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계장 정보/DCS & 통신

HART Signal은 왜? 0mA가 아닌, 4mA를 사용 하는가?

by 계기농부 2023. 2. 25.
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HART Signal의 mA전류 신호에 대해 알아보자.


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HART Protocol



Q : HART Signal은 0mA가 아닌, 4mA를 최소 출력 값으로 사용하나요?


HART 프로토콜에서 4-20mA 신호에서 4mA를 최소 출력 값으로 사용하는 이유는 다양한 측면에서 설명될 수 있습니다.

첫째, 4mA는 전류 루프 회로에서 최소한의 전류 값을 나타내며, 전류 루프 회로의 안정성을 보장하기 위한 산업 표준입니다. 이를 통해 계기가 전원 문제 또는 고장 상태인 경우에도 전류 루프 회로에서 계속해서 4mA 신호를 유지하여 계기가 작동 중인지 여부를 감지할 수 있습니다. 또한, 4mA는 전체적인 전류 소모를 줄일 수 있으며, 이를 통해 전력 절약 및 높은 전류 소비 환경에서의 안정성 향상을 도모할 수 있습니다.

둘째, 계기 전원을 0mA에서 사용하는 경우 전류 루프 회로가 닫히지 않으므로 전류 루프 회로에서 장애가 발생할 수 있습니다. 따라서, 계기 전원을 4mA에서 시작하여 전류 루프 회로가 정상적으로 작동하는지 확인한 후에, 계기의 측정값에 대한 정확성을 확인할 수 있습니다. 이를 통해 계기의 정확한 작동을 보장하며, 오류 검사 및 안정성 향상을 도모할 수 있습니다.

 

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셋째, 일부 전자 회로는 0mA를 출력하지 못하며, 4mA에서부터 시작하면 회로를 설계하기가 더 간단해집니다. 따라서, 4mA를 최소 출력 값으로 사용하는 것은 회로 설계의 편리성을 도모하며, 제어 시스템의 설계 및 유지 보수가 간소화됩니다.

마지막으로, 4-20mA 신호에서 4mA를 최소 출력 값으로 사용하는 것은 제어 시스템의 안정성을 보장하기 위한 선택이며, 산업 표준으로 채택되어 있습니다. 이를 통해 계기의 안정성 및 오류 검사를 보장하며, 전체적인 제어 시스템의 호환성을 향상시킬 수 있습니다.



Q : 계기는 어떻게 4-20mA의 미세 전류로 작동되나요?



4-20mA 전류 신호를 이용하여 작동하는 계기는 일반적으로 2-선식 혹은 4-선식으로 구성됩니다.

2-선식 계기는 전류 신호를 이용하여 작동하며, 전류 신호의 크기에 따라 계기 내부의 기계 또는 전자 회로를 제어하여 측정값을 표시합니다. 이러한 계기는 전압이나 저항 등의 변화에 민감하지 않으며, 장거리 전송에 적합합니다.

4-선식 계기는 전압 신호를 이용하여 작동하며, 전압 신호의 크기에 따라 계기 내부의 회로를 제어하여 측정값을 표시합니다. 이러한 계기는 2-선식 계기보다는 복잡하고 비용이 높으며, 전원 공급이 필요합니다. 그러나, 더 높은 정확도와 민감도를 제공하며, 다양한 유형의 신호를 처리할 수 있습니다.

또한, 4-20mA 계기는 일반적으로 전류 제어 회로, 즉 마이크로프로세서 기반의 회로를 내장하여 작동합니다. 이 회로는 전류 신호의 크기와 변화를 감지하여 측정값을 계산하고, 이를 디스플레이나 출력 장치에 전달합니다. 이러한 회로를 이용하여 계기는 안정적인 전송과 높은 정확도를 제공하며, 다양한 산업 분야에서 활용됩니다.

 


Q : HART, Fieldbus용 케이블이 있나요?


NAMUR NE 21은 측정 및 자동화 기기의 안전성, 신뢰성, 유지 보수성 및 기능 측면에서 요구되는 기술적 규정에 대한 국제적인 산업 규격 중 하나입니다.
이 규격은 HART 프로토콜을 사용하는 디지털 신호 전송 시스템에 대한 기술적 요구사항과 권장 사항을 제공합니다.

NAMUR NE 21은 HART 케이블의 전기적인 특성, 물리적 특성, 배선 및 접속 방법 등에 대한 규정을 포함하고 있습니다.
이 규격은 HART 케이블의 케이블 유형, 외부 재질, 지름, 절연재, 차폐재 등의 기술적인 요구사항을 상세하게 기술하고 있습니다.

따라서, HART 프로토콜을 사용하는 디지털 신호 전송 시스템을 설치할 때는 NAMUR NE 21 산업 규격을 참고하여 적합한 HART 케이블을 선택하고 설치해야 합니다.

필드버스 케이블에 대한 규정은 다양한 국제 표준과 산업 규격에 따라 다릅니다. 예를 들어, PROFIBUS나 DeviceNet과 같은 필드버스 통신 프로토콜은 각각 해당하는 산업 규격을 따르며, 해당 산업 규격에서는 필드버스 케이블에 대한 규정을 포함하고 있습니다.

또한, IEC(International Electrotechnical Commission)와 같은 국제 표준 기구에서도 필드버스 케이블에 대한 규격을 제정하고 있습니다. 예를 들어, IEC 61158은 필드버스 네트워크에 대한 국제 표준으로서, 이 문서는 필드버스 통신을 위한 케이블 규격에 대한 내용도 다루고 있습니다.

따라서, 필드버스 케이블에 대한 규정을 찾으려면 해당하는 산업 규격 또는 국제 표준 문서를 참고해야 합니다.

 


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