儀器儀表
4、智能變送器的通訊協(xié)議及常見問題
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題。由于智能變送器誕生時國際上沒有制定出統(tǒng)一的通信協(xié)議標準，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Braun（布朗）協(xié)議，還有遵循現(xiàn)場總線通信標準的全數(shù)字式智能變送器。影響智能變送器現(xiàn)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(wǎng)絡(luò)限制，及負載電阻較低等。各協(xié)議的特點及可能伴生的通訊問題如下：
4.1 HART協(xié)議
HART（Highway Addressable Remote Transducer）是基于貝爾202通訊標準的移頻鍵控（FSK）技術(shù)，通過在4～20mA電流上疊加頻率信號實現(xiàn)數(shù)字通訊。2個不同頻率：1200Hz和2200Hz：代表“0”和“1”，以正弦波的形式疊加在4～20mA直流信號上，因這些正弦波的平均值為零，所以不產(chǎn)生直流分量，不會對4～20mA過程信號產(chǎn)生影響，它是在不中斷傳輸信號的情況下完成了真正的同步通訊。
中山化工有限公司曾現(xiàn)場應(yīng)用了幾臺HART協(xié)議的3051變送器和1臺渦街流量計，投運后均出現(xiàn)異常，撤回到車間校驗，儀表通訊及工作正常。經(jīng)細致檢查，發(fā)現(xiàn)裝置中運行了60Hz的電機、泵，為適應(yīng)50Hz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2000Hz，這個頻率正好與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力電纜槽架的改造措施后問題得到解決。另外在智能變送器和連線的附近使用發(fā)報機也會影響正常通訊與工作。
4.2 DE協(xié)議
DE協(xié)議是以脈沖電流的多少來代表“1”和“0”的，數(shù)字信號和模擬信號是分開傳輸?shù)模攤魉蛿?shù)字信號時，模擬信號須中斷。HART通訊頻率較高（約1～2kHz），要求網(wǎng)絡(luò)的時間常數(shù)不大于0.65μs，這樣HART通訊設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)的最大電容限制了通訊的最大距離，一般為不大于400m。而DE協(xié)議通訊頻率較低，網(wǎng)絡(luò)的最大時間常數(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。對于具有HART協(xié)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(lián)電纜。
4.3 現(xiàn)場總線通訊協(xié)議
IEC（國際電工委員會）對現(xiàn)場總線（Fieldbus）的定義是“安裝在制造和過程區(qū)域的現(xiàn)場裝置與控制室內(nèi)的自動控制裝置之間的數(shù)字式、串行、多點通信的數(shù)據(jù)總線稱為現(xiàn)場總線。”它是一種全數(shù)字化、雙向、串行、多站的通信網(wǎng)絡(luò)，一對導(dǎo)線上可傳輸多種信息。純數(shù)字的現(xiàn)場總線智能變送器，是根據(jù)現(xiàn)場總線通信協(xié)議開發(fā)出來的一種變送器。它已不是傳統(tǒng)意義上的變送器，而是同時起著變送、控制和通信的作用。在整個控制系統(tǒng)中，每臺變送器都是一個網(wǎng)絡(luò)接點。使用現(xiàn)場總線后，自控系統(tǒng)的配線、安裝、調(diào)試和維護等方面的費用可以大大降低，隨著現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS）的發(fā)展應(yīng)用，作為現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)基礎(chǔ)的現(xiàn)場總線智能變送器必將被廣泛應(yīng)用。
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（月雪）