變送器是自動控制系�(tǒng)的基�(chǔ),它既是獲取信息�傳感�,也是信息工�(yè)的源頭。目�,變送器已經(jīng)從模擬型、智能型�(fā)展到了現(xiàn)�總線�。智能型變送器(指采用HART、DE�(xié)議的變送器)是�(shù)字信號與模擬信號混合的變送器,它和DCS(分散控制系�(tǒng))的連接仍然采用兩線�。智能型變送器與DCS通信�(shí),在DCS中還必須配有智能�(數(shù)字檢測卡� ,否則,即使是同一廠家的產(chǎn)�,也不能通信�
不同廠家的DCS和智能型變送器之間一般不能�(jìn)行數(shù)字通信,絕大多�(shù)仍是4~20mA的模擬量傳輸。因此這種智能型變送器的互操作性差,智能作用也不大。隨著計(jì)算機(jī)、通信和微處理�(jī)技�(shù)的發(fā)展,控制系統(tǒng)�(fā)生了新的變革,產(chǎn)生了取代傳統(tǒng)DCS(指未吸納�(xiàn)場總線技�(shù)的DCS)的現(xiàn)場總線控制系�(tǒng)(簡稱FCS)。為了適�(yīng)�(xiàn)場總線控制系�(tǒng)的要�,現(xiàn)場總線型變送器得到了迅速發(fā)展�
全數(shù)字�
�(xiàn)場總線作為一種數(shù)字式通信�(wǎng)�(luò)從控制室一直延伸到生產(chǎn)�(xiàn)�,使過去采用�(diǎn)到點(diǎn)式的模擬量信號傳輸變?yōu)槎帱c(diǎn)一線的串行�(shù)字式傳輸。在�(xiàn)場總線型變送器�,不論是傳感器電�,還是轉(zhuǎn)換器電路,都是數(shù)字式�。不像智能型變送器那樣,既有數(shù)字電�,又有模擬電路。因�,現(xiàn)場總線型變送器的全�(shù)字性使得變送器的結(jié)�(gòu)更加簡單,其分辨�、測量速度、穩(wěn)定性都高于智能型變送器�
精確度高
在智能型變送器�,其傳感器有的不是直接轉(zhuǎn)換成�(shù)字的,而是把壓差作用在膜片�,使其產(chǎn)生位移,改變電容或電�,先輸出電壓,再�(jīng)過模/�(shù)(A/D)�(zhuǎn)換變成數(shù)字信號后,送微處理�(jī)。當(dāng)�,也有一些智能型變送器,壓差膜片的位移直接�(zhuǎn)換成頻率信號,沒有A/D�(zhuǎn)換器。但是,為了保留�4~20mA模擬信號,數(shù)/�(D/A)�(zhuǎn)換器還都是存在的。所�,在智能型變送器�,其信號傳輸精確度在反復(fù)的A/D和D/A�(zhuǎn)換中有所降低。而現(xiàn)場總線型變送器中不存在A/D和D/A�(zhuǎn)換電�,所以不會產(chǎn)生A/D和D/A的轉(zhuǎn)換誤�,因而信號的傳輸精確度有所提高,故�(xiàn)場總線型變送器要比智能型變送器精確度高�
抗干擾能力強(qiáng)
在模擬型和智能型變送器�,信號是�4~20mA的連續(xù)形式存在�,信號值的變化可以無限�,因此,噪聲和信號畸變在模擬信號傳輸中是無法避免�。也就是�,變送器傳輸模擬信號�(shí)�(wěn)定性較�,零�(diǎn)容易漂移。而在�(xiàn)場總線型變送器�,信號的有效值只有兩�(gè)�0�1,電平較�,一般的噪聲很難扭曲�,只有在很大的干擾出�(xiàn)�(shí),才可能使信號發(fā)生畸�。所�,現(xiàn)場總線型變送器要比智能型變送器(�(dāng)它傳�4~20mA模擬信號�(shí))的抗干擾能力�(qiáng)�
�(nèi)嵌控制功�
�(xiàn)場總線型變送器除了保持智能型變送器�(yōu)良的測量性能�,還增加了運(yùn)算和控制功能。在每臺�(xiàn)場總線型變送器中都�(nèi)嵌有PID控制、邏輯運(yùn)算、算�(shù)�(yùn)�、累加等模塊,用戶通過組態(tài)軟件對這些功能模塊�(jìn)行任意調(diào)用,以實(shí)�(xiàn)參數(shù)的現(xiàn)場控制。由于現(xiàn)場總線型變送器就安裝在生產(chǎn)�(shè)備附�,使信號傳輸?shù)木嚯x大大縮短,這不但提高了回路的控制質(zhì)量,降低了回路的不穩(wěn)定�,而且還可取消控制�,�(jìn)一步節(jié)省了控制室的空間�
高速通信
智能型變送器不論是采用HART通信�(xié)議,還是采用DE通信�(guī)�,其通信速率都不�,因此不能有效地�(shí)�(xiàn)�(shí)�(shí)控制?,F(xiàn)場總線型變送器要像4~20mA系統(tǒng)那樣�(shí)�(xiàn)閉環(huán)�(shí)�(shí)控制需要更高的通信速率。由于高速需要更大的電源消�,這�(gè)要求就與本質(zhì)安全�(chǎn)生了矛盾。因�,需要選擇適�(dāng)?shù)耐ㄐ潘俾剩瓜到y(tǒng)的通信�(fù)荷盡可能��
�(xiàn)場總線型變送器采用通信�(diào)度系�(tǒng)來控制變量的采樣、算法的�(zhí)行和通信系統(tǒng)的優(yōu)化。如FF(FieldFoundation,�(xiàn)場總線基金會)把數(shù)�(jù)分為周期性和非周期性兩部分:對周期性數(shù)�(jù)必須�.aspx"title="系統(tǒng)"style="text-decoration:underline;color:blue">系統(tǒng)所需的周期內(nèi)處理完畢;而對非周期性數(shù)�(jù)則可以在通信通道空閑�(shí)傳輸。這樣的通信�(diào)度就使得�(xiàn)場總線型變送器具有了和模擬型變送器一樣的通信速率,并�(dá)到了和模擬控制系�(tǒng)一樣的高速閉�(huán)控制性能�
多變量測�
所謂多變量測量是指一臺變送器可以同時(shí)測量多�(gè)過程變量。在過去的模擬通信方式中,測量一�(gè)變量就需要一對導(dǎo)�,因此,每臺變送器只能測量一�(gè)過程變量。而采用了�(xiàn)場總線通信方式�,由于每臺現(xiàn)場總線型變送器�(nèi)配有多�(gè)感測元件,它就可以同�(shí)測量多�(gè)過程變量,并通過�(xiàn)場總線傳輸出�。例�,在�(xiàn)場總線型流量變送器中,除了測量流體流量�,還可以測量過程壓力、溫度等多種變量;再例如,在�(xiàn)場總線型液位變送器�,除了測量容器的液位外,還可以測量介�(zhì)密度、容器內(nèi)壓力和溫度等多種變量�
系統(tǒng)綜合成本�
�4~20mA通信方式�,變送器只能測量一�(gè)物理變量,如果要將這�(gè)測量變量�(zhuǎn)換為控制上必要的�(shù)�(jù),還需要其他附屬的儀�。例�,測量帶有溫度和壓力�(bǔ)�?shù)恼羝髁繒r(shí),需�3臺變送器分別測量溫度、壓力和壓差(流量)。而在�(xiàn)場總線控制系�(tǒng)�,則只需要一臺現(xiàn)場總線型變送器就可以了。這不但使系統(tǒng)�(jié)�(gòu)大大簡化,而且還降低了系統(tǒng)的綜合成�,減少了系統(tǒng)安裝和調(diào)試費(fèi)��
真正的互操作�
�(xiàn)場總線通信方式正在向國際標(biāo)�(zhǔn)化推�(jìn),標(biāo)�(zhǔn)化確保了互操作性的�(shí)�(xiàn)。所謂互操作性是指來自不同廠家的�(shè)備可以互相通信,并且可以在多廠家的�(huán)境中完成功能的能�?;ゲ僮餍允共煌瑥S家的�(shè)備可以互相使用,其控制系�(tǒng)的組成是自由�。凡是符合現(xiàn)場總線國際通信�(biāo)�(zhǔn)的現(xiàn)場總線設(shè)�,不論是哪一�(gè)廠家生產(chǎn)的都可以互相交換信息。這樣,用戶就不必圍繞著某一家儀表公司選擇設(shè)�,控制系�(tǒng)�(gòu)成的自由度大大增加,用戶能夠以的性能/�(jià)格比�(gòu)成符合自己要求的控制系統(tǒng)�