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智能变送器的可靠性与稳定性非常高,但经常遇到通讯方面的问题。由于智能变送器诞生时国际上没有制定出统一的通信协议标准,所以各生产厂家生产的变送器用的通信协议不尽相同。典型的如Honeywell的ST3000用的是DE协议,Fisher-Rosement的3051用的是HART协议,横河川仪的EJA系列为Brain(布朗)协议/HART协议,还有遵循现场总线通信标准的全数字式智能变送器。影响智能变送器现场不通讯的因素主要有高频电磁波干扰;因电缆太长、电缆的分布电容超过了网络限制,及负载电阻较低等。各协议的特点及可能伴生的通讯问题如下。
1 HART协议
HART(Highway Addressable Remote Transducer)是基于贝尔202通讯标准的移频键控(FSK)技术[2],通过在4~20mA电流上叠加频率信号实现数字通讯。2个不同频率:1200 Hz和2200H:代表“0”和“1”,以正弦波的形式叠加在4~20mA直流信号上,因这些正弦波的平均值为零,所以不产生直流分量,不会对4~20rnA过程信号产生影响,它是在不中断传输信号的情况下完成了真正的同步通讯。
中山化工有限公司曾现场应用了几台HART协议的3051变送器和1台涡街流量计,投运后均出现异常,撤回到车间校验,仪表通讯及工作正常。经细致检查,发现装置中运行了60 Hz的电机、泵,为适应50 Hz的电源,采用了大量的变频器,而变频器的载波频率大都组态设置为2000 Hz,这个频率正好与HART通讯频率接近,从而影响了智能变送器的正常工作。采取增大仪表电缆与动力电缆槽架的改造措施后问题得到解决[3]。另外在智能变送器和连线的附近使用发报机也会影响正常通讯与工作。
2 DE协议
DE协议是以脉冲电流的多少来代表“1”和“0”的,数字信号和模拟信号是分开传输的,当传送数字信号时,模拟信号须中断[1]。HART通讯频率较高(约1~2 kHz),要求网络的时间常数不大于0.65μs,这样HART通讯设备及网络的最大电容限制了通讯的最大距离,一般为不大于400m。而DE协议通讯频率较低,网络的最大时间常数为104μs,允许的电缆分布电容比HART协议宽的多,所以,就会出现同一套装置中用DE通讯协议的仪表通讯正常而用HART协议的智能变送器却不能通讯的现象。对于具有HART协议的变送器如果通讯距离确实需要足够长,可以用电容较低的交联电缆。
3 现场总线通讯协议
IEC(国际电工委员会)对现场总线(Fieldbus)的定义是“安装在制造和过程区域的现场装置与控制室内的自动控制装置之间的数字式、串行、多点通信的数据总线称为现场总线。”它是一种全数字化、双向、串行、多站的通信网络,一对导线上可传输多种信息。纯数字的现场总线智能变送器,是根据现场总线通信协议开发出来的一种变送器。它已不是传统意义上的变送器,而是同时起着变送、控制和通信的作用。在整个控制系统中,每台变送器都是一个网络接点。使用现场总线后,自控系统的配线、安装、调试和维护等方面的费用可以大大降低,随着现场总线控制系统(FCS)的发展应用,作为现场总线控制系统基础的现场总线智能变送器必将被广泛应用。
在安装使用前应详细阅读产品样本及使用说明书,安装时压力接口不能泄露,确保量程及接线正确。压力传感器及变送器的外壳一般需接地,信号电缆线不得与动力电缆混合铺设,传感器及变送器周围应避免有强电磁干扰。传感器及变送器在使用中应按行业规定进行周期检定。
压力变送器选用必知参数
压力变送器用于测量液体、气体或蒸汽的液位、密度和压力,然后转变成4~20mA DC信号输出。而智能型压力变送器可与HART手操器相互通讯,通过它进行设定,监控或与上位机组成现场监控系统。购买压力变送器必须知道以下几个参数。
一、接液材质
我们要考虑的是压力变送器所测量的介质,一般的压力变送器的接触介质部分的材质采用的是316不锈钢,如果你的介质对316不锈钢没有腐蚀性,那么基本上所有的压力变送器都适合你对介质压力的测量.
如果你的介质对316不锈钢有腐蚀性,那么我们就要采用化学密封,这样不但起到可以测量介质的压力,也可以有效的阻止介质与压力变送器的接液部分的接触,从而起到保护压力变送器,延长了压力变送器的寿命.
二、精度等级
每一种电子式的测量计都会有精度误差的,但是由于各个国家所标的精度等级是不一样的,比如,中国和美国等国家标的精度是传感器在线性度最好的部分,也就是我们通常所说的测量范围的10%到90%之间的精度;而欧洲标的精度则是线性度最不好的部分,也就是我们通常所说的测量反的0到10%以及90%到100%之间的精度.如欧洲标的精度为1%,则在中国标的精度就为0.5%。
三、量程范围
一般传感器测量的最大范围为传感器的满量程70%是最好的,也就是现在要测量70bar的压力,我们选压力变送器的量程应该选100bar.
四、输出信号
现阶段由于各种采集的需要,当前市场上压力变送器的输出信号有很多种,主要4~20mA,0~20mA,0~10V,0~5V等等,但是比较常用的是4~20mA和0~10V两种,在我上面举的这些输出信号中,只有4~20mA为两线制(我们所说的输出为几线制不包含接地或屏蔽线),其他的均为三线制.
五、介质温度
由于压力变送器的信号是通过电子线路部分转换的,所以一般情况下,压力变送器的测量介质温度为-30到+100度,如果温度过高,我们一般采用的是冷凝弯来冷却介质,这样相对让厂家特地为你生产一个耐高温的压力变送器的成本会降低很多.
六、测量介质
一般我们测量的是相对比较清洁的流体,我们就直接采用标准的压力变送器就可以了,如果你所测量的介质是易结晶的或粘稠的,我们一般采用的是外置膜片的或和化学密封共同使用,这样会有效的阻止介质堵住压力测量孔.
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