برای اتصال هارت به ترانسمیتر فشار ابتدا باید حلقه 4–20 mA فعال، ولتاژ تغذیه کافی و مقاومت حلقه مناسب باشد. در بسیاری از سیستمها برای برقراری ارتباط پایدار HART از مقاومت حدود 250 اهم استفاده میشود. سپس فیشهای HART Communicator بهصورت موازی روی دو سر مقاومت حلقه یا ترمینالهای مجاز ترانسمیتر متصل میشوند.
اگر پس از اتصال پیام Device Not Found نمایش داده شد، ابتدا جریان و مقاومت حلقه، سلامت کابلها و شارژ کامیونیکیتور را بررسی کنید. در مرحله بعد باید Polling Address، فایل DD، مقاومت داخلی کامیونیکیتور، نویز الکتریکی و تنظیمات ارتباطی ترانسمیتر کنترل شوند.
مراحل کلی اتصال هارت به ترانسمیتر به صورت زیر است:
- منبع تغذیه و فعالبودن حلقه 4–20 mA را بررسی کنید.
- مقاومت حلقه را مطابق دیتاشیت ترانسمیتر و کامیونیکیتور اندازه بگیرید.
- در صورت نیاز، مقاومت حدود 250 اهم را بهصورت سری در حلقه قرار دهید.
- فیشهای HART Communicator را بهصورت موازی روی مقاومت یا ترمینالهای مجاز متصل کنید.
- کامیونیکیتور را روشن کرده و برای شناسایی ترانسمیتر چند ثانیه صبر کنید.
- در صورت نمایش Device Not Found، مقاومت، جریان، Polling Address و فایل DD را بررسی کنید.
در این راهنما، تجهیزات لازم، روش سیمبندی، تنظیمات نرمافزاری و مراحل عیبیابی اتصال HART به ترانسمیتر بهصورت گامبهگام توضیح داده میشود.
تجهیزات مورد نیاز برای اتصال HART به ترانسمیتر
آمادهسازی صحیح تجهیزات قبل از اتصال HART از قطع و وصلشدن ارتباط، شناسایینشدن ترانسمیتر و خطاهای سیمبندی جلوگیری میکند. پیش از شروع کار، وضعیت باتری کامیونیکیتور، مقاومت و جریان حلقه، منبع تغذیه و سلامت کابلها را بررسی کنید. چک لیست آمادهسازی برای اتصال HART به قرار زیر است:
| تجهیز | کاربرد | نکته مهم |
| HART Communicator | شناسایی، پیکربندی و عیبیابی ترانسمیتر | باتری دستگاه باید شارژ کافی داشته باشد |
| ترانسمیتر فشار HART | اندازهگیری فشار و ارسال سیگنال 4–20 mA و اطلاعات دیجیتال | ترانسمیتر باید روشن و حلقه فعال باشد |
| مقاومت حلقه | ایجاد بار مناسب برای دریافت سیگنال HART | مقدار دقیق باید با دیتاشیت تجهیزات تطبیق داده شود |
| منبع تغذیه 24 VDC | تأمین ولتاژ حلقه جریان | ولتاژ دو سر ترانسمیتر نباید از حداقل مجاز کمتر شود |
| مولتیمتر دیجیتال | بررسی ولتاژ، جریان و مقاومت حلقه | قبل از اتصال HART، آرایش مولتیمتر در مدار بررسی شود |
| کابل و فیش اتصال | اتصال کامیونیکیتور به حلقه یا ترمینالها | کابلها و فیشها نباید شل، خمشده یا آسیبدیده باشند |
قیمت هارت با توجه به مدل، برند، نسخه نرمافزاری، پشتیبانی از فایلهای DD و امکانات ارتباطی دستگاه متفاوت است؛ بنابراین انتخاب آن باید متناسب با نوع ترانسمیترها و نیاز پروژه انجام شود. شما می توانید برای خرید و فروش ابزار دقیق دست دوم و نو و همچنین اطلاع از قیمت خرید مولتی متر با کارشناسان ما در پیکاتک تماس بگیرید.
توصیه مهندسی: کیفیت باتری و مقاومت حلقه را چک کنید
در شرایط عملیاتی قبل از اینکه حتی فیشهای هارت را به دست بگیرید، سه چیز را پشت سر هم چک کنید. این سه چیز باتری، مقاومت و جریان حلقه هستند. اولین باری که باید هارت را به ترانسمیتر فشار متصل میکردم از کامیونیکیتور ۴۷۵ استفاده کرده بودم، اما ترانسمیتر را پیدا نمیکرد. در آن لحظه واقعاً گیج بودم و با راهنمایی همکاران متوجه شدم که مولتی متر را در حالت اندازهگیری جریان به شکل سری در مدار گذاشته و بعد کامیونیکیتور را موازی کرده بودم.
در چنین شرایطی مولتی متر در حالت آمپرمتر مقاومت داخلی بسیار کمی دارد و به صورت سری در مسیر جریان قرار میگیرد. مشکل اصلی این است که حضور آن در حلقه، حاشیه ولتاژ تغذیه ترانسمیتر را کاهش میدهد و ممکن است ولتاژ دو سر ترانسمیتر به زیر حداقل مجاز سقوط کند و ارتباط قطع شود. بنابراین همیشه قبل از اتصال کامیونیکیتور مولتی متر را از حلقه خارج کنید. یادتان باشد هر زمان کامیونیکیتور روشن شد و ترانسمیتر را در کمتر از ۲۰ ثانیه پیدا نکرد، ابتدا درگیر مشکلات نرمافزاری نشوید. بلکه برگردید و سه مورد باتری، مقاومت و جریان حلقه را چک کنید.
روش اتصال فیزیکی هارت به ترانسمیتر
HART Communicator باید بهصورت موازی به حلقه متصل شود و نباید در مسیر سری منبع تغذیه قرار بگیرد. اتصال میتواند روی دو سر مقاومت حلقه یا روی ترمینالهای مجاز ترانسمیتر انجام شود. روش موازی روی مقاومت، معمولاً انتخاب مطمئنتر و قابلکنترلتری است.
اگر کامیونیکیتور شما از مدلهای قدیمی مانند Emerson 275 است، طبق دستورالعمل HART Communication Foundation باید از یک مقاومت ۲۵۰ اهم خارجی در مسیر حلقه استفاده کنید. در غیر این صورت سیگنال دیجیتالی HART در نویز حلقه گم میشود و کامیونیکیتور پیغام «Device not Found» میفرستد. در ادامه دو روش و چند نکته اتصال هارت به ترانسمیتر به شکل فیزیکی را بررسی میکنیم.
روش اول: اتصال موازی روی مقاومت حلقه
در این روش، مقاومت لازم در مسیر سری حلقه 4–20 mA قرار میگیرد، اما فیشهای HART Communicator بهصورت موازی روی دو سر مقاومت متصل میشوند. کامیونیکیتور سیگنال دیجیتال HART را از اختلاف ولتاژ ایجادشده روی مقاومت دریافت میکند.
مراحل اتصال:
- فعالبودن منبع تغذیه و ترانسمیتر را بررسی کنید.
- مقاومت کل حلقه را مطابق دیتاشیت تجهیزات اندازه بگیرید.
- در صورت ناکافیبودن بار حلقه، مقاومت مناسب را بهصورت سری اضافه کنید.
- فیشهای کامیونیکیتور را به دو سر مقاومت متصل کنید.
- کامیونیکیتور را روشن کرده و منتظر شناسایی ترانسمیتر بمانید.
- در صورت برقرارنشدن ارتباط، جریان حلقه، ولتاژ ترانسمیتر و اتصال فیشها را بررسی کنید.
نکته: HART Communicator نباید بهصورت سری در حلقه یا بین منبع تغذیه و ترانسمیتر قرار بگیرد.
روش دوم: اتصال مستقیم به ترمینال ترانسمیتر
در بعضی سیستمها مقاومت موردنیاز داخل کارت ورودی، منبع تغذیه یا تجهیزات حلقه قرار دارد و دسترسی مستقیمی به آن وجود ندارد. در چنین شرایطی میتوان فیشهای کامیونیکیتور را بهصورت موازی به ترمینالهای مجاز مثبت و منفی ترانسمیتر متصل کرد.
قبل از این اتصال، موارد زیر را بررسی کنید:
- ترمینالهای موردنظر برای اتصال HART مجاز باشند.
- ترانسمیتر و حلقه جریان فعال باشند.
- شرایط ارت و ایمنی الکتریکی با دستورالعمل سازنده مطابقت داشته باشد.
- کامیونیکیتور در مسیر سری منبع تغذیه قرار نگیرد.
- فیشها زیر پیچ ترمینال یا روی نقاط تست، اتصال محکم داشته باشند.
در محیطهای خطرناک یا سیستمهای دارای ایمنی ذاتی، اتصال باید مطابق نقشه لوپ، الزامات محل و دستورالعمل سازنده انجام شود.
نکته فنی: فاصله و نویز را در نظر بگیرید
اگر ترانسمیتر شما در فاصله زیادی از کامیونیکیتور قرار دارد یا در نزدیکی درایوهای VFD نصب شده است، طبق توصیه پروتکل HART Communication Foundation باید از کابلهای شیلدار (Twisted Pair) استفاده کنید. زیرا نویز القایی حاصل از کابلهای قدرت و درایوها میتوانند سیگنال ضعیف میلی ولتی هارت را در مسیرهای طولانی نابود کنند و ارتباط را مختل سازند. همچنین باید شیلد را فقط از یک طرف و ترجیحاً سمت منبع تغذیه زمین کنید. در غیر این صورت و با زمین کردن دو سر شیلد یک حلقه زمین (Ground Loop) شکل میگیرد که خودش میتواند منبع جدیدی برای نویز شود.
چگونه اتصال زمین را ارزیابی کنید؟
همیشه قبل از اینکه فیشها را وصل کنید، زمین بودن ترانسمیتر را چک کنید. اگر شک دارید میتوانید با مولتی متر روی حالت بیزر، اتصال بدنه ترانسمیتر به ارت را چک کنید. یکی از همکاران میگفت که در یک واحد پتروشیمی هارت کامیونیکیتور ۴۷۵ را مستقیم به ترمینال ترانسمیتری وصل کرده که بدنه آن از طریق براکت فلزی به اسکلت سکو جوش خورده بود. یعنی عملاً شرایط اتصال زمین برقرار بود. گویا زمانیکه همکار ما فیش دوم را زده بود، جریان از کامیونیکیتور به سمت ارت کشیده شده و دستگاه را سوزانده بود. اگر مولتی متر در حالت بیزر و پس از اتصال بوق میزند، یعنی اتصال زمین برقرار است و باید از روش اتصال موازی روی مقاومت استفاده کنید. در غیر این صورت ریسک سوختن کامیونیکیتور خیلی زیاد است.
تنظیمات نرمافزاری برای اتصال هارت به ترانسمیتر
تنظیمات نرمافزاری هارت مرحلهای است که ارتباط فیزیکی شما به یک اتصال هوشمند تبدیل میشود. اما یک تنظیم اشتباه در این مرحله میتواند کل ارتباط را قطع کند. طبق مستندات HART Communication Foundation، پروتکل در حالت پیش فرض روی آدرس صفر کار میکند و کامیونیکیتور تنها همین آدرس را برای یافتن ترانسمیتر پوشش میدهد. اما اگر ترانسمیتر در حالت Multidrop با آدرس بین 1 الی ۱۵ تنظیم شده باشد، کامیونیکیتور آن را پیدا نخواهد کرد. همچنین براساس گزارش فنی Emerson Process Management که در سال ۲۰۱۹ منتشر شده، بیش از ۳۰ درصد از موارد خطای «Device Not Found» نه به علت خرابیهای سختافزاری که به علت تنظیمات نرمافزاری اشتباه هستند. در ادامه ۶ تنظیم کلیدی نرمافزاری را مرور میکنیم.
مرحله اول: کامیونیکیتور را روشن کنید تا دستگاه پروتکل HART را جستجو کند
وقتی کامیونیکیتور را روشن میکنید، عجلهای نداشته باشید. ۵ الی ۲۰ ثانیه زمان میبرد تا دستگاه حلقه را پویش نماید. این بازه مهمترین مرحله نرمافزاری اتصال هارت به ترانسمیتر است و هر گونه دستکاری در این بازه شانس شناسایی ترانسمیتر را کاهش میدهد:
به دستگاه فرصت دهید تا تمام آدرسها را بگردد
کامیونیکیتور در این بازه تک تک آدرسها را پویش میکند تا ترانسمیتر را پیدا نماید. اگر در میانه این فرایند کابل را بکشید یا دستگاه را خاموش کنید، ممکن است آدرسیابی ناقص بماند و در تلاشهای بعدی هم دستگاه نتواند ترانسمیتر را شناسایی کند.
اگر ترانسمیتر پیدا نشده، مقاومت حلقه را چک کنید
متاسفانه زمانیکه کامیونیکیتور نمیتواند ترانسمیتر را پیدا کند، اکثر تکنسینها شروع به دستکاری کابلها و یا تنظیمات نرمافزاری میکنند. در حالیکه مشکل ۸۰ درصد موارد در مقاومت ناکافی حلقه است. بهتر است بررسی کنید که مقاومت حلقه بین ۲۳۰ الی ۲۵۰ اهم باشد.
مطمئن شوید که حلقه فعال است و ترانسمیتر جریان میکشد
اگر ترانسمیتر خاموش باشد یا جریان زیر 3.6 میلی آمپر باشد، پروتکل HART چیزی برای سوار شدن ندارد. پس با مولتی متر جریان حلقه را چک کنید که در محدوده ۴ الی ۲۰ میلی آمپر قرار بگیرد.
مرحله دوم: بررسی Polling Address
در اتصال Point-to-Point، آدرس ترانسمیتر معمولاً روی صفر تنظیم میشود. اگر ترانسمیتر قبلاً در یک شبکه Multidrop استفاده شده باشد، ممکن است آدرس آن بین 1 تا 15 یا محدوده دیگری تنظیم شده باشد.
در این شرایط، گزینههایی مانند Search All Addresses یا Polling 0–15 را در کامیونیکیتور فعال کنید تا تمام آدرسهای ممکن بررسی شوند.
مرحله سوم: بررسی فایل DD ترانسمیتر
فایل DD یا Device Description اطلاعات لازم برای نمایش منوها و پارامترهای اختصاصی ترانسمیتر را در اختیار HART Communicator قرار میدهد. اگر ترانسمیتر شناسایی شود اما فقط منوهای عمومی نمایش داده شوند، احتمالاً فایل DD نصب نیست یا با نسخه دستگاه سازگاری ندارد.
نشانههای رایج این مشکل عبارتاند از:
- نمایش پیام DD Not Found
- نمایش پیام Limited Menu Available
- دسترسی فقط به مقادیر اصلی فرایند
- بازنشدن منوهای پیکربندی اختصاصی
فایل DD سازگار را از منبع معتبر تهیه و روی کامیونیکیتور نصب کنید.
تفاوت DD و DTM
فایل DD معمولاً برای HART Communicatorهای دستی استفاده میشود. نرمافزارهای مبتنی بر FDT مانند PACTware معمولاً برای ارتباط کامل با تجهیز به فایل DTM نیاز دارند. بنابراین پیش از دانلود فایل، نوع نرمافزار یا ابزار ارتباطی را بررسی کنید.
مرحله چهارم: حالت Burst Mode را غیر فعال کنید
برخی از ترانسمیترها در حالت Burst Mode تنظیم میشوند. حالتیکه در آن ترانسمیتر بدون درخواست کامیونیکیتور دائماً داده ارسال میکند. در این شرایط اتصال هارت به ترانسمیتر امکانپذیر نیست، زیرا ترانسمیتر به درخواستهای استاندارد کامیونیکیتور پاسخ نمیدهد و پیغام «Device not Found» را نمایش میدهد. قطع و وصل برق ممکن است در برخی از مدلهای قدیمی حالت Burst Mode را ریست کند. اما در ترانسمیترهای جدیدتر که تنظیمات در حافظه دائمی آنها ذخیره میشود، این کار بی اثر است و باید از کامیونیکیتوری استفاده کنید که توانایی اسکن تمام آدرس ها و گوش دادن به پیغام Burt را داشته باشد.
مرحله پنجم: تنظیمات مربوط به مقاومت داخلی کامیونیکیتور را کامل کنید
اگر مقاومت حلقه HART شما از قبل ۲۵۰ اهم باشد و از کامیونیکیتوری استفاده کنید که مقاومت داخلی آن نیز فعال است، عملاً این دو مقاومت موازی شده و مقدار کل مقاومت از ۱۲۵ اهم کمتر میشود. در چنین شرایطی ارتباط هارت قطع است.
باید از قبل بررسی کنید که آیا کامیونیکیتور شما دارای مقاومت داخلی است یا خیر؟ اگر مقاومت داخلی دارد، بسته به شرایط پروژه و نصب مقاومت خارجی باید از طریق منوی تنظیمات این مقاومت را فعال یا غیر فعال کنید.
حتی در صورت برقراری صحیح ارتباط HART، دقت نهایی اندازهگیری باید با بررسی و تنظیم خود تجهیز تأیید شود. آشنایی با نحوه کالیبراسیون و تنظیم ترانسمیتر فشار کمک میکند خطای صفر، اسپن و انحراف اندازهگیری شناسایی شده و عملکرد ترانسمیتر پس از نصب یا سرویس بهدرستی بررسی شود.
مشکلات رایج در هنگام اتصال هارت به ترانسمیتر
مشکلات رایج در اتصال هارت به ترانسمیتر اغلب در همان دقایق اولیه خودشان را نشان میدهند. اما تشخیص اینکه مشکل سختافزاری، نرمافزاری یا صرفاً یک تنظیم ساده است چیزی است که حتی تکنسینهای با تجربه را سردرگم میکند. در جدول زیر برخی از مشکلات رایج هنگام اتصال HART به ترانسمیتر را بررسی کردهایم:
| مشکل | علت احتمالی | راهحل پیشنهادی |
| Device Not Found | حلقه غیرفعال، بار ناکافی یا Polling Address متفاوت | جریان و مقاومت حلقه را بررسی و جستوجوی تمام آدرسها را فعال کنید |
| ارتباط مکرراً قطع میشود | باتری ضعیف، فیش شل یا نویز الکتریکی | باتری، کابلها، ترمینالها و مسیر عبور کابل را بررسی کنید |
| ترانسمیتر شناسایی میشود اما منوها کامل نیستند | فایل DD نصب نیست یا ناسازگار است | فایل DD متناسب با مدل و نسخه دستگاه را نصب کنید |
| جریان حلقه کمتر از محدوده عادی است | تغذیه ناکافی یا افت ولتاژ بالا | ولتاژ منبع و ولتاژ دو سر ترانسمیتر را اندازهگیری کنید |
| ارتباط پس از افزودن مقاومت قطع میشود | بار کل حلقه یا مقاومت داخلی ابزار نامناسب است | مقاومت خارجی و داخلی را همزمان بررسی کنید |
| ارتباط نزدیک VFD ناپایدار است | نویز الکترومغناطیسی | از کابل شیلددار، مسیر مناسب و ارت صحیح استفاده کنید |
| HART از کارت PLC وصل نمیشود | امپدانس ورودی یا نقطه اتصال نامناسب است | مشخصات کارت و ترمینال اختصاصی HART را بررسی کنید |
| فقط اطلاعات عمومی نمایش داده میشود | استفاده از DD عمومی | برای دسترسی کامل، فایل DD اختصاصی دستگاه را نصب کنید |
چک لیست اتصال هارت به ترانسمیتر
بیشتر خطاهای اتصال HART به ترانسمیتر نه پیچیده هستند و نه ناشناخته، بلکه فقط به خاطر عجله در لحظه اتصال از قلم افتادهاند. اما این چک لیست به شما کمک میکند تا قدم به قدم هر مرحله از اتصال را سپری کنید.
- باتری کامیونیکیتور را چک کنید. ولتاژ باتری باید بالای ۵۰ درصد باشد.
- مقاومت حلقه HART را اندازه بگیرید. مقاومت باید در محدوده ۲۳۰ الی ۲۵۰ اهم باشد.
- سلامت حلقه را تایید کنید. جریان باید در محدوده ۴ الی ۲۰ میلی آمپر باشد.
- اگر مولتی متر به صورت سری در حلقه قرار دارد، قبل از اتصال جدا کنید.
- فیشها و کابلها را بازرسی کنید.
- از قبل فایل DD ترانسمیتر را از سایت سازنده دانلود و روی کامیونیکیتور نصب کنید.
- روش اتصال را براساس شرایط انتخاب کنید.
- اکیداً از اتصال سری کامیونیکیتور با منبع تغذیه خودداری کنید.
- کامیونیکیتور را روشن کرده و برای ۵ الی ۲۰ ثانیه صبر کنید.
- اگر ترانسمیتر شناسایی نمیشود، ابتدا مقاومت حلقه، فعال بودن جریان ۴ الی ۲۰ میلی آمپر و آدرس پولینگ را چک کنید.
- اگر باز هم پیدا نمیشود، حالت Burst Mode را بررسی کنید.
- اگر فقط پارامترهای عمومی را نمایش میدهد، فایل DD مربوط به ترانسمیتر را نصب کنید.
- اگر ارتباط مکرراً قطع و وصل میشود، نویز و مقاومت را چک کنید.
- برگه اتصال را ثبت کرده و تحویل واحد تولید دهید.
سخن پایانی
اتصال HART به ترانسمیتر زمانی پایدار انجام میشود که تغذیه، جریان و مقاومت حلقه قبل از اتصال بررسی شده باشند و کامیونیکیتور بهصورت موازی به نقاط مجاز متصل شود. در صورت نمایش Device Not Found، ابتدا شرایط الکتریکی حلقه و سپس Polling Address، فایل DD، مقاومت داخلی و تنظیمات ارتباطی را کنترل کنید.
اگر پس از انجام تمام مراحل، ترانسمیتر همچنان شناسایی نمیشود، باید سلامت ترانسمیتر، کامیونیکیتور، کابلها و کارت ورودی بهصورت جداگانه بررسی شود. خرابی سختافزاری یا ناسازگاری نسخه دستگاه نیز میتواند مانع ارتباط شود. اگر سیستم شما خراب باشد باید برای خرید ترانسمیتر فشار اقدام کنید.
سوالات متداول
- اگر مقاومت داخلی کامیونیکیتور مانند Emerson 475 فعال باشد و حلقه هارت نیز مقاومت ۲۵۰ اهم داشته باشد، باید چه کار کنیم؟
در این صورت مقاومت داخلی کامیونیکیتور با مقاومت حلقه موازی شده و مقدار مقاومت کل تا ۱۲۵ اهم کاهش پیدا میکند و ارتباط قطع میشود. شما باید از منوی Setting وضعیت Internal Resistor را بررسی کنید.
- اگر فایل DD ترانسمیتر قدیمی روی سایت سازنده نیست، چه کار کنیم؟
در این صورت چارهای ندارید جز اینکه از فایل DD جنریک (Generic) استفاده کنید. در این حالت فقط میتوانید تنظیمات پایه Zero، Span و Domping را انجام دهید.
- یک ترانسمیتر چینی یا ناشناخته که DD ندارد و یا فایل DD آن پیدا نمیشود را چطور پیکربندی کنیم؟
در این مورد نیز باید از فایل DD جنریک HART استفاده کنید. اما اگر نیاز به تنظیمات پیشرفته داشتید، معمولا از طریق منوی آفلاین میتوانید پارامترها را به شکل دستی وارد کنید.
- آیا میتوانیم HART را از ترمینال کارت PLC متصل کنیم؟
بله، به شرط آنکه مقاومت حلقه حداقل ۲۳۰ اهم باشد. اگر کارت PLC مقاومت کافی ندارد، یک مقاومت ۲۵۰ اهم خارجی را سری کنید.
