डिवाइस की जानकारी ले जाता है

HART डिवाइस जो जानकारी दे सकता है, उसे इस्तेमाल करने के लिए होस्ट की तरफ़ भी उसे सँभालने की सुविधा चाहिए।

आइटम	साधारण 4–20 mA इनपुट	HART से जो जुड़ सकता है (उदाहरण)
नापी हुई वैल्यू	करंट को सेट रेंज में बदलकर वैल्यू	डिजिटल वैल्यू, यूनिट और स्टेटस
डिवाइस की पहचान	ड्रॉइंग, टर्मिनल नंबर और फ़ील्ड लेबल से मिलान	tag, डिवाइस टाइप, सीरियल नंबर वगैरह
रेंज	रिसीवर और फ़ील्ड की सेटिंग अलग-अलग जाँचनी पड़ती हैं	डिवाइस से लोअर और अपर रेंज वैल्यू पढ़ना
मेंटेनेंस के संकेत	करंट की गड़बड़ी और फ़ील्ड निरीक्षण	डिवाइस स्टेटस, अतिरिक्त वेरिएबल और डायग्नोस्टिक्स
रिसीवर को क्या चाहिए	एनालॉग इनपुट	सपोर्ट वाला होस्ट, कम्युनिकेशन का रास्ता और device definition files

हर डिवाइस यह सब नहीं देता, और एक ही रूप में भी नहीं देता। क्या मिलेगा, यह मॉडल, revision और होस्ट के सपोर्ट पर निर्भर है।

कमीशनिंग के समय हर फ़ील्ड tag का मिलान डिज़ाइन के नाप-बिंदु से करें और यूनिट व रेंज पक्की करें। HART टूल से सेटिंग पढ़कर लिस्ट में निकाल लें तो हाथ से जमा करने की मेहनत बचती है।

उदाहरण: करंट सही है, पर डिस्प्ले ग़लत

मान लें ट्रांसमीटर 0–1 MPa (0–10 bar) पर सेट है और आउटपुट 4–20 mA है। 0.5 MPa पर वह 12 mA देता है। अगर सिर्फ़ रिसीवर 0–2 MPa पर सेट है, तो डिस्प्ले 1 MPa दिखाएगा।

यहाँ करंट बिल्कुल वही है जो ट्रांसमीटर की रेंज के हिसाब से होना चाहिए। HART से डिवाइस की रेंज और डिजिटल वैल्यू पढ़ें और रिसीवर की स्केलिंग से मिलाएँ। इसी तुलना से पता चलता है कि फ़र्क़ कहाँ से आया।

लोकल गेज की तुलना ट्रांसमीटर और स्क्रीन से करते समय सिर्फ़ संख्या नहीं, यूनिट और प्रेशर का आधार (gauge या absolute) भी मिलाएँ। compound gauge का स्केल भी रेंज पक्की करने में मदद करता है।

प्लांट चलते समय डिवाइस स्टेटस में बदलाव देखकर तय किया जा सकता है कि पहले किस इंस्ट्रूमेंट को देखना है। डायग्नोस्टिक्स तब सबसे काम की होती हैं जब उन्हें प्रोसेस की हालत और बाक़ी नापों के साथ मिलाकर देखा जाए।

HART ओपन स्टैंडर्ड है और अलग-अलग कंपनियों के डिवाइस के साथ चलने के लिए बनाया गया है। इससे जापान से बाहर की साइट पर मशीन लगने पर डिवाइस, होस्ट और definition files जाँचने का तरीक़ा एक जैसा रखना आसान होता है।

ध्यान रहे, HART से ट्रांसमीटर की रेंज बदलना (re-ranging) calibration नहीं है। रेंज बदलने से सेंसर की accuracy की पुष्टि नहीं होती, उसके लिए reference standard और पूरे नाप-सिस्टम की जाँच चाहिए।

वायर्ड HART की सीमाएँ

1200 bit/s पर वायर्ड FSK तस्वीरें या वेवफ़ॉर्म का बड़ा डेटा भेजने के लिए ठीक नहीं है। कई डिवाइस से बहुत सारे आइटम एक-एक करके पढ़ें तो इंतज़ार का समय भी अच्छा-ख़ासा जुड़ जाता है।

सिर्फ़ स्पीड ही कारण नहीं है। हर request और response में सिर्फ़ नापी हुई वैल्यू नहीं होती, और कमांड का प्रकार, होस्ट का scan और डिवाइस का जवाब देने का समय, तीनों पूरे अपडेट साइकल पर असर डालते हैं। इसलिए डिज़ाइन में आम तौर पर कंट्रोल के लिए 4–20 mA का रास्ता रखा जाता है और HART डेटा को मेंटेनेंस के लिए अलग, धीमा अपडेट माना जाता है।

अगर HART की डिजिटल वैल्यू कंट्रोल में इस्तेमाल करनी है, तो ज़रूरी अपडेट रेट को सिस्टम की असली रेट से मिलाएँ और तय करें कि होस्ट डेटा कैसे लेगा।

सिग्नल का रास्ता भी मायने रखता है। जिस लूप में एनालॉग वैल्यू पूरी तरह ठीक पहुँच रही हो, वहाँ भी HART फ़ेल हो सकता है, यह इस पर निर्भर है कि बीच के डिवाइस AC सिग्नल के साथ क्या करते हैं:

• सिग्नल कन्वर्टर और आइसोलेटर
• intrinsic safety barrier (safety barrier)
• फ़िल्टर

आइसोलेटर में सिर्फ़ 4–20 mA की accuracy न देखें, यह भी देखें कि वह HART को दोनों दिशाओं में आगे भेजता है या नहीं। जो डिवाइस DC वैल्यू सही दोहराता है, ज़रूरी नहीं कि वह AC सिग्नल भी वैसे ही निकाले।

आख़िर में, होस्ट के पास हर डिवाइस का सही सपोर्ट होना चाहिए। बुनियादी वैल्यू पढ़ने के लिए कम चाहिए, जबकि डिटेल्ड डायग्नोस्टिक्स और कॉन्फ़िगरेशन के लिए ज़्यादा। जो आइटम इस्तेमाल करने हैं, उनके हिसाब से सॉफ़्टवेयर और device definition files मिलाएँ।

250 Ω रेज़िस्टर और आपका वोल्टेज बजट

HART को लूप में कुछ रेज़िस्टेंस चाहिए, ताकि डिवाइस का करंट-मोड सिग्नल ऐसा वोल्टेज बनाए जिसे होस्ट पकड़ सके। HART specification में केबल की रेज़िस्टेंस मिलाकर कुल लूप लोड कम से कम 230 Ω और ज़्यादा से ज़्यादा 1100 Ω बताया गया है। कई डिवाइस मैनुअल 250 Ω लिखते हैं, जो इस न्यूनतम से थोड़ा ऊपर है।

कम्युनिकेशन के लिए डिवाइस को कितना लोड चाहिए, यह डिवाइस के मैनुअल में लिखा होता है। रेज़िस्टर पहले से रिसीविंग इनपुट या पावर सप्लाई के अंदर लगा हो सकता है, इसलिए अलग से लगाना हमेशा ज़रूरी नहीं।

पहले से मौजूद रेज़िस्टर देखे बिना नया जोड़ेंगे तो अतिरिक्त वोल्टेज ड्रॉप बढ़ जाएगा। पहले मौजूदा लोड की जगह पता करें, फिर उसे डिवाइस की कम्युनिकेशन शर्त और सप्लाई की क्षमता से मिलाएँ।

Figure 4 में मान लिए गए आँकड़ों से वोल्टेज बजट निकाला है।

Figure 4: 250 Ω के आर-पार वोल्टेज और ट्रांसमीटर के पास बचा वोल्टेज

आँकड़े समझाने के लिए माने गए हैं: 24 V सप्लाई, 250 Ω रिसीविंग रेज़िस्टर, आने-जाने की तार रेज़िस्टेंस 50 Ω, और बीच के एक डिवाइस पर 2 V की ड्रॉप।

रेज़िस्टर के आर-पार वोल्टेज

V_R = I × R

0.004 × 250 = 1 V

0.020 × 250 = 5 V

20 mA पर तार की ड्रॉप

V_wire = I × R_wire

0.020 × 50 = 1 V

ट्रांसमीटर के पास बचा वोल्टेज

V_TX = V_S − V_R − V_wire − V_dev

24 − 5 − 1 − 2 = 16 V

अगर ट्रांसमीटर को चलने के लिए कम से कम 12 V चाहिए

16 − 12 = 4 V मार्जिन

I: लूप करंट [A]; R: रिसीविंग रेज़िस्टर [Ω]; R_wire: आने-जाने की तार रेज़िस्टेंस [Ω]; V_S: सप्लाई वोल्टेज; V_dev: बीच के डिवाइस की ड्रॉप; V_TX: ट्रांसमीटर टर्मिनल पर वोल्टेज [V]। 2 V की ड्रॉप और 12 V का न्यूनतम वोल्टेज माने गए आँकड़े हैं, हर डिवाइस की specification नहीं।

असली साज़ोसामान के लिए सप्लाई का न्यूनतम वोल्टेज, अधिकतम ऑपरेटिंग और अलार्म करंट, और लूप के हर डिवाइस की specification लें। लोड की शर्त और वोल्टेज की शर्त, दोनों अलग-अलग पूरी होनी चाहिए।

4–20 mA को 250 Ω से गुज़ारने पर 1–5 V मिलता है, इसलिए वही रेज़िस्टर एनालॉग वोल्टेज इनपुट के काम भी आता है। जापानी ड्रॉइंग में इस रेज़िस्टर को jushin teiko (रिसीविंग रेज़िस्टर) लिखा हो सकता है।

उदाहरण में 20 mA पर ट्रांसमीटर के पास 16 V बचता है, यानी माने गए 12 V न्यूनतम वोल्टेज के ऊपर 4 V का मार्जिन। उसी साज़ोसामान में सप्लाई वोल्टेज गिरे या केबल लंबी हो जाए तो यह मार्जिन घट जाता है।

अगर डिवाइस अलार्म करंट इस्तेमाल करता है, तो ड्रॉप उसी करंट पर निकालें। इन्हीं मान्यताओं में 22 mA पर रेज़िस्टर पर 5.5 V और तार पर 1.1 V गिरता है, और ट्रांसमीटर के पास 15.4 V बचता है।

22 mA सिर्फ़ इस उदाहरण का आँकड़ा है, अलार्म करंट हर डिवाइस में अलग होता है। डिवाइस के अधिकतम करंट पर हिसाब लगाने से वह वोल्टेज की कमी पकड़ में आती है जो सामान्य नाप की रेंज में कभी दिखती ही नहीं।

सिर्फ़ रेज़िस्टर की वैल्यू से कम्युनिकेशन की क्वालिटी तय नहीं होती। यह एनालॉग इनपुट को दिखने वाले वोल्टेज और कम्युनिकेशन के रास्ते के impedance, दोनों पर असर डालती है, इसलिए केबल और जुड़े डिवाइस पूरे लूप के हिसाब से ठीक होने चाहिए।

जापानी specs में लोड और सप्लाई कैसे लिखे होते हैं

जापानी datasheet में अनुमत लोड अक्सर एक संख्या की जगह फ़ॉर्मूले से लिखा होता है। इसे kyoyo fuka teiko (allowable load resistance) कहते हैं।

उदाहरण के लिए MG Co., Ltd. के एक HART सपोर्ट वाले आइसोलेटर में अनुमत लोड (सप्लाई वोल्टेज − 12 V) ÷ 0.02 A दिया है, जिसमें लीड की रेज़िस्टेंस शामिल है। उसी datasheet में HART कम्युनिकेशन के लिए लूप रेज़िस्टेंस 250 Ω ±10% माँगी गई है।

जापानी DCS के इनपुट कार्ड में भी लोड पहले से लगा हो सकता है। Yokogawa के एक I/O मॉड्यूल के datasheet में 2-wire इनपुट रेज़िस्टेंस 400 Ω (20 mA पर) से 750 Ω (4 mA पर) लिखी है, और HART सपोर्ट भी। रेज़िस्टर जोड़ने से पहले कार्ड की specification पढ़ें।

Point-to-Point और Multidrop

आम point-to-point लूप में एक करंट लूप पर एक ट्रांसमीटर होता है और वह अपनी मुख्य वैल्यू 4–20 mA से भेजता है। HART से उसी तार पर उस डिवाइस की डिजिटल वैल्यू और सेटिंग पढ़ी जा सकती हैं।

Multidrop में कई डिवाइस एक ही तार-जोड़ी साझा करते हैं और होस्ट हर डिवाइस को उसके address से पहचानता है। जब डिवाइस fixed करंट पर सेट हों, तो होस्ट हर नापी हुई वैल्यू डिजिटल में पढ़ता है। कुल करंट से अलग-अलग वैल्यू का कुछ पता नहीं चलता।

Figure 5 में दोनों कॉन्फ़िगरेशन की तुलना है।

Figure 5: करंट जोड़ने से अलग-अलग वैल्यू नहीं मिलतीं

नीचे के उदाहरण में डिवाइस A, B और C हर एक 4 mA पर fixed हैं, इसलिए लूप में कुल 12 mA बहता है। डिवाइस की गिनती और address की रेंज HART revision और डिवाइस की specification पर निर्भर है।

पावर सप्लाई, कम्युनिकेशन इंटरफ़ेस और लोड को होस्ट की तरफ़ एक साथ दिखाया है। ऊपर: एक लूप। नीचे: एक ही तार-जोड़ी पर पैरेलल में जुड़े डिवाइस।

पुराने डिवाइस (HART revision 3 से 5) में polling address 1 से 15 तक होते हैं, इसीलिए कई जगह 15 डिवाइस की सीमा लिखी मिलती है। HART 6 और 7 में address 63 तक जा सकते हैं, पर असली अधिकतम हर डिवाइस पर निर्भर है। पुराने और नए डिवाइस वाले मिले-जुले लूप में 15 से ऊपर के address poll करने पर कम्युनिकेशन एरर आ सकते हैं।

पहले से लगे एनालॉग इनपुट और multidrop नेटवर्क के लिए वायरिंग और सेटिंग अलग होती हैं। address के साथ करंट आउटपुट मोड भी जाँचें, और तय करें कि हर वैल्यू किस रास्ते से पढ़ी जाएगी।

Fixed-करंट multidrop में भी पावर सप्लाई जाँचनी पड़ती है। सभी डिवाइस का करंट साझा लोड से गुज़रता है, इसलिए जुड़े हुए पूरे सेट के लिए सप्लाई वोल्टेज और करंट क्षमता देखें।

HART के ऐसे रूप भी हैं जो दूसरे माध्यम इस्तेमाल करते हैं, जैसे WirelessHART और HART-IP। Bell 202 की फ़्रीक्वेंसी और 1200 bit/s की रेट सिर्फ़ वायर्ड HART पर लागू होती है, वायरलेस या Ethernet की physical layer पर नहीं।

HART कम्युनिकेशन नहीं जुड़ रहा? इस क्रम से जाँचें

पावर और वायरिंग से शुरू करके सॉफ़्टवेयर की तरफ़ बढ़ें। हर क़दम एक परत को बाहर करता है, फिर अगली पर जाएँ। जंक्शन बॉक्स खोलने या टर्मिनल छूने से पहले अपनी साइट की permit, isolation और हैज़र्डस एरिया की प्रक्रिया का पालन करें। यह गाइड उनकी जगह नहीं लेती।

1. पावर और एनालॉग करंट। पक्का करें कि डिवाइस को पर्याप्त वोल्टेज मिल रहा है और 4–20 mA आउटपुट वैसा ही है जैसा होना चाहिए। लूप ड्रॉइंग पर सप्लाई, रिसीविंग लोड, बीच के डिवाइस और वायरिंग का रास्ता देखें, फिर Figure 4 की तरह वोल्टेज बजट निकालें।
2. कनेक्शन पॉइंट और लोड। देखें कि कम्युनिकेटर कहाँ जुड़ा है और लूप का लोड डिवाइस के मैनुअल की शर्त पर कितना है। बताई गई जगह पर पैरेलल में जोड़ें। टूल को ammeter की तरह सीरीज़ में डालने से लूप का सर्किट बदल जाता है।
3. प्रोटोकॉल। पक्का करें कि डिवाइस सच में HART इस्तेमाल करता है। कुछ जापानी साज़ोसामान में दूसरा प्रोटोकॉल हो सकता है (अगला हिस्सा देखें)।
4. रास्ते के डिवाइस। देखें कि आइसोलेटर, barrier और कन्वर्टर पर HART सपोर्ट का निशान है या नहीं, और सिग्नल किस दिशा में निकलता है। अगर आइसोलेटर की एक तरफ़ से डिवाइस पढ़ा जाता है पर दूसरी तरफ़ से नहीं, तो उसका relay फ़ंक्शन और आप किस तरफ़ जुड़े हैं, यह देखें।
5. वायरिंग और noise। ढीले कनेक्शन और ग़लत वायरिंग देखें, और आसपास के इलेक्ट्रिकल असर की भी जाँच करें। शील्डिंग और अर्थिंग के लिए साइट और डिवाइस की वायरिंग specification मानें।
6. होस्ट का सपोर्ट। अगर कम्युनिकेशन बन जाता है पर कुछ सेटिंग दिखती नहीं, तो device definition files देखें। DD, DTM और FDI पैकेज डिवाइस के टाइप और revision से जुड़े होते हैं, इसलिए होस्ट पर मेल खाती files लोड करें।
7. वैल्यू की तुलना। HART से पढ़े primary variable को उस सिग्नल से मिलाएँ जो असल में कंट्रोल में इस्तेमाल हो रहा है। कंट्रोल की वैल्यू को मॉनिटरिंग और मेंटेनेंस की वैल्यू से अलग रखने पर कम्युनिकेशन की समस्या और डिस्प्ले या कंट्रोल की समस्या अलग करना आसान होता है।

चल रहे प्लांट में कॉन्फ़िगरेशन बदलने का असर ऑपरेशन पर पड़ सकता है। पढ़ना और लिखना अलग-अलग सँभालें, बदलाव से पहले की वैल्यू नोट करें, और साइट की change management प्रक्रिया मानें।

जापानी साज़ोसामान: लूप को दोष देने से पहले BRAIN देखें

Yokogawa जापान की बड़ी इंस्ट्रूमेंट कंपनी है। वह BRAIN नाम का अपना डिजिटल प्रोटोकॉल भी इस्तेमाल करती है। उसके कुछ ट्रांसमीटर एक ही सेंसिंग एलिमेंट के साथ BRAIN और HART, दोनों वर्शन में बिकते हैं, और प्रोटोकॉल मॉडल कोड से तय होता है। मान न लें कि दोनों प्रोटोकॉल एक-दूसरे की जगह चल जाते हैं।

BRAIN डिवाइस से आम तौर पर स्टैंडर्ड HART कम्युनिकेटर से बात नहीं हो पाती। Yokogawa BRAIN डिवाइस के लिए अपना BT200 हैंडहेल्ड बताती है, और FieldMate सॉफ़्टवेयर भी एक विकल्प है। आपके मॉडल को कौन-सा टूल चाहिए, यह निर्माता से पक्का कर लें। रेज़िस्टर बदलने या दोबारा वायरिंग करने से पहले नेमप्लेट पर पूरा मॉडल कोड पढ़ें और निर्माता की मॉडल कोड टेबल से मिलाएँ।

जापानी मैनुअल में HART और BRAIN वर्शन के लिए अलग-अलग दस्तावेज़ भी हो सकते हैं। देखें कि आप जो मैनुअल पढ़ रहे हैं, वह नेमप्लेट के प्रोटोकॉल से मेल खाता है।

जापानी शब्द जो आपको दिख सकते हैं

HART लूप की जापानी लूप ड्रॉइंग, datasheet और मैनुअल में ये शब्द आते हैं।

जापानी (romaji)	अंग्रेज़ी	मतलब
HART tsushin taio	HART-compatible	HART सपोर्ट वाला (आइसोलेटर और barrier पर भी यही लिखा देखें)
jushin teiko	Receiving resistor	रिसीविंग रेज़िस्टर, आम तौर पर 250 Ω (इससे 1–5 V मिलता है)
fuka teiko	Load resistance	लोड रेज़िस्टेंस
kyoyo fuka teiko	Allowable load resistance	अनुमत लोड रेज़िस्टेंस, अक्सर फ़ॉर्मूले में लिखी होती है
rupu-zu	Loop diagram	लूप ड्रॉइंग
toriatsukai setsumeisho	Instruction manual	इंस्ट्रक्शन मैनुअल
sohoko	Bidirectional	दोनों दिशाओं में (आइसोलेटर HART को दोनों तरफ़ भेजता है या नहीं)

चेकलिस्ट: कम्युनिकेटर जोड़ने से पहले

फ़ील्ड में समय लगाने से पहले इन आइटम को एक बार देख लें।

• पूरे मॉडल कोड से पक्का किया कि डिवाइस का प्रोटोकॉल HART है (BRAIN या कोई और नहीं)
• डिवाइस का HART revision, और होस्ट व कम्युनिकेटर उसे सपोर्ट करते हैं या नहीं
• मौजूदा लोड रेज़िस्टर की जगह और वैल्यू, जिसमें इनपुट कार्ड या पावर सप्लाई में लगा हुआ भी शामिल है
• कुल लूप लोड डिवाइस की कम्युनिकेशन शर्त के अंदर है (HART specification की रेंज 230–1100 Ω है)
• अधिकतम करंट पर, अलार्म करंट समेत, ट्रांसमीटर के पास का वोल्टेज उसके न्यूनतम ऑपरेटिंग वोल्टेज से ऊपर है
• लूप के हर आइसोलेटर, barrier और कन्वर्टर पर HART सपोर्ट का निशान है, और वह HART को उस दिशा में निकालता है जो आपको चाहिए
• कम्युनिकेटर का कनेक्शन पॉइंट वही है जो मैनुअल में बताया है, और पैरेलल में जुड़ा है
• एक समय में लूप पर सिर्फ़ एक secondary master (हैंडहेल्ड या लैपटॉप)
• polling address और करंट आउटपुट मोड (सामान्य 4–20 mA या fixed करंट)
• होस्ट पर डिवाइस के टाइप और revision से मेल खाता DD, DTM या FDI पैकेज
• रिसीवर की स्केलिंग ट्रांसमीटर की रेंज और यूनिट से मिलती है
• चालू लूप पर कोई भी सेटिंग लिखने से पहले मौजूदा वैल्यू नोट कीं और साइट की change प्रक्रिया मानी

जापानी सप्लायर से पूछने के सवाल

अगर दस्तावेज़ कम हैं या साफ़ नहीं हैं, तो सप्लायर से सीधे पूछें। ये सवाल ऊपर के सभी मुद्दे कवर करते हैं।

1. हर ट्रांसमीटर कौन-सा प्रोटोकॉल इस्तेमाल करता है (HART, BRAIN या कोई और)? कृपया पूरा मॉडल कोड दें।
2. हर डिवाइस कौन-सा HART revision सपोर्ट करता है?
3. हर लूप में HART लोड रेज़िस्टर कहाँ है और उसकी वैल्यू क्या है? क्या वह इनपुट कार्ड या पावर सप्लाई के अंदर है?
4. हर ट्रांसमीटर का न्यूनतम ऑपरेटिंग वोल्टेज क्या है, और अलार्म करंट कितना सेट है?
5. पैनल के आइसोलेटर और barrier HART सपोर्ट वाले हैं, और क्या वे HART को दोनों दिशाओं में relay करते हैं?
6. हैंडहेल्ड कम्युनिकेटर कहाँ जोड़ना चाहिए? कृपया लूप ड्रॉइंग पर जगह मार्क करें।
7. कौन-सी DD, DTM या FDI files चाहिए, और उन्हें कहाँ से डाउनलोड करें?
8. क्या कोई डिवाइस multidrop में वायर्ड है या fixed करंट पर सेट है?
9. क्या आप इन डिवाइस के मैनुअल और लूप ड्रॉइंग के अंग्रेज़ी वर्शन दे सकते हैं?

सप्लायर को भेजने के लिए इस तरह का छोटा, सीधा ईमेल "HART काम नहीं करता" जैसे आम संदेश से साफ़ जवाब दिलाता है। नीचे का नमूना अंग्रेज़ी में है, ताकि सीधे भेजा जा सके:

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.

इस गाइड की सीमाएँ

• यह गाइड 4–20 mA लूप पर वायर्ड HART के बारे में है। WirelessHART और HART-IP की physical layer अलग होती है।
• Figure 4 का वोल्टेज बजट माने गए आँकड़ों पर है। असली हिसाब में सप्लाई, केबल और लूप के हर डिवाइस की असली specification लें।
• लोड की शर्तें, अलार्म करंट, address की रेंज और सपोर्ट वाले फ़ीचर डिवाइस, revision और होस्ट के हिसाब से बदलते हैं। यहाँ दिए सामान्य आँकड़ों से ऊपर डिवाइस का मैनुअल माना जाए।
• Intrinsically safe लूप में barrier और जुड़े साज़ोसामान के अपने नियम होते हैं। हैज़र्डस एरिया में कम्युनिकेटर जोड़ा जा सकता है या नहीं, यह साइट की मंज़ूरी और प्रक्रिया तय करती है, यह गाइड नहीं। भारत में हैज़र्डस एरिया के उपकरण आम तौर पर IS/IEC 60079 सीरीज़ से जुड़े होते हैं, पर आपके डिवाइस पर कौन-सा सर्टिफ़िकेशन लागू है, यह नेमप्लेट और सप्लायर से पक्का करें।
• चालू प्लांट में सेटिंग बदलना साइट की अपनी प्रक्रिया के हिसाब से होता है। कारख़ाने की सुरक्षा के नियम (Factories Act 1948 और 2020 की OSH Code) और किसी राज्य में उनकी लागू होने की स्थिति के लिए अपने सेफ्टी विभाग से पूछें।

FAQ

क्या HART के लिए ख़ास केबल चाहिए?

नहीं। HART पहले से लगे दो-तार वाले इंस्ट्रूमेंट लूप पर चलने के लिए बना है। फिर भी वायरिंग, लोड और बीच के डिवाइस कम्युनिकेशन की शर्तों पर खरे उतरने चाहिए, इसलिए सिर्फ़ केबल का प्रकार नहीं, पूरा करंट लूप जाँचें।

4–20 mA सिग्नल ठीक है तो क्या HART चलेगा?

ज़रूरी नहीं। DC वैल्यू सही पहुँच सकती है जबकि कोई आइसोलेटर या दूसरा डिवाइस AC कम्युनिकेशन सिग्नल रोक दे। देखें कि डिवाइस और होस्ट HART सपोर्ट करते हैं, लोड और वोल्टेज शर्त के अंदर हैं, और बीच का हर डिवाइस HART को दोनों दिशाओं में relay करता है।

क्या हमेशा अलग से 250 Ω रेज़िस्टर लगाना पड़ता है?

नहीं। कुछ रिसीविंग इनपुट और पावर सप्लाई में ज़रूरी लोड पहले से होता है। लूप ड्रॉइंग पर मौजूदा लोड देखें, फिर तय करें कि वोल्टेज मार्जिन गँवाए बिना डिवाइस की कम्युनिकेशन शर्त के लिए और चाहिए या नहीं।

HART की वैल्यू और DCS के डिस्प्ले में फ़र्क़ क्यों है?

HART की डिजिटल वैल्यू और 4–20 mA से बनी डिस्प्ले वैल्यू अलग-अलग रास्तों से आती हैं। वेरिएबल, यूनिट, रेंज और रिसीवर की स्केलिंग की तुलना करें, और हर चरण पर देखें कि वैल्यू कहाँ बदलती है।

क्या 1200 Hz और 1200 bit/s एक ही चीज़ हैं?

नहीं। Hz लहर की फ़्रीक्वेंसी है और bit/s वह रफ़्तार है जिससे जानकारी भेजी जाती है। वायर्ड HART 1 और 0 के लिए 1200 Hz और 2200 Hz इस्तेमाल करता है, और उसका डेटा रेट 1200 bit/s है।

स्रोत

• HART की बुनियादी बातें और IIoT: Endress+Hauser, "The essentials of HART communication and the IIoT"
• FSK फ़्रीक्वेंसी, डेटा रेट, ±0.5 mA सिग्नल, 230–1100 Ω लूप लोड, दो master, multidrop address 1–15: SAMSON, "HART Communications" (Technical Information L452 EN)
• HART revision और polling address की रेंज: Wikipedia, "Highway Addressable Remote Transducer Protocol"; Endress+Hauser, BA00486C operating instructions
• HART की जानकारी: Yokogawa, "What is HART communication?" (जापानी)
• HART सपोर्ट वाले I/O मॉड्यूल की इनपुट रेज़िस्टेंस: Yokogawa, GS 33K50F80-50E, I/O Modules with Built-in Barrier (for FIO)
• HART के सिद्धांत: Emerson, FIELDVUE DVC6200 instruction manual
• HART कॉन्फ़िगरेशन टूल जोड़ना: Yokogawa, digitalYEWFLO instruction manual (जापानी)
• HART सपोर्ट वाला आइसोलेटर (दोनों दिशाओं में relay, 250 Ω ±10%, अनुमत लोड का फ़ॉर्मूला): MG Co., Ltd., M2DYHR product specifications (जापानी)
• BRAIN और HART कम्युनिकेटर: Yokogawa, Device Smart Communicators; Yokogawa, DPharp EJA Series HART protocol manual (IM 01C22T01-01EN)
• Device definition files: FieldComm Group, "HART EDD/FDI Registration"; Yokogawa, FieldMate and DD/DTM FAQ (जापानी)
• HART की शुरुआत और ओपन स्टैंडर्ड: Emerson, Rosemount pressure innovation history
• कई सेंसर इनपुट और primary variable: Emerson, Rosemount 3144P reference manual
• भारतीय स्टैंडर्ड (हैज़र्डस एरिया के उपकरण): BIS, IS/IEC 60079-1 (2007), IEC 60079-1:2007 के समान