现场仪表设备越来越复杂,在很多时候它们能够提供多种变量。这些测量无需额外传感器或者过程操作就可以完成,它们所要求的仅仅是你具有挖掘这些信息的能力,而HART通信恰恰就是一种主要的方法。
Moore Industries-International公司市场总监Steve Todd说道:“大多数的客户通常仅仅将HART技术作为诊断和配置工具,但是情况正在改变。基于HART 基金会的努力,和包括我们自己在内的提供HART接口的厂商的努力,培训情况在最近几年有所改观。实际上,在我们的网站上需求量最大的组件就是HART接口。”
基于多种原因,生产厂商为他们的设备增加了多变量能力,根据不同设备的需求不同,大体可以分为三类:
校正性测量——大多数电子传感器都会在某种程度上受多种变量的影响。例如,电容式压力传感器和应变片式压力传感器都会受温度影响。因此,此类设备的变送器自身还要进行温度测量,并使用这个测量结果进行校正。由于测量发生在变送器,通常只需要将测量结果发送给控制系统。
然而,使用校正性测量数据必须注意一点,就是测量值来自何处。实际中的温度来自于需要校正主变量的位置,有可能根本与过程无关;它可能仅仅反映了变送器或者电子设备周围的环境温度。而且,内部温度传感器的精度并不一定需要和压力传感器的精度一样高。在使用这些数据之前,首先明确它们到底代表了什么。
多点测量——一种最常见的使用孔板和差压压力表的流量测量方法。实际操作中有很多可变因素,但是基本的概念是基于已知流体遮挡物两侧的压力读数计算得到流量。由于流量测量只需要得到压力差值即可www.cechina.cn,所以测量管线内的压力值并不难实现。温度测量的情况也差不多。
计算测量——随着变送器越来越精密,对过程变量进行计算已经是举手之劳的事情了。科里奥利流量计就采用这种技术,根据实际测得的3个变量计算得到一系列的变量。可能最常见的例子就是设置科里奥利力设备显示加仑/分钟或者升/分钟的读数,由于设备本身不能直接测量体积,它可以通过测得的质量流量和密度计算得出体积值。变送器可以设置成显示任何你希望作为主显示值的数据。
提取额外数据
Rockwell Automation公司的Allen-Bradley ControlLogix、FLEX和FLEX Ex HART模拟模块可以应用于需要与工厂资产管理解决方案做集成的项目中。FLEX HART模拟模块支持ControlNet或者Ethernet/IP,而且每一个HART设备都只需与自身输入或者输出通道连接一次,就可以对模拟控制信息和数字资产管理信息进行存取。
大多数设备都以模拟型号(4-20mA)或者数字输出的形式输出主读数。然而,如果能够提供更多信息,你就必须找到一种取得这些信息的途径。有一些设备提供多个模拟量输出,这种方法确实可行,但是要求为每一个变量分配一根电缆。
现场总线协议简化了多重变量的形式,只要你使用了这种组网方式并且使用了合适的设备。
发送二次变量的最常见的方法就是在用来传送主变量的4-20mA电流循环信号上加载HART数字通信信号。如果你的控制系统有支持HART的I/O端口,你就能够采集到这些二次测量结果,并以任何有价值的方式应用于过程中。复杂的设备,例如科里奥利流量计,允许你选择将哪些输出加载于模拟信号上控制工程网版权所有,以及哪些输出被模拟型号覆盖。
如果有多个二次变量可用,你通常可以按需将其分配给特定的输出通道。设备中的这种变量被称作设备变量,通过配置大多数设备可以将这些变量以同样的HART信息的形式发送,而支持HART的控制系统可以从设备中获取这些HART信息。例如,如果你的过程需要,你就可以让科里奥利流量计输出密度数据而不是流量数据作为4-20mA主变量信号,只要你这样设置就能达到。
如果你本身不具备HART I/O端口,而且你也只需要从少量的设备获得额外的变量,那么还有其他种类的HART读取设备。有一些可以将二次变量翻译成合适的工程单位用于显示,其他的设备可以将二次变量转化成第二个或者第三个4-20mA信号,提供给只支持模拟输入的DCS。甚至还有获取这些信息的无线方法可用。
可以选择一种此类设备,并将其接入载有主变量并将主变量发送给控制系统的线路中,不会影响其他的连接。根据你所选择的不同设备,它们可以提供不同的本地显示,或者将数字信号转化为多个4-20mA模拟通道,提供给其他的读取设备或者系统的I/O端口。
无线通讯也是一种选择,可以将附加无线适配器与现有的有线变送器相连接www.cechina.cn,将HART数据发送至网关www.cechina.cn,而无需对现有布线做任何更改。
Phoenix Contact公司无线I/O产品经理Garrett Schmidt说道:“长久以来用户的局限所在一直是他们的DCS系统仅仅能够使用主变量,即4-20mA循环,而非HART数据,而HART数据又恰恰是收集更多变量的关键。今天,用户可以重新配置这些设备,使用无线HART适配器来收集其他变量。这种能力能够提供额外的数据,极大地改善了过程作业。Phoenix Contact公司的无线HART能够支持4种设备,进一步降低了重新配置的成本。我们的无线HART网关将HART变量索引至Modbus TCP寄存器www.cechina.cn,使在控制系统中增加其他变量变得更为容易。”
得到了这些数据之后,你需要明确你到底看到了什么,压力传感器提供的温度数据值可能显示过程流体的温度,也可能是变送器中敏感元件的温度。如果这信息主要是用来校正主变量,那么它们可能并非是你需要的数据。到底收集何种数据,公司与公司之间并未达成一致,生产同种设备的生产厂商使用这些数据的方式也不一定一样。
某些用户不允许这些二次变量用于控制目的,虽然这些信息很有用,但是它们并不像主变量那样具有决定意义,所以仅限于监视之用,很明显,对这些二次变量的应用取决于不同的应用场合。
这种情况并未降低过程的效果,也未降低这些信息的价值,但是你需要做些努力,才能看到实际的价值,这并不奇怪。