HART와 FIELDBUS의 차이점은 무엇인가요?

HART통신과 FIELDBUS에 대해 알아보자.

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Q : HART와 FIELDBUS의 차이점은 무엇인가요?

1. HART통신

HART 프로토콜은 현장 장치에서 디지털로 통신하며, 기기 및 프로세스 데이터를 제공합니다. 이 프로토콜은 아날로그 시스템과 디지털 시스템을 결합한 Hybrid System으로 분류할 수 있습니다.

HART 프로토콜을 사용하면 4-20mA 전류 루프를 통해 프로세스 신호를 컨트롤하는 동시에 디지털 진단, 유지 관리 및 추가 프로세스 데이터에 액세스 할 수 있습니다. 이를 통해 보다 빠른 업데이트 속도로 아날로그 프로세스 신호를 컨트롤 할 수 있습니다.

HART 프로토콜은 FSK(주파수 편이 방식)를 사용하며, 1200Hz와 2200Hz의 주파수를 4-20mA 전류 신호에 중첩시킵니다. 이러한 주파수는 숫자 1과 0을 나타냅니다. 이와 같은 방식으로 주파수 신호를 4-20mA 전류에 포개면 디지털 통신이 가능해집니다.

HART 신호의 평균값은 0이므로 DC 값은 4-20mA 신호에 추가되지 않습니다. 이를 통해 프로세스 신호 중단 없이 진정한 동시 통신이 가능해집니다.

마지막으로, HART 프로토콜은 호스트 장치를 통해 전체 시스템 통합을 제공합니다.

2. FIELDBUS통신

Fieldbus 통신은 제어하고자 하는 디바이스들 간에 디지털 통신을 통해 정보를 교환하여 제어하는 방식입니다. 이 중에서 Foundation Fieldbus는 31.25 Kbit/sec 이내에서 모든 디지털, 직렬, 양방향 통신을 수행하는 근거리 통신망입니다.

Foundation Fieldbus 시스템에서는 현장에 있는 센서, 액츄에이터, 컨트롤러 등의 디바이스들이 Local Area Network(LAN)을 통해 서로 통신합니다. 이를 위해서 Fieldbus 디바이스들은 제작 시에 미리 프로그래밍되어 분산된 능력을 가진 디바이스로 구성됩니다.

이러한 구조로 인해 Foundation Fieldbus는 높은 신뢰성과 유연성을 갖고 있습니다. 또한, 기존의 아날로그 시스템과 비교하여 더 많은 프로세스 변수를 측정할 수 있으며, 디지털 진단 및 유지보수 기능을 제공하여 운영 및 유지보수 비용을 절감할 수 있습니다.

3. 각 항목 정리

제어 시스템:
Analog System - 4-20mA로 Control되는 단 방향 Non Feedback System
Digital System - 통신 Protocol (Hart or F-Fieldbus)을 이용하여 Control 되는 양 방향 Feedback System

Protocol (규약 된 표준 통신언어):
Hart : 중앙 집중식 Network Protocol
Foundation-Fieldbus : 쌍방향 Local Area Network Protocol (LAN)

통신 방법:
HART는 아날로그 및 디지털 신호를 결합하여 데이터를 전송하는 하이브리드 통신 방법을 사용합니다.
대부분의 프로세스 장비에서 사용되는 표준 4-20mA 아날로그 신호 위에 디지털 신호를 중첩합니다.
반면 FIELDBUS는 모든 데이터가 디지털 신호로 전송되는 완전한 디지털 통신 방식을 사용합니다.

데이터 전송:
HART는 마스터-슬레이브 구성으로 데이터를 전송합니다.
여기서 호스트 장치(마스터)는 데이터를 위해 한 번에 하나씩 각 필드 장치(슬레이브)를 폴링 합니다. FIELDBUS는 멀티드롭 구성을 사용하여 여러 필드 장치를 동일한 통신 회선에 연결할 수 있고 모든 장치에 동시에 데이터를 전송할 수 있습니다.

대역폭:
HART에는 단위 시간당 전송할 수 있는 데이터의 양을 제한하는 FIELDBUS보다 대역폭이 낮습니다.
이는 더 높은 데이터 전송 속도가 필요한 더 복잡한 애플리케이션의 경우 단점이 될 수 있습니다.

전력 요구 사항:
HART는 표준 4의 제약 조건 내에서 작동하므로 낮은 전력 소비가 필요합니다.
4-20mA 전류 루프. 반면 FIELDBUS는 디지털 신호를 사용하기 때문에 작동하는 데 더 많은 전력이 필요하며 별도의 전원 공급 장치가 필요할 수 있습니다.

유연성:
FIELDBUS는 더 유연하며 HART보다 더 넓은 범위의 장치 및 응용 프로그램으로 다양한 통신 프로토콜을 지원하고 프로세스 데이터, 알람 신호 및 진단 정보와 같은 다양한 유형의 데이터를 전송할 수 있습니다. 반면 HART는 전송할 수 있는 데이터 유형이 더 제한적입니다.

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