引言
智能變送器是一種數字化的變送器，使用手持通信器或采用遵循相關(guān)協(xié)議的其他主機可在控制室、現場(chǎng)或在同一控制回路的任何地方，同其進(jìn)行雙向通信。同時(shí)，它還具有一些先金的功能，如操作人員wuxu到現場(chǎng)，只要在操作室通過(guò)手持通信器或DCS操作站鍵盤(pán)，就可以很容易地對現場(chǎng)智能變送器各種參數進(jìn)行設定與修改或故障檢查，大大降低了工人的勞動(dòng)強度，也方便了工藝生產(chǎn)。智能變送器在石油化工企業(yè)推廣得很快，但是，在使用智能變送器和儀表維護過(guò)程中也遇到了一些問(wèn)題，在工作實(shí)際中采取了切實(shí)可行的措施進(jìn)行解決，取得了較好的效果。
1 智能變送器應用中的問(wèn)題
1.1 EJA智能變送器的應用
EJA 智能變送器是日本橫河電機株式會(huì )社的產(chǎn)品，它率先采用了數字化單晶硅諧振式傳感器。該傳感器輸出一對差值數字信號，用來(lái)直接消除外界干擾。公用工程裝置現場(chǎng)使用了一臺EJA118w雙法蘭液位變送器，控制室采用24 VDC穩壓電源供電，將信號引入常規調節器，構成一個(gè)常規調節回路，并在測量回路中串聯(lián)接人一臺記錄儀、一臺液位高(H)限報警設定器和一臺液位低(L)限報警設定器。EJA智能變送器應用回路如圖1所示。
在安裝前，采用BRAIN協(xié)議的BT200通信器對變送器、線(xiàn)路和回路中的其他儀表進(jìn)行了校驗，顯示一切正常。但將智能變送器安裝到現場(chǎng)，投用后發(fā)現智能變送器工作不穩定。當液位在85%以下時(shí)，控制回路尚能正常調節;但當液位超過(guò)85%時(shí)，現場(chǎng)水罐溢流，調節器液位指示在80%處波動(dòng)，回路電流不再隨被測參數值的增加而增加，變送器出現了故障。用 BT200通信器進(jìn)行檢查，診斷信息為通信故障。于是我們試著(zhù)將記錄儀刪除，發(fā)現用BT200通信恢復正常，智能變送器的工作也恢復正常，即使回路電流達到或超過(guò)20 mA也能正常工作。據此我們判斷是記錄儀造成了智能變送器不能正常工作，可是，再次檢查后發(fā)現記錄儀也是好的。
由此可見(jiàn)，刪除記錄儀只是減少了回路的負載電阻，而整個(gè)回路的供電和儀表的連接順序都沒(méi)有改變。負載電阻的減少意味著(zhù)變送器本身的供電電壓的提高。經(jīng)過(guò)分析可知，EJA智能變送器要求的供電電壓必須大于10.5V，并且回路供電電壓與負載電阻要滿(mǎn)足R=(U-10.5)/0.0236。供電電壓和負載電阻的關(guān)系如圖2所示。
圖2中：陰影部分為BT200與變送器的可通信范圍。當電源電壓為24V時(shí)，#大外接負載為570Ω。變送器的供電電壓必須大于16.4V，負載電阻必須大于25Ω, BT200才能與變送器通信�，F場(chǎng)測量線(xiàn)路電阻為15Ω左右，各負載的電阻都為25Ω。
當液位超過(guò)85%時(shí)，變送器的供電電壓為：
24-16×85%×(250+250+250+250+15)=10.2 V<10.5V (l)
由此可知，要使變送器正常工作，關(guān)鍵是增加其電壓，使之大于10.5V。增加電壓可以通過(guò)降低回路負載電阻的辦法來(lái)解決，而由于回路負載電阻已固定，所以只有提高穩壓電源的電壓。#后將穩壓電源的電壓調到30V，變送器工作穩定，通信正常。
1.2 ST300智能變送器的應用
在裝置DCS改造過(guò)程中，我們采用了美國Honeywell公司的DCS和智能變送器。根據本安防爆的要求，選用了P+F類(lèi)型的安全柵。智能變送器用兩芯屏蔽電纜連接到安全柵上，經(jīng)過(guò)安全柵再連接到與DCS的AI卡相連的端子組件FTA上。 智能變送器與DCS連接回路接線(xiàn)如圖3所示。
圖3所示的接線(xiàn)方式支持4~20mA模擬信號和數字信號傳遞[4]。對每臺智能變送器進(jìn)行了校驗并安裝到現場(chǎng)后，聯(lián)校時(shí)發(fā)現智能變送器工作不穩定，但檢查線(xiàn)路、FTA、安全柵等硬件均正常。當被測參數較大時(shí)，回路電流就不再隨被測參數值的增加而增加，則變送器出現故障，此時(shí)，用遵循DE協(xié)議的SFC通信器檢查，診斷信息為HI RES/LOW VOLT，表明回路負載電阻太大或變送器供電電壓太低。試著(zhù)刪除安全柵后，智能變送器的工作恢復正常，即使回路電流達到或超過(guò)20mA也能正常工作。經(jīng)測量，線(xiàn)路電阻為15Ω左右、FTA信號采樣電阻為250Ω、限流電阻為145Ω、安全柵電阻約為330Ω，所以在回路中，負載電阻=740Ω。
智能變送器的電壓與電阻關(guān)系如圖4所示。負載電阻R=(U-10.8)/0.0218，供電電壓U=24 VDC，變送器要求的#大負載電阻必須共605.5Ω, 顯然740Ω超過(guò)了額定的605.5Ω阻值。由于無(wú)法再提高FTA的輸出電壓，導線(xiàn)電阻和FTA采樣電阻降低比較困難，并且安全柵是從安全角度考慮設置的，也不能任意取消，所以，只有降低回路負載電阻，才能滿(mǎn)足變送器的通信和使用要求。
通過(guò)查閱Honeywell公司的DCS用戶(hù)手冊可知，145Ω電阻在測量變送回路中起限流保護作用。將FTA上的145Ω限流電阻用烙鐵焊接時(shí)，用焊接銅導線(xiàn)作短路處理，在此回路中不會(huì )影響 FTA 的安全運行，實(shí)施后變送器運行恢復正常[2]。
從圖4可以看出，智能變送器電路啟動(dòng)的基本供電電壓大于10.8V。在供電電壓為16.28V時(shí)，回路負載電阻不能超過(guò)250Ω，變送器可以正常工作。
陰影部分為Honeywell DE通信協(xié)議的智能終端與變送器的可通信范圍，在回路中至少要有250Ω的回路負載電阻，變送器本身的供電電壓必須大于16.28VDC，否則智能終端與變送器不能正常通信。
為進(jìn)一步分析智能變送器應用中的儀表供電和阻抗匹配問(wèn)題，shou先需要了解智能變送器(以EJA為例)的基本工作原理。EJA智能變送器是由單晶硅諧振式傳感器上的兩個(gè)H形振動(dòng)梁分別將差壓、壓力信號轉換為頻率信號，送到脈沖計數器，再將頻率之差直接傳遞至CPU進(jìn)行信號處理;經(jīng)D/A轉換器轉換為與輸人信號相對應的4-20mA DC的輸出信號，并在模擬信號上疊加一個(gè)BRAIN/HART數字信號進(jìn)行通信。膜盒組件中內置特性修正存儲器存儲傳感器的環(huán)境溫度、靜壓，輸入輸出特性修正經(jīng)CPU運算的數據[7] 。通過(guò)I/O口與外部設備(如手持智能終端BT200或BT275以及DCS中的帶通信功能的I/O卡)以數字通信方式傳遞數據，數字信號疊加在4-20mA信號線(xiàn)上，對4-20mA信號不產(chǎn)生任何擾動(dòng)影響[6]。
智能變送器在現場(chǎng)實(shí)際應用中，#常遇到的就是儀表供電和阻抗匹配問(wèn)題，除EJA和智能變送器外，其他的智能變送器也存在同樣的問(wèn)題。如Rosemount的3051智能變送器#大負載電阻和供電電壓也要滿(mǎn)足如圖5所示的對應關(guān)系，即R=43.5×(U-10.5)，還要求直流電源的紋波應小于2%，對于CSA認證標準的變送器，其供電電壓還不能超過(guò)42.4V�？梢�(jiàn)，智能變送器都對#低工作電壓的幅值和負載電阻有嚴格要求，應用中也需要特別注意。
3 結束語(yǔ)
在使用和維護過(guò)程中，要認真閱讀智能變送器和DCS系統資料;對現場(chǎng)儀表和DCS系統正常運行的技術(shù)要求須做深人細致的探討;并結合工作實(shí)際，發(fā)揮儀表工程技術(shù)人員的智慧，處理好智能變送器的供電和阻抗匹配問(wèn)題，從而為提高儀表維護水平，為智能變送器的推廣使用，也為提高石油化工生產(chǎn)的自動(dòng)化水平創(chuàng )造條件。
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