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Hart协议新型电磁流量计现场总线通讯技术的开发

Har协议新型电磁流量计现场总线通讯技术开发:

   现场总线技术作为当今自动化领域技术发展的热点之一,被誉为自动化领域的计算机局域网,它的出现对工业控制技术领域的发展产生了重大的影响。现场总线是指应用在生产现场、在微机化测量控制设备之间实现双向串行多节点数字通信的系统,也称为开放式、数字式、多点通信的底层控制网络n.。

新型hart协议电磁流量计

  现场总线自80年代中期发展至今,已逐渐形成了在特定应用领域具有一定影响力和优势的几大总线技术,如在过程自动化领域有着广泛应用的基金会现场总线FF(Foundation Fieldbus),应用于楼宇自控领域的Lon Works现场总线,适用于加工自动化领域的PROFIBUS现场总线,在离散控制领域有广泛应用的CAN总线技术,以及用于现场智能仪表和控制室设备通信的HART通信协议技术。其中,HART通信协议属于一种现场总线过渡性协议,因其具有模拟信号和数字信号兼容的特性,在目前的智能仪表设计中有着广泛的应用㈨。

  1、现场总线的特点与优势01删

  现场总线打破了传统控制系统的结构形式。由于采用了智能现场设备,能够把原有集散控制系统中处于控制室的控制模块、各输入输出模块置入现场设备,加上现场设备具有通信能力,现场的测量变送仪表可以与阀门等实行机构直接传送信号,因而控制系统功能能够不依赖控制室的计算机或控制仪表,直接在现场完成,实现彻底的分散控制。现场总线具有以下特点: 

  (1)系统的开放性。开放是指对相关标准的一致性、公开性,强调对标准的共识与遵从。

  (2)互可操作性与互用性。互可操作性是指实现瓦连设备、系统间的信息传递与沟通; 而互用性则意味着不同牛产厂家性能类似的设备可实现相互替换。7 

  (3)现场设备的智能化与功能自治性。它将传感器、补偿计算与控制等功能分散到现场设备中完成,并可随时诊断设备的运行状态。

  (4)系统结构的高度分散性。现场总线已构成一种全分散型控制系统的体系结构,从根本上改变了现有集中与分散相结合的集散控制系统,简化了系统结构,提高了可靠性。

  (5)对现场环境的适应性。作为工厂网络底层的现场总线,是专为现场环境而设计的, 可支撑双绞线、同轴电缆、光缆、电力线等,具有较强的抗干扰能力,能采用两线制实现供电与通信,并可满足本质安全要求、防爆要求等。

  由于现场总线的以上特点,特别是现场总线系统结构的简化,使控制系统从设计、安装、投运到正常生产运行及检修维护,都体现出优越性。其优势主要表现在以下几个方面: 

  (1)节省硬件数量与投资。由于现场总线系统中的现场智能设备能直接实行多种传感控制报警和计算功能,因而减少了变送器的数量,不再需要单独的调节器、计算单元等。而且它还可以用工控Pc机作为操作站,从而节省了一大笔硬件投资,并可减少控制室的占地面积。

  (2)节省安装费用。现场总线系统的接线十分简单,一对双绞线或一条电缆通常可挂接多个设备,因而节省了安装设备的投资,也减少了设计安装的工作量。

  (3)节省维护资金。由于现场控制设备具有白诊断与简单故障处理的能力,可通过数字通讯将相关的诊断维护信息送往控制室,用户能尽早地分析故障原因并快速排除,缩短了维护停工时间,同时由于系统结构简化减少了维护工作量。

 (4)用户具有高度的系统集成丰动权。用户可以自由选择不同厂家所提供的设备来集成系统,避免因选择某一品牌的产品而被限制了设备的选择范围,使系统集成过程中的主动权牢牢掌握在用户手中。

  (5)提高了系统的准确性与可靠性。由于现场总线设备的智能化、数字化,与模拟信号相比,它从根本上提高了测量与控制的精确度,减少了传送误差。同时,由于系统的结构简化,设备与连线减少,现场仪表内部功能增强,减少了信号的往返传输,提高了系统的工作可靠性。此外,由于它的设备标准化,功能模块化,因而还具有设计简单,易于重构等优点。

  2、HART现场仪表“1 

  HART现场仪表是一种将HART通信协议引入智能仪表开发中,通过软硬件设计使系统具有与上位机远程通信功能的智能仪表。这种仪表能够提供比传统模拟仪表更高的精度, 同时由于HART通信方式的引入,它被赋予了更多的先进控制功能: 

  (1)数字通信方式使现场仪表能保留附加信息,在需要的时候读出。附加信息可以是与过程量有关的信息,也可以是反映现场仪表本身状态的信息。而这些信息可以包括与维护有关的活动记录(例如最近一次标定的日期),用来自仪表本身的最新消息,使构成仪表自动化管理系统成为可能。

  (2)以数字通信方式读取测量值,这使一台仪表(工作在多传感器模式下)可以提供一种以上的测量值(例如,一台质量流量变送器,可将质量流量、过程温度、密度和总质量流量的测量值反映到一条报文中)。在一定温度范围内,仪表品种单一的趋势成为可能。

  (3)对于部分HART现场仪表,PID控制功能被嵌入变送器,变送器的输出直接送到实行器(不经过控制器和调节器),在现场形成闭环控制,真正实现了分散控制。

  (4)在检测的同时,可以检查现场仪表的运行状态,完成故障诊断,从而简化仪表维护作业,提高安全性

   现场总线技术作为当今自动化领域技术发展的热点之一,被誉为自动化领域的计算机局域网,它的出现对工业控制技术领域的发展产生了重大的影响。现场总线是指应用在生产现场、在微机化测量控制设备之间实现双向串行多节点数字通信的系统,也称为开放式、数字式、多点通信的底层控制网络n.。

  现场总线自80年代中期发展至今,已逐渐形成了在特定应用领域具有一定影响力和优势的几大总线技术,如在过程自动化领域有着广泛应用的基金会现场总线FF(Foundation Fieldbus),应用于楼宇自控领域的Lon Works现场总线,适用于加工自动化领域的PROFIBUS现场总线,在离散控制领域有广泛应用的CAN总线技术,以及用于现场智能仪表和控制室设备通信的HART通信协议技术。其中,HART通信协议属于一种现场总线过渡性协议,因其具有模拟信号和数字信号兼容的特性,在目前的智能仪表设计中有着广泛的应用㈨。

  1、现场总线的特点与优势01删

  现场总线打破了传统控制系统的结构形式。由于采用了智能现场设备,能够把原有集散控制系统中处于控制室的控制模块、各输入输出模块置入现场设备,加上现场设备具有通信能力,现场的测量变送仪表可以与阀门等实行机构直接传送信号,因而控制系统功能能够不依赖控制室的计算机或控制仪表,直接在现场完成,实现彻底的分散控制。现场总线具有以下特点: 

  (1)系统的开放性。开放是指对相关标准的一致性、公开性,强调对标准的共识与遵从。

  (2)互可操作性与互用性。互可操作性是指实现瓦连设备、系统间的信息传递与沟通; 而互用性则意味着不同牛产厂家性能类似的设备可实现相互替换。 

  (3)现场设备的智能化与功能自治性。它将传感器、补偿计算与控制等功能分散到现场设备中完成,并可随时诊断设备的运行状态。

  (4)系统结构的高度分散性。现场总线已构成一种全分散型控制系统的体系结构,从根本上改变了现有集中与分散相结合的集散控制系统,简化了系统结构,提高了可靠性。

  (5)对现场环境的适应性。作为工厂网络底层的现场总线,是专为现场环境而设计的, 可支撑双绞线、同轴电缆、光缆、电力线等,具有较强的抗干扰能力,能采用两线制实现供电与通信,并可满足本质安全要求、防爆要求等。

  由于现场总线的以上特点,特别是现场总线系统结构的简化,使控制系统从设计、安装、投运到正常生产运行及检修维护,都体现出优越性。其优势主要表现在以下几个方面: 

  (1)节省硬件数量与投资。由于现场总线系统中的现场智能设备能直接实行多种传感控制报警和计算功能,因而减少了变送器的数量,不再需要单独的调节器、计算单元等。而且它还可以用工控Pc机作为操作站,从而节省了一大笔硬件投资,并可减少控制室的占地面积。

  (2)节省安装费用。现场总线系统的接线十分简单,一对双绞线或一条电缆通常可挂接多个设备,因而节省了安装设备的投资,也减少了设计安装的工作量。

  (3)节省维护资金。由于现场控制设备具有白诊断与简单故障处理的能力,可通过数字通讯将相关的诊断维护信息送往控制室,用户能尽早地分析故障原因并快速排除,缩短了维护停工时间,同时由于系统结构简化减少了维护工作量。

  (4)用户具有高度的系统集成丰动权。用户可以自由选择不同厂家所提供的设备来集成系统,避免因选择某一品牌的产品而被限制了设备的选择范围,使系统集成过程中的主动权牢牢掌握在用户手中。

  (5)提高了系统的准确性与可靠性。由于现场总线设备的智能化、数字化,与模拟信号相比,它从根本上提高了测量与控制的精确度,减少了传送误差。同时,由于系统的结构简化,设备与连线减少,现场仪表内部功能增强,减少了信号的往返传输,提高了系统的工作可靠性。此外,由于它的设备标准化,功能模块化,因而还具有设计简单,易于重构等优点。

  2、HART现场仪表“1 

  HART现场仪表是一种将HART通信协议引入智能仪表开发中,通过软硬件设计使系统具有与上位机远程通信功能的智能仪表。这种仪表能够提供比传统模拟仪表更高的精度, 同时由于HART通信方式的引入,它被赋予了更多的先进控制功能: 

  (1)数字通信方式使现场仪表能保留附加信息,在需要的时候读出。附加信息可以是与过程量有关的信息,也可以是反映现场仪表本身状态的信息。而这些信息可以包括与维护有关的活动记录(例如最近一次标定的日期),用来自仪表本身的最新消息,使构成仪表自动化管理系统成为可能。

  (2)以数字通信方式读取测量值,这使一台仪表(工作在多传感器模式下)可以提供一种以上的测量值(例如,一台质量流量变送器,可将质量流量、过程温度、密度和总质量流量的测量值反映到一条报文中)。在一定温度范围内,仪表品种单一的趋势成为可能。

  (3)对于部分HART现场仪表,PID控制功能被嵌入变送器,变送器的输出直接送到实行器(不经过控制器和调节器),在现场形成闭环控制,真正实现了分散控制。

  (4)在检测的同时,可以检查现场仪表的运行状态,完成故障诊断,从而简化仪表维护作业,提高安全性。

 


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