Могут ли интеллектуальные передатчики общаться с цифровыми системами DCS?

В области контрольно-измерительных приборов теоретические знания подобны гаечному ключу в руке — он может казаться непримечательным, но когда он подводит вас в критический момент, у вас проблемы! Независимо от того, готовитесь ли вы к базовой сертификации или просто пытаетесь заложить прочный фундамент для повседневной работы, эти схемы, принципы работы датчиков и логика поиска и устранения неисправностей — неизбежные сложные задачи.

Эта серия будет постоянно обновляться. Следование ей поможет вам справиться с этими теоретическими задачами, закладывая основу для практических операций. Даже если вы просто освежите в памяти пару моментов в свободное время, вы постепенно построите прочный фундамент. Для тех, кто хочет избежать обходных путей и быстро выявить пробелы в знаниях, давайте вместе укрепим наши теоретические основы, чтобы мы могли работать с большей уверенностью!

Почему некоторые компании предлагают несколько серий интеллектуальных передатчиков?

Интеллектуальные передатчики обладают высокой точностью. Однако при обнаружении и контроле производственных процессов иногда не требуется чрезвычайно высокая точность прибора — требуется только стабильная работа и относительно точные измерения.

По этой причине, разрабатывая дорогие высокопроизводительные интеллектуальные передатчики, многие компании также производят экономичные интеллектуальные передатчики с более низкой производительностью и более низкими ценами. Примеры включают ST3000/100 (высокопроизводительный) и ST3000/900 (экономичный) от Honeywell, 3051C и 1151S от Rosemount, а также FCX-A/AX (высокопроизводительный) и FCX-C (экономичный) от Fuji. В системах, где экономичные передатчики соответствуют требованиям, их выбор может значительно снизить инвестиционные затраты.

Могут ли интеллектуальные передатчики обмениваться данными с системами DCS в цифровом формате?

Возможность цифровой связи интеллектуального передатчика с DCS зависит от конкретных обстоятельств:

① Если интеллектуальный передатчик и DCS используют один и тот же протокол связи, цифровая связь теоретически возможна, но на практике часто требуются дополнительные соглашения — в противном случае связь не удастся. Даже между собственными интеллектуальными передатчиками и DCS компании, например: DCS TDC-3000 от Honeywell (с использованием протокола DE) и интеллектуальные передатчики ST3000 могут обмениваться данными только в том случае, если TDC-3000 оснащен интеллектуальной платой (STI); если у него есть аналоговая плата 4~20 мА (плата высокого уровня), возможна только односторонняя передача аналогового сигнала 4~20 мА, а не цифровая связь. Аналогично, DCS CENTUM XL от Yokogawa (поддерживающий протокол HART) может работать только со своими интеллектуальными передатчиками EJA, и даже в этом случае в систему необходимо установить плату цифрового обнаружения (ESC) — в противном случае можно передавать только аналоговые значения 4~20 мА.

② Хотя сообщается, что системы и интеллектуальные передатчики разных компаний могут обмениваться данными в цифровом формате, если они используют один и тот же протокол, на практике это редко достижимо.

И интеллектуальные передатчики Fuji, и Rosemount соответствуют протоколу HART, так почему ручные терминалы Rosemount могут программировать и настраивать передатчики Fuji, а ручные терминалы Fuji не могут делать то же самое для передатчиков Rosemount?

Протокол связи HART был разработан в первую очередь компанией Rosemount. Когда компании-производители приборов впервые разработали интеллектуальные передатчики, HART еще не стал единым стандартом, поэтому каждая компания разрабатывала продукты в соответствии со своими собственными протоколами связи. После того, как HART стал единым отраслевым стандартом, многие компании-производители приборов адаптировались к нему только с помощью методов преобразования. Таким образом, портативный коммуникатор Rosemount 275 может работать с интеллектуальными передатчиками FCX-A/C от Fuji — но для правильной идентификации моделей продукции Fuji в 275 необходимо загрузить специальные файлы поддержки, разработанные Fuji. Это относится и к работе Rosemount с другими передатчиками, совместимыми с HART. Что касается ручных терминалов других компаний (например, FXW от Fuji, BT200 от Yokogawa), они не могут работать с интеллектуальными передатчиками 3051C от Rosemount, а также не могут обмениваться данными друг с другом или другими передатчиками, поддерживающими HART.

Когда фактический рабочий диапазон передатчика не является его максимальным диапазоном, может ли его точность по-прежнему гарантироваться?

Новые передатчики позволяют устанавливать диапазон в соответствии с потребностями использования. Этот диапазон может быть максимальным или меньшим, но он не может быть слишком маленьким — за определенной точкой точность ухудшится.

Для передатчика перепада давления класса 0,065 зависимость между точностью и рабочим диапазоном обычно выражается следующей формулой:

Для передатчика перепада давления с максимальным диапазоном 100 кПа, x = 10 кПа; для передатчика с максимальным диапазоном 0~10 кПа, x = 3 кПа.

Международная организация по стандартизации (ISO) определяет новый термин: «диапазон», который представляет собой отношение «максимального верхнего значения диапазона» к «минимальному верхнему значению диапазона».

Производители гарантируют, что для передатчика перепада давления с максимальным диапазоном 100 кПа верхний диапазон составляет 10; если диапазон ниже 10 кПа, точность упадет ниже 0,065%. Для передатчика с максимальным диапазоном 10 кПа верхний диапазон составляет 3,3; если диапазон ниже 3 кПа, точность упадет ниже 0,065%.

Правда или ложь: Поскольку нулевая точка (включая положительную/отрицательную миграцию нуля) и диапазон интеллектуальных передатчиков можно установить и изменить с помощью портативного коммуникатора, нет необходимости калибровать их с использованием сигналов давления.

Ложь. Хотя верно, что нулевую точку (включая положительную/отрицательную миграцию нуля) и диапазон интеллектуальных передатчиков можно установить/изменить с помощью портативного коммуникатора — что позволяет операторам удаленно регулировать диапазон измерений, не находясь на месте, что полезно для оперативного удовлетворения производственных потребностей, снижения трудоемкости и особенно полезно в токсичных или высокогорных районах, где доступ затруднен — правильность удаленных настроек нельзя проверить или отрегулировать только с помощью портативного коммуникатора. Только путем применения фактического давления и сравнения его с показаниями прибора можно достичь точных нулевых точек и диапазонов измерений. Поэтому интеллектуальные передатчики по-прежнему требуют калибровки с использованием давления.

Однако, поскольку интеллектуальные передатчики основаны на микропроцессорах с функциями самодиагностики, даже без применения фактического давления отклонения настроек минимальны. Как правило, если интеллектуальный передатчик изначально был квалифицирован, он должен оставаться квалифицированным после регулировки нуля и диапазона с помощью портативного коммуникатора — любая ошибка, превышающая спецификации, будет небольшой, и, учитывая высокую точность этих передатчиков, незначительные отклонения не повлияют на использование. Но если передатчик изначально был неквалифицированным, регулировка его диапазона не сделает его квалифицированным; перед использованием необходима калибровка.

Когда были представлены интеллектуальные передатчики и каковы их характеристики?

В начале 1980-х годов компания Honeywell (США) впервые выпустила серию интеллектуальных датчиков давления ST3000 — естественный продукт достижений в области компьютерных и коммуникационных технологий. Вскоре после этого другие мировые компании-производители приборов представили аналогичные интеллектуальные передатчики. Эти приборы обладают следующими характеристиками:

① В дополнение к элементам измерения давления (перепада давления) их компоненты обнаружения обычно включают элементы измерения температуры. Используя обработку микроэлектромеханических систем (MEMS), сверхбольшие специализированные интегральные схемы и технологию поверхностного монтажа, эти приборы отличаются компактной структурой, высокой надежностью и небольшими размерами.

② Интеллектуальные передатчики обеспечивают высокую точность (обычно от ±0,1% до ±0,2%, некоторые даже достигают ±0,075%), широкие диапазоны измерений (коэффициенты перенастройки 40:1, 50:1, 100:1 или даже 400:1) и значительные улучшения в температурных характеристиках, характеристиках статического давления и односторонней перегрузочной способности по сравнению с предыдущими передатчиками.

③ Нулевая точка и диапазон интеллектуальных передатчиков могут быть удаленно установлены с помощью портативного коммуникатора (также называемого ручным оператором или портативным терминалом), что позволяет регулировать диапазон без применения давления сигнала — особенно удобно для труднодоступных мест.

④ Интеллектуальные передатчики могут осуществлять цифровую связь с системами управления DCS, закладывая основу для полностью цифровых полевых систем управления.