HART

Highway Addresable Remote Transducer yang kalau diterjemahkan secara bebas menjadi “device yang jauh letaknya namun dengan alamat yang jelas melalui jalan bebas hambatan dapat mengubah suatu besaran fisis menjadi besaran fisis yang lain”. Terjemahan di atas mungkin terasa kacau dan kurang menunjukkan arti sebenernya dari teknologi HART. HART merupakan protocol komunikasi yang dikembangkan oleh HART Foundation. Kalo anda pernah dengar tentang Ethernet maka itu adalah protokol komunikasi yang dikembangkan XEROX. Juga kalau anda pernah dengar Modbus maka itu adalah protokol komunikasi yang dikembangkan oleh Modicon. Dalam perkembangan teknologi instrumentasi dan kontrol, HART merupakan teknology Hybrid yang menjadi transisi antara teknologi konvensional analog dengan teknologi fieldbus.

HART sebagai protokol komunikasi tentu saja memiliki keunikan yang berbeda dengan protokol komunikasi yang lain. Dengan bahasa yang sederhana dapat dikatakan:

“HART adalah signal analog pada intrumentasi 4-20 mA yang ditumpangi oleh komunikasi digital berbasis frekuensi”

Signal analog 4-20 mA sebagaimana sudah diketahui semua praktisi instrument membawa informasi process variabel dari lapangan ke control system dan juga mengirim manipulated variabel ke lapangan. Keinginan memiliki expanded view terhadap instrument dalam melakukan device identification, diagnostic healthy status dari instrument di lapangan menyebabkan para pakar menciptakan metode komunikasi alternatif yang dapat ditumpangkan pada kabel yang sama dengan signal 4-20 mA. Mode yang dipilih akhirnya dengan menumpangkan frekuensi dengan metode Frequency Shift Keying pada signal instrumentasi 4-20 mA yang frekuensi tersebut akan membawa signal digital.

1200 hz = 1

2200 hz = 0

Metode komunikasi digital dengan kode-kode yang sudah menjadi standart (Is it ASCII code? I don’t know, IT people know better than me) maka informasi tentang Device Identification, Status & Diagnostic Alerts, Calibration information dibawa dari lapangan ke sistem kontrol. Sehingga abnormality device, calibration record dapat diketahui oleh control room. Sedangkan abnormality proses masih tetap merefer ke data proses variabel 4-20 mA.

Bagaimana menumpangkan frekuensi pada signal 4-20 mA?

Ada ilustrasi yang menggambarkan bahwa nilai mA dari data yang dikirim oleh signal 4-20 mA selalu bergetar membentuk gelombang dengan amplitudo yang sangat kecil yang tidak dapat dideteksi oleh multimeter yang biasa digunakan oleh teknisi. Getaran gelombang inilah yang membentuk frekuensi 1200hz atau 2200hz yang artinya membawa bit informasi digital dari lapangan ke controller. Karena saking kecilnya gelombang tersebut maka tidak akan mengganggu nilai mA yang membawa informasi proses variabel.

Berapa amplitudo-nya? Saya belum bisa menjawabnya. Di illustrasi digambarkan amplitudonya adalah 1 mA. Tapi saya masih meragukannya karena distorsi signal 1 mA pada instrument signal 4-20 mA akan sangat mengganggu proses monitoring. Jadi let’s find out how it work.

Handheld yang biasa digunakan untuk melakukan interogate pada instrument berbasis HART adalah Handheld Communicator Rosemount 275 dan 375 sebagai generasi yang lebih baru. Ketika anda masuk ke menu maka anda akan mendapatkan device identification seperti tag no, manufacture; juga device diagnostic seperti travel sensor out limits, sensor malfunction, dll serta juga menu kalibrasi, trim, perubahan range, dll.

Nova Kurniawan

Advertisements

Stroking of SDV, BDV, & On-Off

Ada suatu pernyataan dari seorang kawan expatriat tentang stroke SDV, bahwa stroking time dipengaruhi oleh besar kecilnya tubing pada instrument air supply-nya. Tubing instrument air supply 1/2″ akan memberikan kekuatan stroke yang lebih besar sehingga lebih cepat dibandingkan dengan tubing 1/4″.

Benarkah pernyataan itu? Tampak ada benarnya, tapi terus terang saya meragukan konsepnya. Benar bahwa untuk mengalirkan udara bertekanan ke dalam volume aktuator melalui tubing 1/2″ lebih cepat 2 kalinya dibanding dengan tubing 1/4″.

Stroke pada suatu SDV, BDV, atau On-Off valve bertipe ball valve sangat ditentukan oleh berapa gaya angular yang diberikan kepada stem valve. Gaya angular yang diterima dengan memperhitungkan kelembaman benda dari diam serta gaya gesek menghasilkan total resultan gaya yang akan memutar ball valve dan melakukan travel sebesar 90 degree. Stroking time akan diketahui dari perhitungan fisika. Vendor ball valve tentunya tau betul bagaimana menghitung besar torsi, dan biarkanlah vendor menjadi expertnya tentang hal itu bukan kontraktor.

Kita kembali kepada gaya angular yang menentukan stroking suatu valve. Apa yang mempengaruhi gaya angular itu? Tentu saja adalah gaya dorong yang dihasilkan oleh piston pada actuatornya. Gaya dorong dari piston tergantung dari besar tekanan yang masuk ke piston dan luas penampang cross sectional area tabung piston. Luas penampang piston selalu tetap secara mekanik, besar pressure tergantung tekanan instrument air supply-nya.

Ketika kita menganalisa besar tekanan instrument air supply dengan besar tubing, apakah pernah ada statement bahwa ketika anda menyambung tubing 1/2″ ke instrument air manifold dan menyambung tubing 1/4″ ke manifold yang sama, maka kita mendapat besar tekanan yang berbeda kepada kedua tubing? Tentu saja TIDAK, kedua tubing akan menghasilkan tekanan yang SAMA. Sehingga tidak ada pengaruh perbedaan pressure dengan perbedaan besar tubing.

Tetapi memang harus diakui bahwa waktu untuk build up air pressure melalui tubing 1/2″ tentu lebih cepat dibandingkan dengan waktu build up air pressure melalui tubing 1/4″. Tetapi berapa millisecond kah perbedaan waktunya sehingga harus menjadi perhitungan? Jika kita bandingkan dengan kamampuan kompressor yang jauh lebih besar untuk mengalirkan pressure ke actuator dan seluruh line instrument air supply. Maka perbedaan waktu untuk mendapatkan pressure 6 Barg pada line 1/2″ dan 1/4″ adalah sangat kecil.

Jadi berapapun ukuran tubing anda jika dapat membuild up pressure pada nilai operating air supplynya, let say sekitar 6 Barg, maka kecepatan stroke hanya dipengaruhi oleh resultan gaya angular yang dihasilkan oleh piston. Satuan tekanan adalah Newton per Meter Square yang mempunyai korelasi dengan Pascal. Berapa newton gaya yang dihasilkan ketika tekanan 6 Barg? Lihatlah penampang pistonnya, maka anda akan menghitungnya. Berapa gaya angularnya? Yaahh..itu teorinya, belajar hitung-hitungan seperti anak SMA.

Valve yang besar tentu saja membutuhkan gaya yang lebih besar untuk men-stroke-nya. Padahal pressure instrument air supply adalah sama sekitar 6 Barg. Maka dengan memperbesar piston, gaya yang dihasilkan akan semakin besar. Tapi harus diingat gayanya jangan terlalu besar karena stemnya bisa patah. Vendor valve normalnya menyediakan perhitungan torsi. Sebagai operation atau kontraktor maka kegiatan stroke valve hanya kepada penyedian pressure sekitar 6 Barg dan stroke it dengan energize and de-energize solenoid, hitung opening-closing time, dan membuktikan fail condition sesuai kebutuhan process. And it is enough.

Nova Kurniawan