智慧型變送器的通訊協議及常見問題

2022-09-23 07:48:04 字數 1433 閱讀 7332

智慧型變送器的可靠性與穩定性非常高,但經常遇到通訊方面的問題。由於智慧型變送器誕生時國際上沒有制定出統一的通訊協議標準,所以各生產廠家生產的變送器用的通訊協議不盡相同。典型的如honeywell的st3000用的是de協議,fisher-rosement的3051用的是hart協議,橫河川儀的eja系列為brain(布朗)協議/hart協議,還有遵循現場匯流排通訊標準的全數字式智慧型變送器。

影響智慧型變送器現場不通訊的因素主要有高頻電磁波干擾;因電纜太長、電纜的分布電容超過了網路限制,及負載電阻較低等。各協議的特點及可能伴生的通訊問題如下。

1 hart協議

hart(highway addressable remote transducer)是基於貝爾202通訊標準的移頻鍵控(fsk)技術[2],通過在4~20ma電流上疊加頻率訊號實現數字通訊。2個不同頻率:1200 hz和2200h:

代表「0」和「1」,以正弦波的形式疊加在4~20ma直流訊號上,因這些正弦波的平均值為零,所以不產生直流分量,不會對4~20rna過程訊號產生影響,它是在不中斷傳輸訊號的情況下完成了真正的同步通訊。

中山化工****曾現場應用了幾台hart協議的3051變送器和1臺渦街流量計,投運後均出現異常,撤回到車間校驗,儀表通訊及工作正常。經細緻檢查,發現裝置中執行了60 hz的電機、幫浦,為適應50 hz的電源,採用了大量的變頻器,而變頻器的載波頻率大都組態設定為2000 hz,這個頻率正好與hart通訊頻率接近,從而影響了智慧型變送器的正常工作。採取增大儀表電纜與動力電纜槽架的改造措施後問題得到解決[3]。

另外在智慧型變送器和連線的附近使用發報機也會影響正常通訊與工作。

2 de協議

de協議是以脈衝電流的多少來代表「1」和「0」的,數碼訊號和模擬訊號是分開傳輸的,當傳送數碼訊號時,模擬訊號須中斷[1]。hart通訊頻率較高(約1~2 khz),要求網路的時間常數不大於0.65μs,這樣hart通訊裝置及網路的最大電容限制了通訊的最大距離,一般為不大於400m。

而de協議通訊頻率較低,網路的最大時間常數為104μs,允許的電纜分布電容比hart協議寬的多,所以,就會出現同一套裝置中用de通訊協議的儀表通訊正常而用hart協議的智慧型變送器卻不能通訊的現象。對於具有hart協議的變送器如果通訊距離確實需要足夠長,可以用電容較低的交聯電纜。

3 現場匯流排通訊協議

iec(國際電工委員會)對現場匯流排(fieldbus)的定義是「安裝在製造和過程區域的現場裝置與控制室內的自動控制裝置之間的數字式、序列、多點通訊的資料匯流排稱為現場匯流排。」它是一種全數位化、雙向、序列、多站的通訊網路,一對導線上可傳輸多種

資訊。純數字的現場匯流排智慧型變送器,是根據現場匯流排通訊協議開發出來的一種變送器。它已不是傳統意義上的變送器,而是同時起著變送、控制和通訊的作用。

在整個控制系統中,每台變送器都是乙個網路接點。使用現場匯流排後,自控系統的配線、安裝、除錯和維護等方面的費用可以大大降低,隨著現場匯流排控制系統(fcs)的發展應用,作為現場匯流排控制系統基礎的現場匯流排智慧型變送器必將被廣泛應用。

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