影響HART協(xié)議智能壓力變送器（差壓）通訊的幾個問題

【摘 要】：分析HART智能變送器通訊的幾個要素，以及在現(xiàn)場使用時智能變送器不通訊的幾個案例。

【HART協(xié)議智能壓力變送器對通訊的要求】
    HART協(xié)議智能壓力變送器通訊的條件是回路電阻≥250Ω，工作電壓在其通訊要求范圍內(nèi)，例如3151壓力變送器的通訊要求是回路電阻是250Ω時通訊最低電壓為18 V D C，電源連接方向正確。若這樣仍通訊，有以下原因。
（1）通訊電纜沒有接好。檢查電纜插頭是否插緊，接線端子螺釘是否松動，確保接觸良好。
（2）電纜位置不正確。手持終端相連可以接在接線端子A B上也可接在負載電阻R兩端CD，但是不能接在A D兩點。在電源和手持終端之間需要一個≥250Ω電阻，它的作用是防止低阻抗的電源對通訊信號分流，但R的阻值也不能太大要保證變送器的最低工作電壓，這樣才保證手持終端從變送器讀取信息并將設定的組態(tài)參數(shù)送到變送器內(nèi)存中。因為電源低阻抗內(nèi)阻很小，可以看作是短路，接到AD端等于通訊電纜兩端接在一點，所以無法通訊，也就無法讀取信息和設定組態(tài)參數(shù)，如圖1所示。

若上面的兩個條件滿足后仍不通訊，可以換一臺變送器排除通訊器的故障，這樣就可以確認是否是壓力變送器本身的故障。

【2】會影響變送器通訊的幾個問題

（1）電源電壓過低青島廣源發(fā)項目中200多臺3151B智能變送器在試生產(chǎn)過程中，不通訊，輸出錯誤，表頭顯示閃爍，嚴重影響用戶的生產(chǎn)計劃。經(jīng)過查找測量電源電壓僅為15V D C。因為電源不是獨立供電給安全柵，導致給變送器供電的安全柵電壓過低，致使變送器不能通訊且輸出不正常，更換電源后即可通訊，儀表輸出也正常。
（2）電纜太長西安某高校定購用于石油項目試驗的一臺1151智能遠傳壓力變送器，用戶反映變送器不通訊。測量端子電壓正常，但是供電電纜卻很長，有600 m，經(jīng)過分析原因是由于電纜過長，電纜電容大于H A R T通訊設備的最大電容。H A RT通訊頻率較高1~2k H z左右，要求網(wǎng)絡T=RC（時間常數(shù)）不大于0.65μs。因此HART通訊設備及網(wǎng)絡的最大電容限制了通訊的最大距離。HART通訊最大頻率計算公式：

最大電纜長度m=(160000-Cmaster )/Ccable

式中：160 000根據(jù)HART通訊網(wǎng)絡允許的時間常數(shù)計算而得的常數(shù)，反映通訊網(wǎng)絡允許的最大電容，單位PF；
Cmaster為控制系統(tǒng)或HART濾波器電容，PF；Ccable為電纜分布電容，PF/ m。
電纜長度約有6 0 0 m，電纜C cable = 4 0 0 P F/m，Rcable：0.025Ω/m，為計算方便假設Cmaster=0。
    最大電纜長度Lm a x=160000/400=400＜600m。實際Cmaster≠0（Cmaste改為Cmaster）＝實際允許最大電纜長度＜400m。
網(wǎng)絡時間常數(shù)T = R C =（0 .0 2 5×6 0 0） ×（400×600）/1000000=3.6μs＞0.65μs
    電纜的原因，使得網(wǎng)絡時間常數(shù)太大，導致通訊波形嚴重失真，而無法通訊，改用2.5sq的交聯(lián)電纜（Ccable為90PF/m）(Cmaster改為Ccable) 即可解決。

（3）電磁干擾
    中山化工有限公司裝置物料的6臺計量儀表，其中5臺3051差壓變送器。1臺HART協(xié)議渦街流量計，投運時僅1臺差壓變送器能正常工作，其余均不通訊。在流量為0時的1臺差壓變送器指示為48%，一臺在0~25%周期變化，其余顯示故障，現(xiàn)場電源電壓正常，在試驗室測量輸出及通訊均正常。在現(xiàn)場甩開原供電電纜采用臨時供電指示通訊均正常。可以確認是因為線路干擾導致儀表不通訊和誤指示。經(jīng)過確認干擾頻率為2 kHz，影響了H A RT通訊器1200Hz和2200Hz的通訊頻率。頻率的產(chǎn)生是因為電機/泵，為了適應50Hz的電源使用了變頻器，其頻率設置為2k Hz與H ART的通訊頻率十分相近，使它不能正確的響應通訊器，甚至按此信號錯誤地轉(zhuǎn)換為電流輸出或其他錯誤的操作方式。將儀表電纜與動力電纜槽架的距離加大即解決問題。

    電磁干擾，通常在排除電源電壓，回路電阻，連線正確，線路通暢之后，還有不通訊的問題發(fā)生需要考慮電磁干擾的問題，通常現(xiàn)場的問題是試驗室難以復現(xiàn)的，盡管壓力變送器通過了各種電磁兼容試驗在現(xiàn)場也可能出現(xiàn)各種各樣被干擾的問題。在測量過程中這些干擾若不能很好的處理將歪曲測量結(jié)果，嚴重時甚至使儀表或控制系統(tǒng)完全不能工作。為了避免電磁干擾的發(fā)生，信號線要采用扭絞、屏蔽、接地、濾波等方法，將儀表的信號線與動力電纜之間的距離加大，導線縮短，盡可能避免平行布線，對變壓器等干擾源件進行磁屏蔽等。

【3】 結(jié)束語
    智能變送器的通訊功能對于用戶來說是非常重要的。因為壓力變送器如果不通訊即使可以工作，智能表就將和模擬表的功能一樣，體現(xiàn)不出智能表的優(yōu)勢，沒有遠程改組態(tài)參數(shù)的功能，遠程查看PV值等功能，這樣就會給用戶帶來極大的不便。

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