20世紀(jì)80年代以來(lái)，許多儀表公司相繼推出了自己的具有通信能力的流量變送器產(chǎn)品，所采用的同心協(xié)議也有多種，其中最的是由Rosemount公司提出的HART協(xié)議（可尋址遠(yuǎn)程傳感器數(shù)據(jù)公路），它是在4～20mA電流上疊加1200Hz和2200Hz兩個(gè)獨(dú)立的頻率信號(hào)，分別代
20世紀(jì)80年代以來(lái)，許多儀表公司相繼推出了自己的具有通信能力的流量變送器產(chǎn)品，所采用的同心協(xié)議也有多種，其中最的是由Rosemount公司提出的HART協(xié)議（可尋址遠(yuǎn)程傳感器數(shù)據(jù)公路），它是在4～20mA電流上疊加1200Hz和2200Hz兩個(gè)獨(dú)立的頻率信號(hào)，分別代表數(shù)字1和0。該頻率信號(hào)呈正弦波形，幅值為±0.5mA，所以其平均值為0，故將其調(diào)制于4～20mA之上卻不影響4～20mA的平均值，這樣就使HART通信可以和4～20mA信號(hào)并存而互不干涉。
具有通信能力的流量變送器可同手持終端配合實(shí)現(xiàn)與4～20mA并存條件下的數(shù)字通信，也可經(jīng)接口與PC機(jī)或DCS相連，實(shí)現(xiàn)全數(shù)字通信，完成多項(xiàng)任務(wù)。
10.1.1 與手持終端器（HHT）或智能現(xiàn)場(chǎng)通信器（SFC）通信
手持終端器或智能現(xiàn)場(chǎng)通信器是以微處理器為基礎(chǔ)的與智能變送器進(jìn)行數(shù)字通行的接口裝置，是一種新型調(diào)試工具，利用它能在現(xiàn)場(chǎng)（或控制室）對(duì)智能變送器進(jìn)行組態(tài)、測(cè)試、調(diào)整、校驗(yàn)、查看自診斷信息。圖10.1所示為與手持終端器的連接?，F(xiàn)在多家儀表公司都有此類產(chǎn)品，用戶對(duì)變送器進(jìn)行維修、校驗(yàn)極為方
智能變送器與手持終端器通信的連接
10.1.2 與流量演算器一起組成多量程流量計(jì)
差壓式流量計(jì)現(xiàn)在仍然是應(yīng)用泛的一種流量計(jì)，但是它的范圍度較小，不能滿足要求較大范圍度的很多測(cè)量對(duì)象。例如，我國(guó)北方有不少以取暖設(shè)備為主要耗熱設(shè)備的熱用戶，夏季的耗熱量往往比冬季耗熱量的1/5還要低，這樣，計(jì)量?jī)x表在夏季如果使用與冬季相同的測(cè)量范圍，那么僅差壓變送器誤差一項(xiàng)就會(huì)給夏季計(jì)量帶來(lái)無(wú)法容許的系統(tǒng)誤差，所以有許多單位使用多量程流量計(jì)。像上面的例子是冬季使用高量程，夏季使用低量程。
現(xiàn)在有多種智能差壓變送器都能采用通信的方法變更其量程，有些變送器量程可調(diào)比高達(dá)40倍以上，為多量程流量計(jì)的實(shí)現(xiàn)創(chuàng)造了良好條件。如圖10.2所示的雙量程差壓式流量計(jì)中，流量演算器與差壓變送器之間的兩根連接線既是變送器電源線，又是4～20mA模擬信號(hào)傳輸線，同時(shí)承擔(dān)HART通信中傳送±0.5mA數(shù)字信號(hào)的任務(wù)。
2雙量程差壓式流量計(jì)線路連接
流量演算器設(shè)定有高量程流量上限值 和低量程流量上限值 ，并且分別與差壓變送器的高低量程差壓上限值 相對(duì)應(yīng)。演算器中還設(shè)定有高低量程流量切換值 ，當(dāng)差壓變送器處于高量程狀態(tài)時(shí)，演算器用 參與計(jì)算流量，如果計(jì)算得到的流量值小于等于 則演算器作出切換到低量程的決策，并按設(shè)計(jì)好的程序采用通信的方法將差壓變送器切換到低量程，開始用 參與計(jì)算流量。以后如遇流量值大于 ，又采用通信的方法將差壓變送器切回到高量程。
在具體實(shí)施的時(shí)候一般還要設(shè)置一個(gè)切換差，以防高低量程之間的頻繁切換。而且需考慮低流量時(shí)的雷諾數(shù)修正，以保證測(cè)量精確度。
10.1.3與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)組成數(shù)采系統(tǒng)
國(guó)外有的公司推出用于HART協(xié)議通信的硬件產(chǎn)品，例如PCSMART模塊，將其插入PC機(jī)空余槽口中，其輸出可與15臺(tái)SMART設(shè)備構(gòu)成多站網(wǎng)絡(luò)。例如和5臺(tái)智能差壓變送器、5臺(tái)智能壓力變送器、5臺(tái)智能溫度變送器構(gòu)成5點(diǎn)帶溫度壓力補(bǔ)償流量測(cè)量系統(tǒng)。該系統(tǒng)由于采用了高精確度、寬量程的智能變送和運(yùn)算能力的PC機(jī)，因此測(cè)量精確度高，而且擴(kuò)大了范圍度。
用數(shù)字通信的方法讀取變送器的測(cè)量結(jié)果要比用模擬信號(hào)傳送測(cè)量信號(hào)精確度明顯提高。例如，現(xiàn)在各主要儀表公司都能生產(chǎn)的0.1級(jí)智能差壓變送器，其數(shù)字量輸出精確度可達(dá)±0.075％，而若取電流輸出，變送器精確度為±0.1％FS，而此信號(hào)進(jìn)入流量二次表或DCS的I/O口，由于模擬信號(hào)方法和A/D轉(zhuǎn)換，還要損失0.05％～0.1％的精確度。由于數(shù)字通信技術(shù)這一突出優(yōu)點(diǎn)，大大促進(jìn)了現(xiàn)場(chǎng)總線的發(fā)展和推廣應(yīng)用。
10.1.4建立在通信基礎(chǔ)上的設(shè)備管理系統(tǒng)AMS
AMS（Asset Management Solution）設(shè)備管理系統(tǒng)是專對(duì)智能化儀表進(jìn)行管理和維護(hù)而設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，它使用戶能夠監(jiān)視、管理和調(diào)整在過程中運(yùn)行的設(shè)備和過程本身。
（1）AMS的硬件結(jié)構(gòu) AMS的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖10.3所示，它由HART轉(zhuǎn)換器、RS-232/RS-485通信轉(zhuǎn)換器、HART調(diào)制解調(diào)器和PC機(jī)組成。
AMS的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
①HART轉(zhuǎn)換器（HART Interchange Unit ,簡(jiǎn)稱HIU）。一個(gè)HART轉(zhuǎn)換器可帶32臺(tái)HART設(shè)備。一個(gè)網(wǎng)絡(luò)最多可帶31臺(tái)HIU，即可帶992臺(tái)HART設(shè)備。一旦通電，每臺(tái)HIU即建立一個(gè)連接設(shè)備的內(nèi)部表。當(dāng)用軟件掃描設(shè)備時(shí)，需要從現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中獲取過程變量的狀態(tài)信息。這些信息先儲(chǔ)存到HIU的內(nèi)存中，再傳送到PC機(jī)中。
②RS-232/RS-485轉(zhuǎn)換器。RS-232/RS-485轉(zhuǎn)換器用來(lái)連接HART轉(zhuǎn)換器與PC機(jī)的通信口，因?yàn)镽S-485網(wǎng)絡(luò)具有傳輸距離長(zhǎng)，抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)場(chǎng)采用RS-485網(wǎng)絡(luò)通信。而普通的PC機(jī)只有RS-232接口，所以兩者之間需要使用轉(zhuǎn)換器。
③HART調(diào)制解調(diào)器（HART Mo-dem）。HART調(diào)制解調(diào)器是一種結(jié)構(gòu)緊湊、牢固的外部接口，可滿足現(xiàn)場(chǎng)和車間維護(hù)的需要，它提供了單臺(tái)設(shè)備與AMS相連的手段，它裝在一個(gè)DB-9外殼內(nèi)，附有一個(gè)9針的RS-232接口。它是隔離的、電流限制的、與極性無(wú)關(guān)、無(wú)干擾的連接方式。HART調(diào)制解調(diào)器適用于臺(tái)式和筆記本PC機(jī)，無(wú)需外部供電，可與任何HART設(shè)備以輪詢或突發(fā)方式進(jìn)行通信。
（2）AMS的軟件功能
①組態(tài)（configuration）。在軟件的支持下，通過PC機(jī)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的智能化儀表進(jìn)行組態(tài)。
②儀表校準(zhǔn)及維護(hù)。維護(hù)人員不需將以表從安裝地點(diǎn)拆下，也不需將壓力等信號(hào)輸入儀表，在控制室或辦公室就可實(shí)現(xiàn)儀表的校準(zhǔn)和檢查維護(hù)。
③位號(hào)查詢；狀態(tài)查詢；回路檢測(cè)與設(shè)備資源檢測(cè)；向HART手持終端下載信息；自動(dòng)維護(hù)文檔;查看設(shè)備歷史信息等。
（3）AMS的特點(diǎn)
① AMS軟件以現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)器為平臺(tái)的T型結(jié)構(gòu)，為用戶提供一個(gè)圖形化界面。
② AMS為現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備數(shù)據(jù)在工廠不同地點(diǎn)之間的交換帶來(lái)方便。
③ AMS通過一個(gè)集中數(shù)據(jù)庫(kù)獲取現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備數(shù)據(jù)，從而提高勞動(dòng)效率。
④ AMS通過在線獲取現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的狀態(tài)和診斷信息，改進(jìn)了設(shè)備的可用性。
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