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HART儀表知識培訓

更新時間:2017年05月26日 所屬類別:知識百科 閱讀量:

20世紀80年代中期,羅斯蒙特公司(Emerson艾默生)提出HART協議 (Highway Addressable Remote Transducer)可尋址遠程變送器數據通道。

HART儀表知識

用于現場智能儀表和控制室設備之間通信;

HART通訊協議不能算作嚴格的現場總線,但它是一項很好的過渡性通訊協議;

1993年,羅斯蒙特將HART協議所有權和 HART標志注冊權轉交給HART通信基金HCF;

盡管HART遲早要被全數字化的現場總線所取代,但HART智能變送器仍會有十年左右的市場。

這項協議是公開的,只要較少的費用即可購買這一標準的全部文件。

HART協議接線說明

HART的基本特點

現場過程檢測儀表一般都采用兩線制環路供電(如壓力變送器),也就是供電電壓為12-48V,而環路中的電流為工業用標準電流4-20mA。因此整個儀表必須保證4mA供電下正常工作。兩線制變送器將傳感器信號變送為4-20mA的電流信號輸出,而且輸出信號線與電源線復用。兩線制變送的突出優點是現場變送器與控制室儀表之間的聯系僅僅使用兩根雙絞線,這兩根雙絞線既是供給變送器工作的電源線,又是信號輸出線,接口線路簡單。

HART協議最突出的特點

HART協議又稱為混合協議,是因為它將模擬量和數字量通信相融合。它既支持4-20mA模擬信號的單變量通信,也可以將附加信息以數字信號的方式進行通信。數字信息以FSK調制方式加載在標準的4-20mA電流回路上。通過采用濾波技術,可以從模擬信號中去除掉數字信號,數字信號并不會影響模擬量信號的傳輸。

因此,HART協議最突出的特點是:數字通信與模擬信號4~20mA兼容,傳輸的信號用調制后的正弦信號疊加在4~20mA的模擬信號上。

HART協議的優點

1、雙向通信:采用模擬量信號只能單向傳送信息,要么是從設備到主機(輸入),要么是從主機到設備(輸出)。而采用HART協議可以雙向傳送數字信息。這突破了以往傳統儀表只能從主機接收控制信號的方式——比如閥門控制,也可以向主機傳遞閥門中的信息狀態。同樣,以往只能把過程變量發送給監控計算機,現在也可以接收諸如組態設置之類的信息。

2、新類型信息:傳統的模擬量和離散量設備只能以單過程變量方式通信——因而很難找到一種簡便的方式判定發送的信息是否有效。采用HART,不但可以獲取過程變量,還可以獲得其他類型的信息。每個HART設備中包括35-40個標準信息項。比如:①設備狀態&診斷報警②過程變量&單位③回路電流&百分比范圍④生產商&設備標簽等

3、多變量儀表:數字通信模式下,一對電纜可以處理多個變量。例如,一個變送器可以處理多個傳感器的輸入。在一臺儀表中中能處理4個過程變量。在任一現場儀表中,HART協議支持256個過程變量。

4、受制于供應商:采用HART時,用戶不會受制于某個特定的供應商或地方“標準”。這是由于HART技術并不屬于某一家公司,也不受一個國家或標準實體單位的控制。實際上,該技術由不受約束的非盈利性單位HART通信基金會管理。

5、多渠道供應:就過程工業而言,HART是目前世界上廣泛采用的協議??梢詮牟煌棠抢铽@取近幾百種采用HART技術的產品。產品種類的齊全意味著HART產品幾乎能夠滿足所有過程應用場合的需要—并且還可以從多個經銷商產品中選擇最適合的一款。

6、可互操作性:完全可互操作性意味著無論是哪個供應商的HART兼容產品和主系統都可以協同工作。為與HART設備實現兼容,一些主系統采用統一表示的指令,更進一步的系統則采用設備描述以理解所有HART信息。

HART能辨認三種不同設備

一、從設備:它能對主設備發出的命令做出響應。是最普遍最基本的設備,它接受與提供帶有測量值或其他數據的數字信號。從設備一般為常見的現場儀表,如壓力傳感器、溫度傳感器、執行器等,但只在被請求時才進行通信。

HART協議從設備

二、成組模式設備:這種設備無需數據請求即可在固定的時間間隔周期性地發出帶有測量值或其它的數據的數字信號,亦即這類設備通常作為獨立的數據廣播設備,是具有成組通信能力的從設備。

HART協議手操器

三、主設備:基本主設備和副主設備。

主設備負責從設備及成組模式設備的初始化、數據交換及控制功能。

一個過程控制器單元是基本主設備的例子。

HART協議使用控制網絡圖

副主設備是鏈路的臨時使用者。

手持通信器(Hand-hold Terminal,HHT)便是一例。

為使兩種主設備能同時在通信鏈路上使用,協議具有對基本主設備和副主設備進行區分的能力。

通信介質

1、HART通訊中可以使用現有的多數電纜,最好采用帶屏蔽的直徑大于0.51mm的電纜。

2、通信介質的選擇視傳輸距離長短而定。通常采用雙絞同軸電纜作為傳輸介質時,單臺設備使用距離可達3000米,多站最大傳輸距離可達到1500米。線路總阻抗應在230~1100Ω之間。

HART網絡硬件分類

1、信號發生單元——基本主設備、副主設備、現場設備。

HART協議使用案例圖

2、非信號發生單元——模擬控制器、電纜、網絡電源、隔離柵、接線板等。

HART協議使用案例圖

基本主設備或模擬控制器,信號發生單元可接到網絡的任何位置,現場儀表和副主設備并聯到線路。網絡至少需要一個基本主設備或模擬控制器和一個現場儀表。

HART協議使用案例圖

3、HART協議的兩種連接方式:可以是點對點也可以是多站點。

HART協議的應用

HART協議使用案例圖

使用HART手持通信器調試氣動調節閥及各類變送器如圖

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