Kunnen intelligente zenders digitaal communiceren met DCS-systemen?

In de instrumentatie is theoretische kennis als een sleutel in je hand—het lijkt misschien onopvallend, maar als het je op een cruciaal moment in de steek laat, zit je in de problemen! Of je nu studeert voor een basiscertificering of gewoon een solide basis probeert te leggen voor je dagelijkse werk, die schakelschema's, sensorprincipes en probleemoplossingslogica's zijn onvermijdelijke taaie noten om te kraken.

Deze serie wordt continu bijgewerkt. Door mee te doen, kun je die theoretische uitdagingen aanpakken en tegelijkertijd de basis leggen voor praktische operaties. Zelfs als je in je vrije tijd maar een paar punten opfrist, bouw je geleidelijk een solide basis op. Voor degenen die omwegen willen vermijden en snel kennislacunes willen identificeren, laten we samenwerken om onze theoretische basis te versterken, zodat we met meer vertrouwen kunnen werken!

Waarom bieden sommige bedrijven meerdere series intelligente zenders aan?

Intelligente zenders hebben een hoge precisie. In de detectie en besturing van productieprocessen is echter niet altijd een extreem hoge instrumentprecisie nodig—alleen stabiele prestaties en relatief nauwkeurige metingen zijn vereist.

Om deze reden produceren veel bedrijven, naast dure, hoogwaardige intelligente zenders, ook economische intelligente zenders met lagere prestaties en lagere prijzen. Voorbeelden zijn Honeywell's ST3000/100 (hoogwaardig) en ST3000/900 (economisch), Rosemount's 3051C en 1151S, en Fuji's FCX-A/AX (hoogwaardig) en FCX-C (economisch). In systemen waar economische zenders aan de eisen voldoen, kan de selectie ervan de investeringskosten aanzienlijk verlagen.

Kunnen intelligente zenders digitaal communiceren met DCS-systemen?

Of een intelligente zender digitaal kan communiceren met een DCS, hangt af van de specifieke omstandigheden:

① Als de intelligente zender en de DCS hetzelfde communicatieprotocol gebruiken, is digitale communicatie theoretisch mogelijk, maar in de praktijk zijn vaak aanvullende afspraken vereist—anders mislukt de communicatie. Zelfs tussen de eigen intelligente zenders en DCS van een bedrijf, bijvoorbeeld: Honeywell's TDC-3000 DCS (met behulp van DE-protocol) en ST3000 intelligente zenders kunnen alleen communiceren als de TDC-3000 is uitgerust met een intelligente kaart (STI); als het een 4~20mA analoge kaart (high-level input kaart) heeft, is alleen eenrichtings 4~20mA analoog signaaloverdracht mogelijk, geen digitale communicatie. Evenzo kan Yokogawa's CENTUM XL DCS (ondersteunt HART-protocol) alleen werken met zijn eigen EJA intelligente zenders, en zelfs dan moet een digitale detectiekaart (ESC) in het systeem worden geïnstalleerd—anders kunnen alleen 4~20mA analoge waarden worden verzonden.

② Hoewel er wordt gemeld dat systemen en intelligente zenders van verschillende bedrijven digitaal kunnen communiceren als ze hetzelfde protocol delen, is dit in de praktijk zelden haalbaar.

Zowel Fuji als Rosemount intelligente zenders voldoen aan het HART-protocol, dus waarom kunnen Rosemount's handheld terminals Fuji-zenders programmeren en configureren, maar Fuji's handheld terminals niet hetzelfde kunnen doen voor Rosemount-zenders?

Het HART-communicatieprotocol is primair ontwikkeld door Rosemount. Toen instrumentenbedrijven voor het eerst intelligente zenders ontwikkelden, was HART nog geen uniforme standaard, dus elk bedrijf ontwikkelde producten volgens zijn eigen communicatieprotocollen. Nadat HART een uniforme industriestandaard werd, pasten veel instrumentenbedrijven zich er alleen aan aan via conversiemethoden. Zo kan Rosemount's 275 handheld communicator Fuji's FCX-A/C intelligente zenders bedienen—maar om de productmodellen van Fuji correct te identificeren, moet de 275 worden geladen met speciale ondersteuningsbestanden die door Fuji zijn ontwikkeld. Dit geldt ook voor de werking van Rosemount van andere HART-compatibele zenders. Wat betreft de handheld terminals van andere bedrijven (bijv. Fuji's FXW, Yokogawa's BT200), ze kunnen Rosemount's 3051C intelligente zenders niet bedienen, noch kunnen ze met elkaar of andere HART-ondersteunde zenders communiceren.

Als het werkelijke werkbereik van een zender niet het maximale bereik is, kan de nauwkeurigheid dan nog steeds worden gegarandeerd?

Nieuwe zenders maken bereikinstelling mogelijk op basis van gebruiksbehoeften. Dit bereik kan het maximale bereik zijn of een kleiner bereik, maar het kan niet te klein zijn—boven een bepaald punt zal de nauwkeurigheid afnemen.

Voor een 0,065-klasse verschildrukmeter wordt de relatie tussen nauwkeurigheid en werkbereik over het algemeen uitgedrukt door de volgende formule:

Voor een verschildrukmeter met een maximaal bereik van 100 kPa, x = 10 kPa; voor een met een maximaal bereik van 0~10 kPa, x = 3 kPa.

De Internationale Organisatie voor Standaardisatie (ISO) definieert een nieuwe term: "rangeability", wat de verhouding is van de "maximale bovengrens waarde" tot de "minimale bovengrens waarde."

Fabrikanten garanderen dat voor een verschildrukmeter met een maximaal bereik van 100 kPa, de bovengrens 10 is; als het bereik lager is dan 10 kPa, daalt de nauwkeurigheid tot onder de 0,065%. Voor een zender met een maximaal bereik van 10 kPa is de bovengrens 3,3; als het bereik lager is dan 3 kPa, daalt de nauwkeurigheid tot onder de 0,065%.

Waar of niet waar: Omdat het nulpunt (inclusief positieve/negatieve nulmigratie) en het bereik van intelligente zenders kunnen worden ingesteld en gewijzigd via een handheld communicator, is het niet nodig om ze te kalibreren met behulp van druksignalen.

Niet waar. Hoewel het waar is dat het nulpunt (inclusief positieve/negatieve nulmigratie) en het bereik van intelligente zenders kunnen worden ingesteld/gewijzigd via een handheld communicator—waardoor operators het meetbereik op afstand kunnen aanpassen zonder ter plaatse te zijn, wat gunstig is voor het snel voldoen aan productiebehoeften, het verminderen van de arbeidsintensiteit en vooral handig in giftige of hooggelegen gebieden waar toegang moeilijk is—kan de correctheid van externe instellingen niet worden geverifieerd of aangepast via de handheld communicator alleen. Alleen door werkelijke druk toe te passen en deze te vergelijken met de indicatie van het instrument, kunnen nauwkeurige nulpunten en meetbereiken worden bereikt. Daarom vereisen intelligente zenders nog steeds kalibratie met behulp van druk.

Omdat intelligente zenders echter gebaseerd zijn op microprocessors met zelfdiagnostische functies, zijn de instellingsafwijkingen minimaal, zelfs zonder werkelijke druk toe te passen. Meestal, als een intelligente zender oorspronkelijk gekwalificeerd was, moet deze gekwalificeerd blijven na nul- en bereikaanpassingen via een handheld communicator—elke fout die de specificaties overschrijdt, zal klein zijn, en gezien de hoge precisie van deze zenders, zullen kleine afwijkingen het gebruik niet beïnvloeden. Maar als een zender oorspronkelijk niet gekwalificeerd was, zal het aanpassen van het bereik deze niet gekwalificeerd maken; kalibratie is noodzakelijk voor gebruik.

Wanneer werden intelligente zenders geïntroduceerd en wat zijn hun kenmerken?

In de vroege jaren 1980 lanceerde Honeywell (VS) voor het eerst de ST3000-serie intelligente drukzenders—een natuurlijk product van de ontwikkelingen in computer- en communicatietechnologieën. Kort daarna introduceerden andere wereldwijde instrumentenbedrijven vergelijkbare intelligente zenders. Deze instrumenten delen de volgende kenmerken:

① Naast druksensorelementen (verschildruk) bevatten hun detectiecomponenten doorgaans temperatuursensorelementen. Met behulp van micro-elektro-mechanische systeem (MEMS)-verwerking, ultra-grootschalige application-specific integrated circuits en surface-mount technology, hebben deze instrumenten compacte structuren, hoge betrouwbaarheid en kleine afmetingen.

② Intelligente zenders bieden een hoge nauwkeurigheid (over het algemeen ±0,1% tot ±0,2%, sommige bereiken zelfs ±0,075%), brede meetbereiken (turndown ratio's van 40:1, 50:1, 100:1 of zelfs 400:1) en aanzienlijke verbeteringen in temperatuurprestaties, statische drukprestaties en eenrichtings overbelastingscapaciteit in vergelijking met eerdere zenders.

③ Het nulpunt en het bereik van intelligente zenders kunnen op afstand worden ingesteld via een handheld communicator (ook wel een handbediener of handheld terminal genoemd), waardoor bereikaanpassingen mogelijk zijn zonder signaaldruk toe te passen—vooral handig voor ontoegankelijke locaties.

④ Intelligente zenders kunnen digitale communicatie met DCS-besturingssystemen realiseren, wat de basis legt voor volledig digitale veldbusbesturingssystemen.