HART 통신이 안 될 때: 4-20mA 루프의 원리와 원인 점검

일본 업체가 만든 스키드에 설치된 압력 트랜스미터가 DCS에서는 정상으로 읽힙니다. 4–20mA 신호는 안정적이고 값도 현장 압력계와 맞습니다. 그런데 HART 커뮤니케이터(휴대용 단말기)를 물려 측정 범위를 확인하려 하면 "No device found"가 표시됩니다.

원인은 아날로그 루프가 정상이라고 해서 HART 통신이 통과한다는 보장은 없다는 점에 있습니다. 유선 HART는 4–20mA 전류에 작은 디지털 신호를 겹쳐 보내는 방식입니다. 직류 전류는 측정값을 계속 전달하고, 디지털 신호로는 같은 2선을 통해 호스트가 기기의 태그·측정 범위·진단 정보를 읽고 설정을 변경할 수 있습니다.

이 글에서는 신호가 루프에 실리는 방식, HART에 250Ω(또는 비슷한 값)의 부하가 필요한 이유, 전압 수지 계산법을 설명합니다. 이어서 통신이 안 될 때의 점검 순서를 따라가고, 마지막에 체크리스트와 일본 공급사에 보낼 질문을 정리합니다.

목차

1. HART가 4–20mA 루프에 더하는 것
2. FSK 신호의 원리: 1200Hz, 2200Hz, 1200bit/s
3. HART로 할 수 있는 것과 한계
4. 유선 HART의 제약
5. 250Ω 저항과 전압 수지
6. 포인트 투 포인트와 멀티드롭
7. HART 통신이 안 될 때: 이 순서로 점검
8. 체크리스트: 커뮤니케이터를 연결하기 전에
9. 일본 공급사에 보낼 질문
10. 이 글의 한계
11. FAQ
12. 출처

HART가 4–20mA 루프에 더하는 것

HART는 Highway Addressable Remote Transducer의 약어입니다. Rosemount가 개발한 기술에서 출발해 여러 제조사가 쓰는 개방형 규격이 되었고, 현재는 FieldComm Group이 사양을 관리하고 기기를 등록합니다.

현장 기기와 제어 시스템 사이의 통신을 넓은 의미의 필드버스라고 부른다면 HART도 그중 하나입니다. 모든 정보를 디지털로 전달하는 FOUNDATION Fieldbus와 달리, HART는 아날로그 신호를 그대로 두고 그 위에 디지털 통신을 더합니다. 이 차이가 신호 처리 방식과 시스템 구성을 모두 바꿉니다.

제어 장치는 HART를 지원하지 않는 일반 4–20mA 입력만으로도 전류에서 측정값을 읽을 수 있습니다. HART를 쓰려면 기기와 통신할 수 있는 장비가 추가로 필요합니다.

• HART 대응 I/O 카드, HART 모뎀, 또는 휴대용 커뮤니케이터
• 자산관리 소프트웨어 같은 보전용 호스트
• 기기에 맞는 기기 정의 파일(점검 순서에서 설명)

기기 설정과 상태 관리를 DCS 안에서 처리하는 플랜트도 있고, 별도의 보전 시스템을 쓰는 곳도 있습니다.

정보를 어디에 쓸지에 따라 필요한 장비가 달라집니다.

HART는 DI·DO 같은 이산 신호와도 분류가 다릅니다. 접점 신호는 ON 또는 OFF뿐이지만, HART는 호스트와 기기 사이에서 항목과 값을 주고받는 통신 규약입니다.

그림 1은 대표적인 유선 구성입니다. 2선식 트랜스미터, 24V 전원, 250Ω 부하로 이루어지며, 커뮤니케이터는 전류계처럼 직렬이 아니라 병렬로 접속합니다.

그림 1: HART 커뮤니케이터는 지정된 지점에 병렬로 접속한다

2선식 트랜스미터와 250Ω 수신 부하를 쓴 예입니다. 커뮤니케이터는 전류계처럼 루프에 직렬로 넣지 않습니다.

극성은 그림의 전류 방향에 맞춘 표시입니다. 보호 기기·실드·접지는 생략했습니다. 실제 접속 지점과 필요한 부하는 기기 매뉴얼과 루프도(loop diagram)로 정해집니다.

커뮤니케이터는 기기에 요청을 보내고, 루프 위의 통신 신호에서 응답을 읽습니다. 전용 휴대 단말 대신 HART 모뎀을 연결한 PC나 HART 대응 I/O 모듈을 쓰는 구성도 있습니다.

통신의 기본은 요청과 응답입니다. 호스트(마스터)가 명령을 보내면 현장 기기가 측정값·설정·상태로 답합니다. HART는 한 루프에 마스터를 2대까지 둘 수 있어서, 보통 제어 시스템이 프라이머리 마스터, 현장의 휴대 단말이나 노트북이 세컨더리 마스터가 됩니다.

FSK 신호의 원리: 1200Hz, 2200Hz, 1200bit/s

유선 HART는 Bell 202에 기반한 주파수 편이 변조(FSK)를 씁니다. 1200Hz 톤이 2진수 1, 2200Hz 톤이 0을 나타내며, 신호 크기는 루프 전류를 중심으로 약 ±0.5mA입니다.

주파수와 통신 속도를 혼동하지 마십시오. Hz는 1초에 반복되는 파형의 횟수이고, bit/s는 1초에 보내는 비트 수입니다. 유선 HART의 통신 속도는 1200bit/s이며, 숫자가 비슷해 보여도 "1200~2200bit/s"라는 속도 범위는 없습니다.

그림 2는 측정값을 전달하는 직류 평균과 데이터를 전달하는 톤의 주파수를 나누어 보여줍니다.

그림 2: 평균 전류와 데이터를 나타내는 교류의 주파수를 구분한다

위: 예시 직류 12mA에 작은 교류가 겹친 모습(축척 아님). 아래: 같은 2.5ms 구간에 각 톤이 몇 주기 들어가는지 비교한 것이며, 비트 구간이 아닙니다.

1200Hz × 0.0025s = 3주기, 2200Hz × 0.0025s = 5.5주기. 어느 쪽도 통신 속도 1200bit/s와는 다른 양입니다.

톤은 평균이 0이 되도록 겹쳐지므로 직류 값을 움직이지 않고, 아날로그 신호는 그대로 쓸 수 있습니다. 수신 측에서는 별도의 회로가 측정용 직류 성분과 통신용 교류 톤을 각각 받아들입니다.

HART로 읽은 값과 전류에서 측정값으로의 환산은 따로 확인해야 합니다. DCS의 아날로그 입력 범위가 트랜스미터의 범위와 다르면, 전류가 정상이어도 화면의 값은 어긋나게 표시됩니다.

HART로 할 수 있는 것과 한계

가장 큰 장점은 배선을 새로 깔지 않고도 전류만으로는 전달할 수 없는 기기 정보를 다룰 수 있다는 점입니다. 보전용 단말에서 측정 범위, 단위, 태그, 기기 상태를 한꺼번에 확인할 수 있습니다.

읽을 수 있는 정보는 기기마다 다릅니다. 예를 들어 이중 소자(dual-element) 온도 센서는 감지 소자가 2개여도 전류 출력이 2개라는 뜻은 아닙니다.

HART로 읽을 수 있는 변수와 진단 정보는 트랜스미터의 입력 구성과 지원 기능에 따라 정해집니다.

그림 3은 일반 4–20mA 입력으로 얻는 정보와 HART로 추가할 수 있는 정보를 비교한 것입니다.

그림 3: 전류는 측정값을, HART는 기기 정보를 전달한다

HART 대응 기기가 가진 정보를 활용하려면 호스트 쪽도 이를 다룰 수 있어야 합니다.

비교 항목	일반 4–20mA 입력	HART로 추가되는 정보의 예
기본 측정값	전류를 설정 범위로 환산	디지털 값·단위·상태 조회
기기 식별	도면·단자 번호·현장 표시와 대조	태그·기기 형식·시리얼 번호 등
측정 범위	수신 측 설정과 현장 설정을 각각 확인	대응 기기의 하한값·상한값을 읽기
보전 단서	전류 이상과 현장 점검	기기 상태·추가 측정값·진단 정보
수신 측에 필요한 것	아날로그 입력	대응 호스트·통신 경로·기기 정의 파일

모든 기기가 위 정보를 같은 내용으로 제공하는 것은 아닙니다. 기종·리비전·호스트의 지원 범위에 맞춰 이용합니다.

시운전 단계에서는 현장의 기기 태그와 설계상의 측정점을 대조하고, 단위와 측정 범위를 확인합니다. HART 도구로 설정을 읽어 목록으로 내보내면 손으로 모으는 수고를 줄일 수 있습니다.

예: 전류는 맞는데 표시값이 틀린 경우

트랜스미터를 0~1MPa, 출력 4~20mA로 설정했다고 합시다. 압력이 0.5MPa일 때 12mA를 출력합니다. 이때 수신 측만 0~2MPa로 설정되어 있으면 화면에는 1MPa로 표시됩니다.

전류 자체는 트랜스미터의 범위 설정대로 정확히 나오고 있습니다. HART로 기기의 범위와 디지털 값을 읽어 수신 측의 환산 설정과 비교하면 어긋난 원인을 가려낼 수 있습니다.

현장 압력계와 트랜스미터, 화면을 비교할 때는 숫자만이 아니라 단위와 압력 기준(게이지압인지 절대압인지)을 맞춥니다. 연성계(compound gauge)의 눈금도 범위 확인에 참고가 됩니다.

운전 중에는 기기 상태의 변화를 단서로 어느 계기부터 점검할지 우선순위를 정합니다. 진단 정보는 공정 상태나 다른 측정값과 함께 평가할 때 가장 쓸모가 있습니다.

HART는 개방형 규격이라 여러 제조사의 기기가 함께 동작하도록 설계되어 있습니다. 일본 밖의 사업장에 설비를 설치할 때도 기기·호스트·정의 파일을 대조하는 절차를 표준화하기 쉽습니다.

HART로 트랜스미터의 범위를 다시 설정하는 것(re-ranging)은 교정(calibration)이 아닙니다. 범위를 바꿔도 센서의 정확도가 확인되는 것은 아니며, 기준기를 쓴 확인과 측정 계통 점검은 별도로 필요합니다.

유선 HART의 제약

유선 FSK는 1200bit/s이므로 이미지나 대량의 파형 데이터를 보내는 용도에는 맞지 않습니다. 여러 기기에서 많은 항목을 차례로 읽으면 대기 시간도 쌓입니다.

읽는 데 걸리는 시간은 통신 속도만으로 정해지지 않습니다. 요청과 응답에는 측정값 외의 정보도 들어가며, 명령의 종류·호스트의 스캔·기기의 응답 시간이 전체 갱신 주기에 영향을 줍니다. 그래서 보통 제어에는 4–20mA 경로를 쓰고, 보전용 HART 데이터는 별도의 느린 갱신으로 취급하도록 설계합니다.

HART의 디지털 값을 제어에 쓸 계획이라면 필요한 갱신 주기와 시스템이 실제로 내는 성능을 비교하고, 호스트가 데이터를 가져오는 방식도 고릅니다.

통신 경로도 중요합니다. 아날로그 값이 완벽하게 도달하는 루프에서도 중간에 있는 기기가 교류 신호를 어떻게 처리하느냐에 따라 HART가 통하지 않을 수 있습니다.

• 신호 변환기와 아이솔레이터(isolator)
• 본질안전 방폭 배리어
• 필터

아이솔레이터는 4–20mA 정확도뿐 아니라 HART를 양방향으로 중계하는지도 확인합니다. 직류 값을 정확히 재출력하는 기기라도 교류 통신 성분까지 같게 통과시킨다고는 할 수 없습니다.

마지막으로 호스트가 각 기기를 지원해야 합니다. 기본 측정값을 읽는 데 필요한 기능과 상세한 진단·설정에 필요한 기능은 다르므로, 쓰려는 항목에 맞춰 소프트웨어와 기기 정의 파일을 갖춥니다.

250Ω 저항과 전압 수지

HART 루프에는 기기가 내보내는 전류 모드 신호가 호스트가 검출할 수 있는 전압이 되도록 일정한 저항이 필요합니다. HART 사양은 케이블 저항을 포함한 루프 전체 부하를 230Ω 이상 1100Ω 이하로 요구합니다. 많은 기기 매뉴얼이 이 하한 바로 위의 250Ω을 지정합니다.

통신에 필요한 부하는 기기 매뉴얼(일본어로 toriatsukai setsumeisho)에 명시되어 있습니다. 이 저항은 수신 입력이나 전원 장치에 이미 내장되어 있을 수 있으므로, 별도로 달아야 하는 것은 아닙니다.

기존 저항이 있는지 확인하지 않고 저항을 추가하면 불필요한 전압 강하가 더해집니다. 먼저 기존 부하의 위치를 찾고, 기기의 통신 조건과 전원의 공급 능력에 비추어 확인합니다.

그림 4는 가정한 값으로 전압 수지를 계산한 예입니다.

그림 4: 250Ω 양단의 전압과 트랜스미터에 남는 전압

값은 설명을 위한 가정입니다. 24V 전원, 250Ω 수신 저항, 왕복 배선 저항 50Ω, 중계 기기의 전압 강하 2V를 둡니다.

저항 양단 전압

V_R = I × R

0.004 × 250 = 1 V

0.020 × 250 = 5 V

20mA일 때 배선의 전압 강하

V_배선 = I × R_배선

0.020 × 50 = 1 V

트랜스미터에 남는 전압

V_TX = V_S − V_R − V_배선 − V_중계

24 − 5 − 1 − 2 = 16 V

트랜스미터의 최소 동작 전압이 12V라고 가정하면

16 − 12 = 4V 여유

I: 루프 전류[A], R: 수신 저항[Ω], R_배선: 왕복 배선 저항[Ω], V_S: 공급 전압, V_중계: 중계 기기의 전압 강하, V_TX: 트랜스미터 단자 전압[V]. 중계 2V와 최소 동작 12V는 가정이며 모든 기기에 공통인 사양이 아닙니다.

실제 장비에서는 전원의 하한 전압, 최대 사용 전류·알람 전류, 루프 안 모든 기기의 사양을 사용합니다. 부하 조건과 전압 조건은 각각 따로 만족해야 합니다.

250Ω에 4~20mA를 흘리면 1~5V가 되므로 같은 저항을 아날로그 전압 입력에도 쓸 수 있습니다. 일본 도면에서는 이 저항이 수신 저항(jushin teiko)으로 표기되기도 합니다.

위 예에서는 20mA일 때 트랜스미터에 16V가 남아, 필요 전압을 12V로 가정하면 4V의 여유가 있습니다. 같은 장비 구성이라도 전원 전압이 낮아지거나 케이블이 길어지면 이 여유는 줄어듭니다.

알람 전류를 쓰는 기기라면 그 전류로 전압 강하를 계산합니다. 같은 가정에서 22mA를 흘리면 저항에서 5.5V, 배선에서 1.1V가 떨어져 트랜스미터에는 15.4V가 남습니다.

22mA는 이 예를 위해 둔 값일 뿐이며 알람 전류는 기기마다 다릅니다. 기기의 최대 전류로 계산하면 정상 측정 범위에서는 드러나지 않는 전압 부족을 찾을 수 있습니다.

저항값만으로 통신 품질이 정해지는 것은 아닙니다. 이 저항은 아날로그 입력이 보는 전압과 통신 경로의 임피던스에 모두 관여하므로, 케이블과 연결 기기까지 포함해 루프 전체에 맞아야 합니다.

일본 사양서의 부하와 전원 표기

일본 데이터시트는 허용 부하를 하나의 숫자가 아니라 식으로 쓰는 경우가 많습니다. 이 항목은 허용 부하 저항(許容負荷抵抗, kyoyo fuka teiko)으로 표기됩니다.

예를 들어 MG Co., Ltd.의 HART 대응 아이솔레이터는 허용 부하를 리드선 저항을 포함해 (공급 전압 − 12V) ÷ 0.02A로 제시합니다. 같은 데이터시트는 HART 통신을 위해 루프 저항 250Ω ±10%를 요구합니다.

일본 DCS의 입력 카드에도 부하가 내장된 경우가 있습니다. 요코가와전기(Yokogawa)의 한 I/O 모듈 데이터시트에는 2선식 입력 저항이 400Ω(20mA 시)~750Ω(4mA 시)이고 HART를 지원한다고 적혀 있습니다. 저항을 추가하기 전에 카드의 사양부터 읽으십시오.

포인트 투 포인트와 멀티드롭

일반적인 포인트 투 포인트 루프에서는 전류 루프 하나에 트랜스미터 1대를 연결하고 4–20mA로 주 측정값을 전달합니다. HART를 쓰면 같은 선으로 그 기기의 디지털 값과 설정 정보를 읽을 수 있습니다.

멀티드롭(multidrop)은 여러 기기가 한 쌍의 배선을 공유하고, 호스트가 주소로 각 기기를 구분하는 구성입니다. 기기를 전류 고정 모드로 설정하면 호스트는 각 측정값을 디지털로 읽으며, 합계 전류로는 개별 값을 알 수 없습니다.

그림 5는 두 구성을 비교한 것입니다.

그림 5: 전류를 합산해도 개별 측정값은 알 수 없다

아래 예에서는 기기 A, B, C를 각각 4mA로 고정해 루프 합계가 12mA입니다. 연결 대수와 주소 범위는 HART 리비전과 기기 사양에 따라 다릅니다.

전원·통신 인터페이스·부하는 호스트 측에 모아 모식화했습니다. 위쪽은 1개 루프, 아래쪽은 같은 2선에 기기를 병렬로 연결한 구성입니다.

구형 기기(HART 리비전 3~5)의 폴링 주소는 1~15이며, 많은 자료가 15대 제한을 언급하는 이유가 여기에 있습니다. HART 6과 7은 63까지의 주소를 허용하지만 실제 최대치는 기기마다 다릅니다. 구형과 신형이 섞인 루프에서 16 이상의 폴링 주소를 쓰면 통신 오류가 날 수 있습니다.

기존 아날로그 입력을 쓰는 경우와 멀티드롭 네트워크는 배선 방식과 설정이 다릅니다. 주소뿐 아니라 전류 출력 모드도 확인하고, 각 값을 어느 경로로 읽을지 정합니다.

전류 고정 멀티드롭에서도 전원 확인은 필요합니다. 모든 기기의 전류가 공통 부하로 합산되어 흐르므로, 연결할 기기 전체 구성으로 필요한 공급 전압과 전류 용량을 평가합니다.

HART에는 WirelessHART나 HART-IP처럼 다른 전송로를 쓰는 방식도 있습니다. Bell 202의 주파수와 1200bit/s라는 속도는 유선 HART에만 해당하며, 무선이나 이더넷의 물리 계층에는 적용되지 않습니다.

HART 통신이 안 될 때: 이 순서로 점검

전원과 배선에서 소프트웨어 쪽으로 진행합니다. 각 단계에서 한 계층씩 배제한 뒤 다음으로 넘어갑니다. 단자함을 열거나 단자를 만지기 전에는 사업장의 작업 허가, 격리·잠금표지(LOTO), 폭발위험장소 절차를 따르십시오. 이 글은 그 절차를 대신하지 않습니다.

1. 전원과 아날로그 전류. 기기에 충분한 전압이 공급되고 4–20mA 출력이 예상대로인지 확인합니다. 루프도에서 전원, 수신 부하, 중계 기기, 배선 경로를 따라가며 그림 4처럼 전압 수지를 계산합니다.
2. 접속 지점과 부하. 커뮤니케이터를 어디에 연결했는지, 루프의 부하가 기기 매뉴얼의 조건에 맞는지 확인합니다. 지정된 지점에 병렬로 접속하십시오. 전류계처럼 직렬로 끼워 넣으면 루프 회로가 바뀝니다.
3. 프로토콜. 그 기기가 실제로 HART를 쓰는지 확인합니다. 일부 일본 기기는 다른 프로토콜을 쓸 수 있습니다(다음 절 참조).
4. 경로상의 기기. 아이솔레이터·배리어·변환기에 HART 대응 표시가 있는지, 신호를 어느 방향으로 통과시키는지 확인합니다. 아이솔레이터 한쪽에서는 기기가 읽히는데 반대쪽에서는 읽히지 않는다면 중계 기능과 연결한 쪽을 살펴봅니다.
5. 배선과 노이즈. 접촉 불량과 오결선에 더해 주변의 전기적 영향도 조사합니다. 실드와 접지는 사업장과 기기의 배선 사양을 따릅니다.
6. 호스트 지원. 통신은 되는데 특정 설정 항목이 나타나지 않으면 기기 정의 파일을 확인합니다. DD, DTM, FDI 패키지는 기기 종류와 리비전에 묶여 있으므로 맞는 파일을 호스트에 로드합니다.
7. 값 비교. HART로 읽은 주 변수(PV)와 실제로 제어에 쓰는 신호를 비교합니다. 제어용 값과 감시·보전용 값을 구분하면 통신 문제와 표시·제어 문제를 가려내기 쉽습니다.

가동 중인 플랜트에서는 설정 변경이 운전에 영향을 줄 수 있습니다. 읽기와 쓰기를 따로 관리하고, 변경 전 값을 기록하며, 사업장의 변경 관리 절차에 따릅니다.

일본 기기: 루프를 의심하기 전에 BRAIN부터 확인

일본의 대표적인 계측기 제조사인 요코가와전기(Yokogawa)는 BRAIN이라는 자체 디지털 프로토콜도 씁니다. 같은 감지 소자를 쓰는 트랜스미터를 BRAIN 버전과 HART 버전으로 함께 파는 경우가 있고, 프로토콜은 모델 코드로 정해집니다. 두 프로토콜이 서로 바꿔 쓸 수 있다고 가정하지 마십시오.

BRAIN 기기는 일반적으로 표준 HART 커뮤니케이터로 접속할 수 없습니다. 요코가와는 BRAIN 기기용 휴대 단말로 BT200을 제시하고 있고, FieldMate 소프트웨어도 하나의 방법입니다. 사용 중인 기종에 어떤 도구가 필요한지는 제조사에 확인하십시오. 저항을 바꾸거나 재배선하기 전에 명판(銘板, meiban)에서 모델 코드 전체를 읽고 제조사의 형명 코드표와 대조하십시오.

일본 매뉴얼은 HART 버전과 BRAIN 버전을 별도의 문서로 다루기도 합니다. 읽고 있는 매뉴얼이 명판의 프로토콜과 일치하는지 확인하십시오.

자주 보이는 일본어 용어

HART 루프의 일본어 루프도, 데이터시트, 매뉴얼에서 자주 나오는 용어입니다.

일본어 표기	로마자	의미
HART通信対応	HART tsushin taio	HART 대응(호환). 아이솔레이터·배리어에도 같은 표기가 있는지 확인
受信抵抗	jushin teiko	수신 저항. 보통 250Ω(1~5V가 됨)
負荷抵抗	fuka teiko	부하 저항
許容負荷抵抗	kyoyo fuka teiko	허용 부하 저항. 식으로 주어지는 경우가 많음
(가타카나)+図	rupu-zu	루프도(loop diagram)
取扱説明書	toriatsukai setsumeisho	취급 설명서(매뉴얼)
双方向	sohoko	양방향. 아이솔레이터가 HART를 양쪽으로 중계하는지 확인

체크리스트: 커뮤니케이터를 연결하기 전에

현장에서 시간을 쓰기 전에 아래 항목을 먼저 확인합니다.

• 모델 코드 전체로 기기의 프로토콜이 HART인지 확인함(BRAIN 등 다른 프로토콜이 아님)
• 기기의 HART 리비전, 그리고 호스트와 커뮤니케이터가 이를 지원하는지
• 기존 부하 저항의 위치와 값(입력 카드나 전원 장치에 내장된 것 포함)
• 루프 전체 부하가 기기의 통신 요구 조건 이내인지(HART 사양의 범위는 230~1100Ω)
• 알람 전류를 포함한 최대 전류에서 트랜스미터 단자 전압이 최소 동작 전압보다 높은지
• 루프 안의 모든 아이솔레이터·배리어·변환기에 HART 대응 표시가 있고, 필요한 방향으로 HART를 통과시키는지
• 매뉴얼에 지정된 커뮤니케이터 접속 지점과, 병렬 접속 여부
• 한 루프에 세컨더리 마스터(휴대 단말이나 노트북)가 동시에 1대만 연결되어 있는지
• 폴링 주소와 전류 출력 모드(통상 4–20mA인지 전류 고정인지)
• 호스트에 기기 종류와 리비전에 맞는 DD, DTM, FDI 패키지가 있는지
• 수신 측 환산이 트랜스미터의 범위와 단위에 맞는지
• 가동 중인 루프에서 설정을 쓰기 전에 기존 값을 기록하고 사업장의 변경 절차를 따랐는지

일본 공급사에 보낼 질문

문서가 없거나 불분명하면 공급사에 직접 물어보십시오. 아래 질문은 위의 확인 사항을 모은 것입니다.

1. 각 트랜스미터는 어떤 프로토콜(HART, BRAIN, 기타)을 씁니까? 모델 코드 전체를 알려 주십시오.
2. 각 기기는 어떤 HART 리비전을 지원합니까?
3. 각 루프에서 HART 부하 저항은 어디에 있고 값은 얼마입니까? 입력 카드나 전원 장치에 내장되어 있습니까?
4. 각 트랜스미터의 최소 동작 전압은 얼마이고, 알람 전류는 얼마로 설정되어 있습니까?
5. 패널 안의 아이솔레이터와 배리어는 HART 대응입니까? HART를 양방향으로 중계합니까?
6. 휴대용 커뮤니케이터는 어디에 연결해야 합니까? 루프도에 접속 지점을 표시해 주십시오.
7. 어떤 DD, DTM, FDI 파일이 필요하며 어디서 내려받을 수 있습니까?
8. 멀티드롭으로 배선했거나 전류 고정으로 설정한 기기가 있습니까?
9. 이 기기들의 매뉴얼과 루프도를 영어판으로 받을 수 있습니까?

막연하게 "HART가 안 된다"고 쓰는 것보다 아래처럼 짧게 항목을 짚어 문의하면 대체로 더 분명한 답을 받습니다. 영어로 보낼 때도 모델 코드와 태그는 명판 그대로 적으십시오.

제목: HART 통신 확인 요청 – [프로젝트명], 태그 [PT-101]

트랜스미터 [PT-101]은 DCS에서 4–20mA 신호가 정상으로 읽히지만 HART 커뮤니케이터로는 통신이 되지 않습니다. 이 루프에 대해 다음을 확인해 주시기 바랍니다. (1) 트랜스미터의 모델 코드 전체와 통신 프로토콜, (2) HART 부하 저항의 위치와 값, (3) 아이솔레이터 [모델명]이 HART를 양방향으로 중계하는지, (4) 휴대용 커뮤니케이터의 권장 접속 지점. 접속 지점을 표시한 루프도를 주시면 큰 도움이 됩니다.

이 글의 한계

• 이 글은 4–20mA 루프 위의 유선 HART를 다룹니다. WirelessHART와 HART-IP는 물리 계층이 다릅니다.
• 그림 4의 전압 수지는 가정한 값입니다. 전원·케이블·루프 안 모든 기기의 실제 사양을 사용하십시오.
• 부하 조건, 알람 전류, 주소 범위, 지원 기능은 기기·리비전·호스트에 따라 다릅니다. 여기에 적은 일반 수치보다 기기 매뉴얼이 우선합니다.
• 유선 HART의 사양은 FieldComm Group이 관리하는 규격입니다. 이에 대응하는 한국산업표준(KS)은 이번에 확인하지 못했으므로, KS 대응이 필요하면 별도로 확인하십시오.
• 본질안전 방폭 루프에는 배리어와 연결 기기에 대한 별도 규칙이 있습니다. 폭발위험장소에서 커뮤니케이터를 연결해도 되는지는 기기의 방폭 인증과 사업장의 승인·절차로 정해지며, 이 글이 판단하지 않습니다.
• 가동 중인 플랜트의 설정 변경은 사업장 고유의 절차를 따릅니다.

FAQ

HART에는 전용 케이블이 필요합니까?

아니요. HART는 기존의 2선식 계장 루프에서 동작하도록 설계되었습니다. 다만 배선·부하·중계 기기가 통신 조건을 만족해야 하므로, 케이블 종류만 보지 말고 전류 루프 전체를 확인하십시오.

4–20mA 신호가 정상이면 HART도 됩니까?

반드시 그렇지는 않습니다. 직류 값은 정확히 도달해도 아이솔레이터 같은 기기가 교류 통신 신호를 막을 수 있습니다. 기기와 호스트가 HART를 지원하는지, 부하와 전압이 조건 이내인지, 중간의 모든 기기가 HART를 양방향으로 중계하는지 확인하십시오.

250Ω 저항을 항상 따로 달아야 합니까?

아니요. 수신 입력이나 전원 장치에 필요한 부하가 이미 들어 있는 경우가 있습니다. 루프도에서 기존 부하를 찾고, 전압 여유를 잃지 않으면서 기기의 통신 조건을 만족하려면 추가가 필요한지 판단하십시오.

HART로 읽은 값이 DCS 표시와 다른 이유는 무엇입니까?

HART의 디지털 값과 4–20mA를 환산한 표시값은 지나가는 경로가 다릅니다. 변수·단위·범위·수신 측 환산 설정을 비교하고, 어느 단계에서 값이 달라지는지 차례로 확인하십시오.

1200Hz와 1200bit/s는 같은 뜻입니까?

아니요. Hz는 파형의 주파수이고 bit/s는 정보를 보내는 속도입니다. 유선 HART는 1200Hz와 2200Hz로 1과 0을 나타내며, 그 데이터 속도가 1200bit/s입니다.

출처

• HART 기초와 IIoT: Endress+Hauser, "The essentials of HART communication and the IIoT"
• FSK 주파수, 데이터 속도, ±0.5mA 신호, 230~1100Ω 루프 부하, 마스터 2대, 멀티드롭 주소 1~15: SAMSON, "HART Communications" (Technical Information L452 EN)
• HART 리비전과 폴링 주소 범위: Wikipedia, "Highway Addressable Remote Transducer Protocol", Endress+Hauser, BA00486C 취급 설명서
• HART 개요(일본어): 요코가와전기, "HART通信とは何ですか？"
• HART 대응 I/O 모듈의 입력 저항: Yokogawa, GS 33K50F80-50E, I/O Modules with Built-in Barrier (for FIO)
• HART 원리: Emerson, FIELDVUE DVC6200 instruction manual
• HART 설정 도구의 접속(일본어): 요코가와전기, digitalYEWFLO 취급 설명서
• HART 대응 아이솔레이터(양방향 중계, 250Ω ±10%, 허용 부하 식, 일본어): MG Co., Ltd., M2DYHR 제품 사양
• BRAIN과 HART 커뮤니케이터: Yokogawa, Device Smart Communicators, Yokogawa, DPharp EJA Series HART protocol manual (IM 01C22T01-01EN)
• 기기 정의 파일: FieldComm Group, "HART EDD/FDI Registration", 요코가와전기, FieldMate와 DD·DTM FAQ(일본어)
• HART의 유래와 개방형 규격: Emerson, Rosemount pressure innovation history
• 복수 센서 입력과 주 변수: Emerson, Rosemount 3144P reference manual