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      HART協(xié)議現(xiàn)場總線作為一種過渡的總線技術(shù)，在保留傳統(tǒng)模擬變送器標(biāo)準(zhǔn)4-20mA電流信號的基礎(chǔ)上增加了通信功能。HART協(xié)議的智能變送器既可以接入控制系統(tǒng) bbbb="http://www.fieldbuses.com/topicnewsbbbbx?tid=4">DCS系統(tǒng)，又可以通過現(xiàn)場總線通訊組成完整的FCS系統(tǒng)，同時還可以通過手持終端再線調(diào)整智能變送器參數(shù)。由于HART智能變送器具有上述的多樣靈活性，越來越得到廣泛的使用。
1． HART協(xié)議的智能變送器的原理
1．1關(guān)于HART協(xié)議
HART協(xié)議參照“ISO/OSI”的模型標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了HART通訊的物理信號方式和傳輸介質(zhì)。HART協(xié)議采用了Bell202標(biāo)準(zhǔn)的FSK頻移鍵控信號，即在4-20mA的模擬信號上疊加幅度為0.5mA的正弦調(diào)制波，1200Hz代表邏輯“1”，2200Hz代表邏輯“0”，由于所疊加的正弦信號平均值為0，所以數(shù)字通訊信號不會干擾4-20mA的模擬信號。因此HART協(xié)議的主要優(yōu)點(diǎn)是能兼容數(shù)字信號通訊和模擬信號傳輸。
1.2變送器的構(gòu)成
變送器是由傳感器和智能變送部分組成。對不同的變送器，其傳感器各不相同，輸出的模擬信號也不相同但要求傳感器部分的耗電不得超過1mA。智能變送部分關(guān)鍵是解決低功耗問題。由于HART數(shù)字通訊的要求，有0.5 mA的正弦波疊加在4mA電流上，因此整個智能變送器的硬件電路必須保證在3.5mA的工作電流下還能正常工作。傳感器部分將消耗1mA左右的電流。因此智能變送部分耗電在2.5mA內(nèi)。在如此小的電流使CPU、A/D、D/A、
以及MODEM還能正常工作。因此智能變送器的核心是低功耗技術(shù)，同時在遠(yuǎn)距離數(shù)字通訊時對電源和電纜有一定的要求。
1.3可能存在的故障
基于基于HART協(xié)議的智能變送器的原理，有時會出現(xiàn)載波干擾、電纜的電容過大、到表頭的電壓低于11V、回路電阻過大等原因造成智能變送器運(yùn)行故障。下面就應(yīng)用中的幾例罕見故障來加以說明。
2．應(yīng)用中的幾例罕見故障及原因分析
2.1電纜太長，智能變送器現(xiàn)場不通訊。ST3000單法蘭液位變送器，投用不通訊。現(xiàn)場檢查電壓為22.3V，正常范圍。撤回車間校驗(yàn)，通訊及儀表工作正常（用268通訊器）。分析其原因電纜電容大于HART通訊設(shè)備允許的最大電容。HART通訊頻率較高（1-2KHz）要求網(wǎng)絡(luò)的T=RC不大于0.65μs。因此HART通訊設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)的最大電容限制了通訊最大距離：
最大電纜長度M=(160000-Cmaster)/Ccable
160000-根據(jù)HART通訊網(wǎng)絡(luò)允許的時間常數(shù)計(jì)算而得的常數(shù)，反映通訊網(wǎng)絡(luò)允許的最大電容：PF
Cmaster-控制系統(tǒng)或HART濾波器的電容：PF
Ccable-電纜分布電容：PF
因此網(wǎng)絡(luò)的時間常數(shù) T=RC=(0.025*650)*(400*650)/1000000=4.2μs 〉0.65
可見由于電纜緣故，使網(wǎng)絡(luò)時間常數(shù)太大，導(dǎo)致通訊嚴(yán)重失真，而無法通訊，但對模擬信號無影響，改用2.5sq的交聯(lián)電纜（Cmster為90PF/M）即可解決。
2.2變頻器載波干擾
（1）智能變送器現(xiàn)場不通訊，甚至變送器誤指示0流量的3051差壓指示48%，檢查現(xiàn)場電壓均正常，并聯(lián)0.1μF電容雖不能通訊，但指示正確，可以確認(rèn)這是線路干擾問題。分析原因2KHz左右高頻電磁干擾影響HART通訊器的信號，使變送器產(chǎn)生錯誤信號。變頻器的載波頻率取決于其型號及容量，一般為2.0-16KHz（根據(jù)負(fù)荷組態(tài)）。HITACHIJ300-110HF95(VT)和150HF5（VT）型載波頻率大都組態(tài)設(shè)置為2KHz與HART通訊頻率十分接近，這個“0”信號頻率附近的雜波影響Smart變送器，使它不能正確響應(yīng)275信號，甚至按此信號錯誤地轉(zhuǎn)為電流輸出或其它錯誤操作方式。采取增大儀表電纜與動力電纜的距離的改造措施。
（2）壓力變送器E+H，PMC-133型，配備變頻器，投用后，指示偏低，變頻器停下，恢復(fù)正常
（3）ST3000經(jīng)常出現(xiàn)輸出信號大幅步波動，經(jīng)仔細(xì)觀察，發(fā)現(xiàn)該現(xiàn)象類似于用SFC通訊器調(diào)整變送器參數(shù)后確認(rèn)后，便送器重新初始化的狀態(tài)。分析其原因是變頻器所產(chǎn)生的強(qiáng)電磁場及電機(jī)頻繁啟停的尖峰脈沖干擾，導(dǎo)致智能變送器自動復(fù)位，試在變送器的信號端上并接100V,4.7μ f電容問題得以解決。
（4）美國康創(chuàng)（control）SYSTEM990超聲波流量計(jì)，突然指示異常：指示值亂跳，輸出電流也隨之變化，或隔一段時間指示就回零。分析其原因是變頻器干擾。解決措施將電纜變?yōu)槠帘坞娎|，將屏蔽層與探頭電纜屏蔽層一同接地，信號線與地之間跨接電容無效的情況下，試將探頭負(fù)端與屏蔽層一同接地，儀表恢復(fù)正常。
（5）加拿大妙省力Mini Ranger Plus分體式超聲波液位計(jì)，用作液位指示，將其轉(zhuǎn)換器的輸出信號變?yōu)樽冾l器的輸入，投用時，儀表的指示值固定在某一值上，變頻器停運(yùn)儀表正常指示。分析原因儀表輸出隔離特性差。
3.3回路電阻影響，測量小信號時儀表指示正常，隨著測量信號的增大儀表輸出開始波動，撤回車間校驗(yàn)正常，經(jīng)反復(fù)查找原因，發(fā)現(xiàn)回路電阻過大所致?？刹捎靡韵路桨附鉀Q　。采用內(nèi)阻較小安全柵，信號線以減少回路內(nèi)阻。若存在不經(jīng)濟(jì)或存在困難，可把DCS供電改為外接電源供電，但為保證電路安全和與SFC的通訊須在回路串接一電阻，其值大小和導(dǎo)線電阻之和不小于250歐姆，這樣可提高閉環(huán)電路的供電壓，保證了表頭電壓大于11V.。