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Hart協議新型電磁流量計現場總線通訊技術的開發
Har協議新型電磁流量計現場總線通訊技術開發:
   現場總線技術作爲當今自動化領域技術發展的熱點之一,被譽爲自動化領域的計算機局域網,它的出現對工業控制技術領域的發展産生了重大的影響。現場總線是指應用在生産現場、在微機化測量控制設備之間實現雙向串行多節點數字通信的系統,也稱爲開放式、數字式、多點通信的底層控制網絡n.。
新型hart協議電磁流量計
  現場總線自80年代中期發展至今,已逐漸形成了在特定應用領域具有一定影響力和優勢的幾大總線技術,如在過程自動化領域有著廣泛應用的基金會現場總線FF(Foundation Fieldbus),應用于樓宇自控領域的Lon Works現場總線,適用于加工自動化領域的PROFIBUS現場總線,在離散控制領域有廣泛應用的CAN總線技術,以及用于現場智能儀表和控制室設備通信的HART通信協議技術。其中,HART通信協議屬于一種現場總線過渡性協議,因其具有模擬信號和數字信號兼容的特性,在目前的智能儀表設計中有著廣泛的應用㈨。
  1、現場總線的特點與優勢01刪
  現場總線打破了傳統控制系統的結構形式。由于采用了智能現場設備,能夠把原有集散控制系統中處于控制室的控制模塊、各輸入輸出模塊置入現場設備,加上現場設備具有通信能力,現場的測量變送儀表可以與閥門等執行機構直接傳送信號,因而控制系統功能能夠不依賴控制室的計算機或控制儀表,直接在現場完成,實現徹底的分散控制。現場總線具有以下特點: 
  (1)系統的開放性。開放是指對相關標准的一致性、公開性,強調對標准的共識與遵從。
  (2)互可操作性與互用性。互可操作性是指實現瓦連設備、系統間的信息傳遞與溝通; 而互用性則意味著不同牛産廠家性能類似的設備可實現相互替換。7 
  (3)現場設備的智能化與功能自治性。它將傳感器、補償計算與控制等功能分散到現場設備中完成,並可隨時診斷設備的運行狀態。
  (4)系統結構的高度分散性。現場總線已構成一種全分散型控制系統的體系結構,從根本上改變了現有集中與分散相結合的集散控制系統,簡化了系統結構,提高了可靠性。
  (5)對現場環境的適應性。作爲工廠網絡底層的現場總線,是專爲現場環境而設計的, 可支持雙絞線、同軸電纜、光纜、電力線等,具有較強的抗幹擾能力,能采用兩線制實現供電與通信,並可滿足本質安全要求、防爆要求等。
  由于現場總線的以上特點,特別是現場總線系統結構的簡化,使控制系統從設計、安裝、投運到正常生産運行及檢修維護,都體現出優越性。其優勢主要表現在以下幾個方面: 
  (1)節省硬件數量與投資。由于現場總線系統中的現場智能設備能直接執行多種傳感控制報警和計算功能,因而減少了變送器的數量,不再需要單獨的調節器、計算單元等。而且它還可以用工控Pc機作爲操作站,從而節省了一大筆硬件投資,並可減少控制室的占地面積。
  (2)節省安裝費用。現場總線系統的接線十分簡單,一對雙絞線或一條電纜通常可挂接多個設備,因而節省了安裝設備的投資,也減少了設計安裝的工作量。
  (3)節省維護資金。由于現場控制設備具有白診斷與簡單故障處理的能力,可通過數字通訊將相關的診斷維護信息送往控制室,用戶能盡早地分析故障原因並快速排除,縮短了維護停工時間,同時由于系統結構簡化減少了維護工作量。
 (4)用戶具有高度的系統集成豐動權。用戶可以自由選擇不同廠家所提供的設備來集成系統,避免因選擇某一品牌的産品而被限制了設備的選擇範圍,使系統集成過程中的主動權牢牢掌握在用戶手中。
  (5)提高了系統的准確性與可靠性。由于現場總線設備的智能化、數字化,與模擬信號相比,它從根本上提高了測量與控制的***度,減少了傳送誤差。同時,由于系統的結構簡化,設備與連線減少,現場儀表內部功能增強,減少了信號的往返傳輸,提高了系統的工作可靠性。此外,由于它的設備標准化,功能模塊化,因而還具有設計簡單,易于重構等優點。
  2、HART現場儀表“1 
  HART現場儀表是一種將HART通信協議引入智能儀表開發中,通過軟硬件設計使系統具有與上位機遠程通信功能的智能儀表。這種儀表能夠提供比傳統模擬儀表更高的精度, 同時由于HART通信方式的引入,它被賦予了更多的先進控制功能: 
  (1)數字通信方式使現場儀表能保留附加信息,在需要的時候讀出。附加信息可以是與過程量有關的信息,也可以是反映現場儀表本身狀態的信息。而這些信息可以包括與維護有關的活動記錄(例如***近一次標定的日期),用來自儀表本身的***新消息,使構成儀表自動化管理系統成爲可能。
  (2)以數字通信方式讀取測量值,這使一台儀表(工作在多傳感器模式下)可以提供一種以上的測量值(例如,一台質量流量變送器,可將質量流量、過程溫度、密度和總質量流量的測量值反映到一條報文中)。在一定溫度範圍內,儀表品種單一的趨勢成爲可能。
  (3)對于部分HART現場儀表,PID控制功能被嵌入變送器,變送器的輸出直接送到執行器(不經過控制器和調節器),在現場形成閉環控制,真正實現了分散控制。
  (4)在檢測的同時,可以檢查現場儀表的運行狀態,完成故障診斷,從而簡化儀表維護作業,提高安全性
   現場總線技術作爲當今自動化領域技術發展的熱點之一,被譽爲自動化領域的計算機局域網,它的出現對工業控制技術領域的發展産生了重大的影響。現場總線是指應用在生産現場、在微機化測量控制設備之間實現雙向串行多節點數字通信的系統,也稱爲開放式、數字式、多點通信的底層控制網絡n.。
  現場總線自80年代中期發展至今,已逐漸形成了在特定應用領域具有一定影響力和優勢的幾大總線技術,如在過程自動化領域有著廣泛應用的基金會現場總線FF(Foundation Fieldbus),應用于樓宇自控領域的Lon Works現場總線,適用于加工自動化領域的PROFIBUS現場總線,在離散控制領域有廣泛應用的CAN總線技術,以及用于現場智能儀表和控制室設備通信的HART通信協議技術。其中,HART通信協議屬于一種現場總線過渡性協議,因其具有模擬信號和數字信號兼容的特性,在目前的智能儀表設計中有著廣泛的應用㈨。
  1、現場總線的特點與優勢01刪
  現場總線打破了傳統控制系統的結構形式。由于采用了智能現場設備,能夠把原有集散控制系統中處于控制室的控制模塊、各輸入輸出模塊置入現場設備,加上現場設備具有通信能力,現場的測量變送儀表可以與閥門等執行機構直接傳送信號,因而控制系統功能能夠不依賴控制室的計算機或控制儀表,直接在現場完成,實現徹底的分散控制。現場總線具有以下特點: 
  (1)系統的開放性。開放是指對相關標准的一致性、公開性,強調對標准的共識與遵從。
  (2)互可操作性與互用性。互可操作性是指實現瓦連設備、系統間的信息傳遞與溝通; 而互用性則意味著不同牛産廠家性能類似的設備可實現相互替換。 
  (3)現場設備的智能化與功能自治性。它將傳感器、補償計算與控制等功能分散到現場設備中完成,並可隨時診斷設備的運行狀態。
  (4)系統結構的高度分散性。現場總線已構成一種全分散型控制系統的體系結構,從根本上改變了現有集中與分散相結合的集散控制系統,簡化了系統結構,提高了可靠性。
  (5)對現場環境的適應性。作爲工廠網絡底層的現場總線,是專爲現場環境而設計的, 可支持雙絞線、同軸電纜、光纜、電力線等,具有較強的抗幹擾能力,能采用兩線制實現供電與通信,並可滿足本質安全要求、防爆要求等。
  由于現場總線的以上特點,特別是現場總線系統結構的簡化,使控制系統從設計、安裝、投運到正常生産運行及檢修維護,都體現出優越性。其優勢主要表現在以下幾個方面: 
  (1)節省硬件數量與投資。由于現場總線系統中的現場智能設備能直接執行多種傳感控制報警和計算功能,因而減少了變送器的數量,不再需要單獨的調節器、計算單元等。而且它還可以用工控Pc機作爲操作站,從而節省了一大筆硬件投資,並可減少控制室的占地面積。
  (2)節省安裝費用。現場總線系統的接線十分簡單,一對雙絞線或一條電纜通常可挂接多個設備,因而節省了安裝設備的投資,也減少了設計安裝的工作量。
  (3)節省維護資金。由于現場控制設備具有白診斷與簡單故障處理的能力,可通過數字通訊將相關的診斷維護信息送往控制室,用戶能盡早地分析故障原因並快速排除,縮短了維護停工時間,同時由于系統結構簡化減少了維護工作量。
  (4)用戶具有高度的系統集成豐動權。用戶可以自由選擇不同廠家所提供的設備來集成系統,避免因選擇某一品牌的産品而被限制了設備的選擇範圍,使系統集成過程中的主動權牢牢掌握在用戶手中。
  (5)提高了系統的准確性與可靠性。由于現場總線設備的智能化、數字化,與模擬信號相比,它從根本上提高了測量與控制的***度,減少了傳送誤差。同時,由于系統的結構簡化,設備與連線減少,現場儀表內部功能增強,減少了信號的往返傳輸,提高了系統的工作可靠性。此外,由于它的設備標准化,功能模塊化,因而還具有設計簡單,易于重構等優點。
  2、HART現場儀表“1 
  HART現場儀表是一種將HART通信協議引入智能儀表開發中,通過軟硬件設計使系統具有與上位機遠程通信功能的智能儀表。這種儀表能夠提供比傳統模擬儀表更高的精度, 同時由于HART通信方式的引入,它被賦予了更多的先進控制功能: 
  (1)數字通信方式使現場儀表能保留附加信息,在需要的時候讀出。附加信息可以是與過程量有關的信息,也可以是反映現場儀表本身狀態的信息。而這些信息可以包括與維護有關的活動記錄(例如***近一次標定的日期),用來自儀表本身的***新消息,使構成儀表自動化管理系統成爲可能。
  (2)以數字通信方式讀取測量值,這使一台儀表(工作在多傳感器模式下)可以提供一種以上的測量值(例如,一台質量流量變送器,可將質量流量、過程溫度、密度和總質量流量的測量值反映到一條報文中)。在一定溫度範圍內,儀表品種單一的趨勢成爲可能。
  (3)對于部分HART現場儀表,PID控制功能被嵌入變送器,變送器的輸出直接送到執行器(不經過控制器和調節器),在現場形成閉環控制,真正實現了分散控制。
  (4)在檢測的同時,可以檢查現場儀表的運行狀態,完成故障診斷,從而簡化儀表維護作業,提高安全性。
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