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如何选择手持式通讯器和校准设备

作者:Heikki Laurila2013.05.20阅读 2523

        如果你的工厂中采用了HART仪表,那么手持式通讯器校准器是必备设备。但是各种手持式设备之间的区别在哪里,在选择一台能够提供最佳性能的手持式设备时一般需要考虑哪些问题?
        为了开始这个讨论,我们必须要明确一些经常引起混淆的术语:“配置”和“校准”的含义和区别。
        根据国际标准,校准是将待测设备与一台可溯源的参考设备(校准器)进行对比,并将对比结果备案。虽然正式来说,校准过程并不包含任何调整,但是在实际操作中,校准过程通常都包含一定程度的调整。为了对HART设备进行校准CONTROL ENGINEERING China版权所有,必须使用一台可以溯源的计量参照设备,这台设备可以是手持式校准器。

        配置意味着使用数字通讯协议作为一种从设备现场或者从远程站点对现场设备的内部设定值进行更改的方法。可以通过PC和配置软件或者通过手持式通讯器完成配置任务。必须牢记的是,通讯器可以用来配置,也可以用来检查诊断信息,但是它不能作为计量校准设备对现场设备的测量精度进行核对控制工程网版权所有,因为使用通讯器对HART变送器的参数进行配置并不是计量意义上的校准CONTROL ENGINEERING China版权所有,无法确保精度。真正的计量校准CONTROL ENGINEERING China版权所有,总是要求使用可溯源的参考标准。
        简单来说,配置并非校准。
        集成HART
        在工厂中集成HART协议有不同方法和等级,最简单的集成方法就是继续使用标准模拟控制系统,但是要使用可以通过HART通讯器进行配置的HART仪表。另一种方法是使用一套模拟控制系统,但是要使用另外一套或者独立的资产管理系统,通过HART技术从支持HART的现场设备收集诊断信息和其他有价值的信息。最高等级的集成就是使用从现场设备到全面支持HART的控制系统的纯HART系统。
        HART变送器的校准
        牢记HART变送器有不同的测量输出,可以使用也可以校准CONTROL ENGINEERING China版权所有,包括4-20mA模拟输出和其他数字HART输出——根据设备的不同至少有4个输出。大多数情况下,主要的过程变量仍旧加载在模拟输出上。
        某些情况下,这些额外的变量对于控制策略相当有用,所以可以采用一种长效的解决方案读取这些值并将其发送给DCS。有其他一些情况,了解这些值能够帮助你发现其他问题。按照你的需要,你的手持式通讯器能够随时读取这些值。
        为了对模拟输出进行校准www.cechina.cn,你需要产生或者测量输入信号,并且同时测量变送器的输出。例如,产生一个压力输入信号,使用校准器精确测量,同时使用另一台测量设备测量模拟输出值。
        如果希望对数字HART输出进行校准CONTROL ENGINEERING China版权所有,校准过程稍有不同。你仍旧需要产生一个变送器输入信号并使用校准器进行测量,和模拟变送器一样。但是为了查看变送器的数字输出,你需要使用某种类型的HART通讯器来显示数字HART信号以及相应的数字测量值。
        对于模拟或者数字输出的校准CONTROL ENGINEERING China版权所有,你需要遍历变送器的整个量程范围,选择几个测量点,记录输入和输出信号,备案校准过程。如果在校准过程中发现了太多误差,可以通过HART进行调整,然后再进行一次新的校准。
        实际问题
        在配置HART变送器时,可以使用具有HART调制解调器的计算机和相关软件,但是如果需要在现场对设备进行操作,通常更实用的方法是利用手持式HART通讯器。
        如果你想使用一台并没有现场供电的HART变送器,你需要使用电源为变送器供电。某些HART手持式设备不具备任何内置电源,那么你就需要使用外部电源和所需的阻抗(通常250欧姆)来实现通讯。如果手持式设备配有内置电源和内置阻抗,那么无需额外设备你就可以直接实现通讯。如果你希望在变送器被安装在现场之前对其进行配置或者校准CONTROL ENGINEERING China版权所有,那么通常你无法从DCS获得电源供给。
        如果变送器在现场与电源相连,且电源来自于DCS,那么你就无需使用额外的电源供给。需要牢记的是来自于DCS的电源供给并不一定配有HART通讯所必须的阻抗,特别是当控制系统是针对模拟信号而配置时。如果手持式设备按照HART制式进行通讯,它的信号电平不会很低(由过低的阻抗导致),如果信号电平过低,那很有可能是噪音,而不是真实的信号。这种情况下,你需要给环路增加额外的阻抗。在现场与变送器连接时,无需与变送器建立物理连接,只要和变送器保持在一个回路中就可以。
        手持式设备的功能
        由HART通信基金会颁布的设备描述(DD)和你的HART手持式设备的可用指令是工作过程的两个关键要素。某些手持式设备仅仅支持有限数量的HART设备和指令,而其他手持式设备通过DD支持全部的HART设备和指令。对全部设备特性的支持需要完整的DD结构,因此,一定要确保你选择的手持式设备支持你安装的现有设备以及未来准备安装的设备。
        新型变送器的DD升级可能性和价格各有不同。如果仅仅遵从通用指令,你会发现可选方案很有限,同样的问题还存在于不同手持式设备支持HART的方法的不同。这些方法类似于内置于DD文件中的向导,使得很多配置步骤更加简便。
        测量电流信号
        大多数HART变送器都是用模拟mA信号,你必须有一台能够测量电流信号的设备。如果手持式设备不具有mA信号测量功能,你就需要使用其他设备填补这个缺口。你还会发现不同的设备对于mA电流型号的测量精度也不尽相同。如果你想要对变送器的mA电流输出进行校准CONTROL ENGINEERING China版权所有,那么你就需要一种精确的mA电流信号测量手段。
        工厂校准程序和计划通常要求你对输出进行测量,不管是模拟型号还是数字信号。校准程序也需要使用一种可以溯源的参考标准来测量或者跟踪变送器的输入信号。如果你的手持式设备不具备这种功能控制工程网版权所有,你必须使用另外一台校准设备来完成这个任务。
        高级特性和好处
        一些高级的手持式设备与HART手持设备类似,却能提供多功能过程校准能力。这些设备不仅可以用来对HART设备进行配置,还可以对HART设备进行校准CONTROL ENGINEERING China版权所有,例如温度和压力变送器。通常这类设备的工作流程是,你首先进行一次“初次”校准CONTROL ENGINEERING China版权所有,如果需要调整,那么运行HART调整功能,变送器调整之后在运行一次这个过程,作为“再次”校准。
        一些手持式设备也是备案设备,所以他们能够将校准结果存储于内置的存储器中,以便于后续将结果上传至PC软件。而且,某些手持式设备还能够从HART设备读取配置信息并作存储,然后将这些信息上传至PC用于存档或者打印。
        可用性和用户界面是选择手持式设备时重要的考量因素,因为各种设备在使用的便利性方面大相径庭。一些设备较大www.cechina.cn,一些设备较小,一些设备的显示屏较小,一些设备的显示屏较大。大多数现代手持式设备都具有触摸屏界面和彩色显示屏。
        WirelessHART作为HART协议的新晋成员采用了WirelessHART标准。虽然WirelessHART仪表可以实现无线通讯,但是可以使用和传统HART设备相同的工具和技术进行配置。因此,用来对WirelessHART变送器进行操作的手持式设备不一定是无线的。但是,手持式设备必须能够支持最新的HART制式,还必须配有DD文件,以支持你正在使用的任何WirelessHART变送器模型。    
        耐用性和支持
        手持式设备经常用于现场环境中,对于防水和防尘的耐用性要求也必须考虑在内。某些手持式设备看起来就像标准的便携式PC(商用),其他一些手持式设备具有良好的防尘防水等级(IP等级或者NEMA分级),还有一些适用于爆炸性危险环境(Ex)。
        基于标准便携式PC的手持式设备并不适用与工业/工厂现场环境。通常这类手持式设备不具备内置的HART调制解调器,而是依赖于外部解决方案。他们也不提供内置的回路电源供给和阻抗,所以你必须同时携带几样设备才能够正常工作。
        大多数现代手持式设备中有一些设备将多功能过程校准器和HART通讯器融为一体,还提供与其他协议进行现场通讯的能力。
        在比较手持式设备时需要考虑的最后一个因素就是售后支持。有很多HART手持式设备类型可选,一定要根据自身的需求查看各种功能特性和适用性。
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