HART協(xié)議?智能變送器-西安云儀?

智能變送器的可靠性與穩(wěn)定性非常高，但經(jīng)常遇到通訊方面的問(wèn)題。由于智能變送器誕生時(shí)*上沒有制定出統(tǒng)一的通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，所以各生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的變送器用的通信協(xié)議不盡相同。典型的如Honeywell的ST3000用的是DE協(xié)議，F(xiàn)isher-Rosement的3051用的是HART協(xié)議，橫河川儀的EJA系列為Brain(布朗)協(xié)議/HART協(xié)議，還有遵循現(xiàn)場(chǎng)總線通信標(biāo)準(zhǔn)的全數(shù)字式智能變送器。影響智能變送器現(xiàn)場(chǎng)不通訊的因素主要有高頻電磁波干擾;因電纜太長(zhǎng)、電纜的分布電容超過(guò)了網(wǎng)絡(luò)限制，及負(fù)載電阻較低等。各協(xié)議的特點(diǎn)及可能伴生的通題如下。

1 HART協(xié)議

HART(Highway Addressable Remote Transducer)是基于貝爾202通訊標(biāo)準(zhǔn)的移頻鍵控(FSK)技術(shù)[2]，通過(guò)在4~20mA電流上疊加頻率信號(hào)實(shí)現(xiàn)數(shù)字通訊。2個(gè)不同頻率:1200 Hz和2200H:代表"0"和"1"，以正弦波的形式疊加在4~20mA直流信號(hào)上，因這些正弦波的平均值為零，所以不產(chǎn)生直流分量，不會(huì)對(duì)4~20rnA過(guò)程信號(hào)產(chǎn)生影響，它是在不中斷傳輸信號(hào)的情況下完成了真正的同步通訊。
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中山化工有限公司曾現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用了幾臺(tái)HART協(xié)議的3051變送器和1臺(tái)渦街流量計(jì)，投運(yùn)后均出現(xiàn)異常，撤回到車間校驗(yàn)，儀表通訊及工作正常。經(jīng)細(xì)致檢查，發(fā)現(xiàn)裝置中運(yùn)行了60 Hz的電機(jī)、泵，為適應(yīng)50 Hz的電源，采用了大量的變頻器，而變頻器的載波頻率大都組態(tài)設(shè)置為2000 Hz，這個(gè)頻率正好與HART通訊頻率接近，從而影響了智能變送器的正常工作。采取增大儀表電纜與動(dòng)力電纜槽架的改造措施后問(wèn)題得到解決[3]。另外在智能變送器和連線的附近使用發(fā)報(bào)機(jī)也會(huì)影響正常通訊與工作。

2 DE協(xié)議

DE協(xié)議是以脈沖電流的多少來(lái)代表"1"和"0"的，數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)是分開傳輸?shù)?，?dāng)傳送數(shù)字信號(hào)時(shí)，模擬信號(hào)須中斷[1]。HART通訊頻率較高(約1~2 kHz)，要求網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間常數(shù)不大于0.65μs，這樣HART通訊設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)的大電容限制了通訊的大距離，一般為不大于400m。而DE協(xié)議通訊頻率較低，網(wǎng)絡(luò)的大時(shí)間常數(shù)為104μs，允許的電纜分布電容比HART協(xié)議寬的多，所以，就會(huì)出現(xiàn)同一套裝置中用DE通訊協(xié)議的儀表通訊正常而用HART協(xié)議的智能變送器卻不能通訊的現(xiàn)象。對(duì)于具有HART協(xié)議的變送器如果通訊距離確實(shí)需要足夠長(zhǎng)，可以用電容較低的交聯(lián)電纜。

3 現(xiàn)場(chǎng)總線通訊協(xié)議

IEC(*電工委員會(huì))對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線(Fieldbus)的定義是"安裝在制造和過(guò)程區(qū)域的現(xiàn)場(chǎng)裝置與控制室內(nèi)的自動(dòng)控制裝置之間的數(shù)字式、串行、多點(diǎn)通信的數(shù)據(jù)總線稱為現(xiàn)場(chǎng)總線。"它是一種全數(shù)字化、雙向、串行、多站的通信網(wǎng)絡(luò)，一對(duì)導(dǎo)線上可傳輸多種信息。純數(shù)字的現(xiàn)場(chǎng)總線智能變送器，是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)總線通信協(xié)議開發(fā)出來(lái)的一種變送器。它已不是傳統(tǒng)意義上的變送器，而是同時(shí)起著變送、控制和通信的作用。在整個(gè)控制系統(tǒng)中，每臺(tái)變送器都是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接點(diǎn)。使用現(xiàn)場(chǎng)總線后，自控系統(tǒng)的配線、安裝、調(diào)試和維護(hù)等方面的費(fèi)用可以大大降低，隨著現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)(FCS)的發(fā)展應(yīng)用，作為現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)基礎(chǔ)的現(xiàn)場(chǎng)總線智能變送器必將被廣泛應(yīng)用。
智能壓力變送器一般是由傳感器、微處理器、存儲(chǔ)器及模數(shù)、數(shù)模轉(zhuǎn)換器組成。傳感器用來(lái)檢測(cè)被測(cè)量的信號(hào)，其所用材料因廠家而異。橫河EJA為硅諧振式，把被測(cè)參數(shù)轉(zhuǎn)換為硅梁的振動(dòng)頻率;ST300的傳感器是擴(kuò)散硅復(fù)合半導(dǎo)體式，把被測(cè)參數(shù)轉(zhuǎn)換為硅芯片電阻值的變化;1151、3051及富士的FCX-A/C是硅微電容式，通過(guò)測(cè)電容來(lái)獲得被測(cè)的差壓或壓力值，而8600系列智能變送器則為電感式。微處理器是智能變送器的核心，負(fù)責(zé)對(duì)數(shù)據(jù)的綜合運(yùn)算處理，如對(duì)檢測(cè)信號(hào)線性化、量程重調(diào)、函數(shù)運(yùn)算、工作單位換算及診斷與通訊功能。存儲(chǔ)器用來(lái)存貯供微處理器調(diào)用的各種常數(shù)、程序及變送器的組態(tài)等，一般都是可擦寫的。模數(shù)、數(shù)模轉(zhuǎn)換器是將模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換，傳感器的檢測(cè)信號(hào)到微處理器須用模數(shù)轉(zhuǎn)換器，微處理器輸出4~20mA信號(hào)須用數(shù)模轉(zhuǎn)換器。智能變送器需要輸出一路數(shù)字信號(hào)與DCS進(jìn)行通訊，并附有一智能現(xiàn)場(chǎng)通訊器(SFC)或稱手操器來(lái)與變送器通訊。此外，智能變送器備有后備電源，以免停電時(shí)存儲(chǔ)器內(nèi)數(shù)據(jù)丟失。