智能壓力變送器通訊協(xié)議

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Brain(布朗)協(xié)議/HART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。

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[2]，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: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4~20rnA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60 Hz的電機、泵，為適應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)設置為2000 Hz，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[3]。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。

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)?，當傳送?shù)字信號時，模擬信號須中斷[1]。HART通訊頻率較高(約1~2 kHz)，要求網(wǎng)絡的時間常數(shù)不大于0.65μs，這樣HART通訊設備及網(wǎng)絡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。

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，一對導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)絡接點。使用現(xiàn)場總線后，自控系統(tǒng)的配線、安裝、調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)展應用，作為現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)基礎的現(xiàn)場總線智能變送器必將被廣泛應用。

智能壓力變送器具有反向極性和限流保護;激光調阻溫度補償，范圍寬，抗腐蝕，適于多種介質;過載及抗干擾能力強，性能穩(wěn)定;獨特顯示表頭設計，可以選配模擬、數(shù)字顯示表頭;零點和滿量程可通過手操器調節(jié)，量程遷移范圍寬。

零點和量程調節(jié)

變送器的零點和量程調節(jié)可以通過變送器本身的按鍵進行現(xiàn)場調節(jié);也可以通過手持終端遠程調節(jié)。具體方法是:加零點壓力并穩(wěn)定后，同時按住Z和S鍵(Z為零點調節(jié)，S為量程調節(jié))5秒鐘松開，按Z鍵2秒調節(jié)零點，加滿程壓力并穩(wěn)定后，按S鍵2秒調節(jié)滿程。注:零點校準調節(jié)范圍為壓力量程的±8%，量程校準范圍為壓力量程的30%~100%，連續(xù)可調。調節(jié)完畢后，蓋好密封蓋并擰緊。

特點

八大特點

智能壓力變送器由傳感器技術與微電子技術結合形成的智能型變送器，因其在功能、精度、可靠性、維護、組態(tài)上較常規(guī)模擬變送器有很大提高，現(xiàn)階段已被廣泛應用。變送器的智能化主要表現(xiàn)為具有自我監(jiān)測、遠程通訊的能力，及因采用微機械電子加工技術、超大規(guī)模的專用集成電路(ASIC)和表面安裝技術，而使變送器具有高可靠性、量程范圍寬及穩(wěn)定的溫壓補償性能。

智能壓力變送器是把帶隔離的硅壓阻式壓力敏感元件封裝于不銹鋼殼體內制作而成。它能將感受到的液體或氣體壓力轉換成標準的電信號對外輸出，廣泛應用于供/排水、熱力、石油、化工、冶金等工業(yè)過程現(xiàn)場測量和控制。

智能壓力變送器一般是由傳感器、微處理器、存儲器及模數(shù)、數(shù)模轉換器組成。傳感器用來檢測被測量的信號，其所用材料因廠家而異。橫河EJA為硅諧振式，把被測參數(shù)轉換為硅梁的振動頻率;ST300的傳感器是擴散硅復合半導體式，把被測參數(shù)轉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，通過測電容來獲得被測的差壓或壓力值，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，負責對數(shù)據(jù)的綜合運算處理，如對檢測信號線性化、量程重調、函數(shù)運算、工作單位換算及診斷與通訊功能。存儲器用來存貯供微處理器調用的各種常數(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)模轉換器是將模擬信號與數(shù)字信號進行相互轉換，傳感器的檢測信號到微處理器須用模數(shù)轉換器，微處理器輸出4~20mA信號須用數(shù)模轉換器。智能變送器需要輸出一路數(shù)字信號與DCS進行通訊，并附有一智能現(xiàn)場通訊器(SFC)或稱手操器來與變送器通訊。此外，智能變送器備有后備電源，以免停電時存儲器內數(shù)據(jù)丟失。

(零基準校驗范圍，參考條件下，硅油充液，316 L不銹鋼隔離膜片。)

1.1. 參考精度

1.2. 穩(wěn)定性

1.3. 環(huán)境溫度影響

1.4. 振動影響

在任意軸向上，200Hz下振動影響為±0.05%URL/g

1.5. 電源影響

小于±0.005%輸出量程/伏特。

1.6. 負載影響:

沒有負載影響，除非電源電壓有變化。

1.7. 電磁干擾/射頻干擾(EMI/RFI影響)

由20至1000MHz，場強達至30V/M時，輸出漂移小于±0.1%量程。

1.8. 安裝位置影響

零點漂移至多為±0.25kPa。所有的零點漂移

都可修正掉;對量程無影響。

2.1. 測量范圍:0-0.125-41370KPa

2.2. 零點與量程

2.3. 零點正、負遷移

零點負遷移時，量程下限必須大于或等于-URL;零點正遷移時，量程上限必須小于或等于+URL。校驗量程必須大于或等于最小量程。

2.4. 輸出

數(shù)字、智能:

4~20mA DC，用戶可選擇線性或平方根輸出。數(shù)字過程變量疊加在4~20mA 信號上，可供采用HART協(xié)議的上位機使用

代號 品種

DR 微差壓變送器

DP 差壓變送器

HP 高靜壓差壓變送器

AP 絕對壓力變送器

GP 壓力變送器

LT 法蘭式液位變送器

DP/GP 遠傳差壓、壓力變送器

代號 量程范圍

2 0-0.1~1KPa

3 0-1~6KPa

4 0-6~40KPa

5 0-40~250KPa

6 0-0.16~1MPa

7 0-0.4~2.5MPa

8 0-1.6~10MPa

9 0-4~25MPa

0 0-6~40MPa

代號 功能

N 非智能型(4~20mA輸出)

S 智能型(HART協(xié)議)

代號 靜壓Mpa

A 1

B 4

C 10

E 25

F 35

在安裝使用前應詳細閱讀產(chǎn)品樣本及使用說明書，安裝時壓力接口不能泄露，確保量程及接線正確。壓力傳感器及變送器的外殼一般需接地，信號電纜線不得與動力電纜混合鋪設，傳感器及變送器周圍應避免有強電磁干擾。傳感器及變送器在使用中應按行業(yè)規(guī)定進行周期檢定。

壓力變送器選用必知參數(shù)

壓力變送器用于測量液體、氣體或蒸汽的液位、密度和壓力，然后轉變成4~20mA DC信號輸出。而智能型壓力變送器可與HART手操器相互通訊，通過它進行設定，監(jiān)控或與上位機組成現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)。購買壓力變送器必須知道以下幾個參數(shù)。

一、接液材質

我們要考慮的是壓力變送器所測量的介質，一般的壓力變送器的接觸介質部分的材質采用的是316不銹鋼，如果你的介質對316不銹鋼沒有腐蝕性，那么基本上所有的壓力變送器都適合你對介質壓力的測量.

如果你的介質對316不銹鋼有腐蝕性，那么我們就要采用化學密封，這樣不但起到可以測量介質的壓力，也可以有效的阻止介質與壓力變送器的接液部分的接觸，從而起到保護壓力變送器，延長了壓力變送器的壽命.

二、精度等級

每一種電子式的測量計都會有精度誤差的，但是由于各個國家所標的精度等級是不一樣的，比如，中國和美國等國家標的精度是傳感器在線性度最好的部分，也就是我們通常所說的測量范圍的10%到90%之間的精度;而歐洲標的精度則是線性度最不好的部分，也就是我們通常所說的測量反的0到10%以及90%到100%之間的精度.如歐洲標的精度為1%，則在中國標的精度就為0.5%。

三、量程范圍

一般傳感器測量的最大范圍為傳感器的滿量程70%是最好的，也就是現(xiàn)在要測量70bar的壓力，我們選壓力變送器的量程應該選100bar.

四、輸出信號

現(xiàn)階段由于各種采集的需要，當前市場上壓力變送器的輸出信號有很多種，主要4~20mA,0~20mA,0~10V,0~5V等等，但是比較常用的是4~20mA和0~10V兩種，在我上面舉的這些輸出信號中，只有4~20mA為兩線制(我們所說的輸出為幾線制不包含接地或屏蔽線)，其他的均為三線制.

五、介質溫度

由于壓力變送器的信號是通過電子線路部分轉換的，所以一般情況下，壓力變送器的測量介質溫度為-30到+100度，如果溫度過高，我們一般采用的是冷凝彎來冷卻介質，這樣相對讓廠家特地為你生產(chǎn)一個耐高溫的壓力變送器的成本會降低很多.

六、測量介質

一般我們測量的是相對比較清潔的流體，我們就直接采用標準的壓力變送器就可以了，如果你所測量的介質是易結晶的或粘稠的，我們一般采用的是外置膜片的或和化學密封共同使用，這樣會有效的阻止介質堵住壓力測量孔.

FG300HART協(xié)議智能壓力變送器，選用多種傳感器芯片(擴散硅、陶瓷電容)組件和高品質的集成電路組裝而成，它具有高品質、低價位、能適應各種工業(yè)應用的特點，主體電路工藝材料先進，密封固化與外部完全隔離，能滿足防潮、防水、防爆、防腐、防塵等惡劣工況的要求，選用不同的過程連接件可對強腐性的介質、高低溫介質、粘稠介質進行準確測量。

FG300HART協(xié)議智能壓力變送器可廣泛應用于石油、化工、鋼鐵、電力、建材、紡織、制藥、食品、氣體、科學實驗和軍工等各個領域，實現(xiàn)對各工藝點壓力的計量、監(jiān)視和控制。

菲格瑞思壓力變送器，分普通和智能型兩種，普通型提供標準的直流4-20mA信號輸出，智能型除可選HART通信之外，也可選RS485接口，它用編程軟件調整變送器零點和量程等參數(shù)。