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現(xiàn)場總線型變送器是應(yīng)用越來越廣泛,隨著控制技術(shù)的改革發(fā)展,現(xiàn)場總線型變送器逐漸演變?yōu)樽兯推鞯陌l(fā)展趨勢。
(1)全數(shù)字性
現(xiàn)場總線作為一種數(shù)字式通信網(wǎng)絡(luò)從控制室一直延伸到生產(chǎn)現(xiàn)場,使過去采用點(diǎn)到點(diǎn)式的模擬量信號傳輸變?yōu)槎帱c(diǎn)一線的串行數(shù)字式傳輸。在現(xiàn)場總線型變送器中,不論是傳感器電路,還是轉(zhuǎn)換器電路,都是數(shù)字式的。不像智能型變送器那樣,既有數(shù)字電路,又有模擬電路。因而,現(xiàn)場總線型變送器的全數(shù)字性使得變送器的結(jié)構(gòu)更加簡單,其分辨力、測量速度、穩(wěn)定性都高于智能型變送器。
?。?)度高
在智能型變送器中,其傳感器有的不是直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字的,而是把壓差作用在膜片上,使其產(chǎn)生位移,改變電容或電阻,先輸出電壓,再經(jīng)過模/數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換變成數(shù)字信號后,送微處理機(jī)。當(dāng)然,也有一些智能型變送器,壓差膜片的位移直接轉(zhuǎn)換成頻率信號,沒有A/D轉(zhuǎn)換器。但是,為了保留有4~20mA模擬信號,數(shù)/模(D/A)轉(zhuǎn)換器還都是存在的。所以,在智能型變送器中,其信號傳輸度在反復(fù)的A/D和D/A轉(zhuǎn)換中有所降低。而現(xiàn)場總線型變送器中不存在A/D和D/A轉(zhuǎn)換電路,所以不會產(chǎn)生A/D和D/A的轉(zhuǎn)換誤差,因而信號的傳輸度有所提高,故現(xiàn)場總線型變送器要比智能型變送器度高。
(3)抗*力強(qiáng)
在模擬型和智能型變送器中,信號是以4~20mA的連續(xù)形式存在的,信號值的變化可以無限小,因此,噪聲和信號畸變在模擬信號傳輸中是無法避免的。也就是說,變送器傳輸模擬信號時(shí)穩(wěn)定性較差,零點(diǎn)容易漂移。而在現(xiàn)場總線型變送器中,信號的有效值只有兩個(gè):0或1,電平較高,一般的噪聲很難扭曲它,只有在很大的干擾出現(xiàn)時(shí),才可能使信號發(fā)生畸變。所以,現(xiàn)場總線型變送器要比智能型變送器(當(dāng)它傳輸4~20mA模擬信號時(shí))的抗*力強(qiáng)。
?。?)內(nèi)嵌控制功能
現(xiàn)場總線型變送器除了保持智能型變送器優(yōu)良的測量性能外,還增加了運(yùn)算和控制功能。在每臺現(xiàn)場總線型變送器中都內(nèi)嵌有PID控制、邏輯運(yùn)算、算術(shù)運(yùn)算、累加等模塊,用戶通過組態(tài)軟件對這些功能模塊進(jìn)行任意調(diào)用,以實(shí)現(xiàn)參數(shù)的現(xiàn)場控制。由于現(xiàn)場總線型變送器就安裝在生產(chǎn)設(shè)備附近,使信號傳輸?shù)木嚯x大大縮短,這不但提高了回路的控制質(zhì)量,降低了回路的不穩(wěn)定性,而且還可取消控制柜,進(jìn)一步節(jié)省了控制室的空間。
(5)高速通信
智能型變送器不論是采用HART通信協(xié)議,還是采用DE通信規(guī)程,其通信速率都不高,因此不能有效地實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制?,F(xiàn)場總線型變送器要像4~20mA系統(tǒng)那樣實(shí)現(xiàn)閉環(huán)實(shí)時(shí)控制需要更高的通信速率。由于高速需要更大的電源消耗,這個(gè)要求就與本質(zhì)安全產(chǎn)生了矛盾。因而,需要選擇適當(dāng)?shù)耐ㄐ潘俾剩瓜到y(tǒng)的通信負(fù)荷盡可能校
現(xiàn)場總線型變送器采用通信調(diào)度系統(tǒng)來控制變量的采樣、算法的執(zhí)行和通信系統(tǒng)的優(yōu)化。如FF(FieldFoundation,現(xiàn)場總線基金會)把數(shù)據(jù)分為周期性和非周期性兩部分:對周期性數(shù)據(jù)必須在系統(tǒng)所需的周期內(nèi)處理完畢;而對非周期性數(shù)據(jù)則可以在通信通道空閑時(shí)傳輸。這樣的通信調(diào)度就使得現(xiàn)場總線型變送器具有了和模擬型變送器一樣的通信速率,并達(dá)到了和模擬控制系統(tǒng)一樣的高速閉環(huán)控制性能。
?。?)多變量測量
所謂多變量測量是指一臺變送器可以同時(shí)測量多個(gè)過程變量。在過去的模擬通信方式中,測量一個(gè)變量就需要一對導(dǎo)線,因此,每臺變送器只能測量一個(gè)過程變量。而采用了現(xiàn)場總線通信方式后,由于每臺現(xiàn)場總線型變送器內(nèi)配有多個(gè)感測元件,它就可以同時(shí)測量多個(gè)過程變量,并通過現(xiàn)場總線傳輸出去。例如,在現(xiàn)場總線型流量變送器中,除了測量流體流量外,還可以測量過程壓力、溫度等多種變量;再例如,在現(xiàn)場總線型液位變送器中,除了測量容器的液位外,還可以測量介質(zhì)密度、容器內(nèi)壓力和溫度等多種變量。
(7)系統(tǒng)綜合成本低
在4~20mA通信方式下,變送器只能測量一個(gè)物理變量,如果要將這個(gè)測量變量轉(zhuǎn)換為控制上必要的數(shù)據(jù),還需要其他附屬的儀表。例如,測量帶有溫度和壓力補(bǔ)償?shù)恼羝髁繒r(shí),需要3臺變送器分別測量溫度、壓力和壓差(流量)。而在現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)中,則只需要一臺現(xiàn)場總線型變送器就可以了。這不但使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)大大簡化,而且還降低了系統(tǒng)的綜合成本,減少了系統(tǒng)安裝和調(diào)試費(fèi)用。
?。?)真正的互操作性
現(xiàn)場總線通信方式正在向標(biāo)準(zhǔn)化推進(jìn),標(biāo)準(zhǔn)化確保了互操作性的實(shí)現(xiàn)。所謂互操作性是指來自不同廠家的設(shè)備可以互相通信,并且可以在多廠家的環(huán)境中完成功能的能力?;ゲ僮餍允共煌瑥S家的設(shè)備可以互相使用,其控制系統(tǒng)的組成是自由的。凡是符合現(xiàn)場總線通信標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場總線設(shè)備,不論是哪一個(gè)廠家生產(chǎn)的都可以互相交換信息。這樣,用戶就不必圍繞著某一家儀表公司選擇設(shè)備,控制系統(tǒng)構(gòu)成的自由度大大增加,用戶能夠以*的性能/價(jià)格比構(gòu)成符合自己要求的控制系統(tǒng)。
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