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技術(shù)文章
HART手操器在現場(chǎng)被電磁干擾不能正常通訊應如何解決
閱讀次數:798 發(fā)布時(shí)間:2019/10/6 9:32:51
HART手操器在現場(chǎng)被電磁干擾不能正常通訊的時(shí)候,我們先排除其它不能通訊的原因,確定都沒(méi)有問(wèn)題我們就來(lái)解決被電磁干擾不能正常通訊的原因。首先我們對HART手操器通訊時(shí)有什么要求有個(gè)全面的了解。
一、HART協(xié)議智能變送器對通訊的要求
HART協(xié)議智能壓力變送器通訊的條件是回路電阻≥250Ω,工作電壓在其通訊要求范圍內,例如3151壓力變送器的通訊要求是回路電阻是250Ω時(shí)通訊最低電壓為18V DC,電源連接方向正確。
二、檢查線(xiàn)路
(1)HART手操器與智能變送器之間的通訊電纜沒(méi)有接好。檢查電纜插頭是否插緊,接線(xiàn)端子螺釘是否松動(dòng),確保接觸良好。
(2)電纜位置不正確。手持終端相連可以接在接線(xiàn)端子AB上也可接在負載電阻R兩端CD,但是不能接在A(yíng)D兩點(diǎn)。在電源和手持終端之間需要一個(gè)≥250Ω電阻,它的作用是防止低阻抗的電源對通訊信號分流,但R的阻值也不能太大要保證變送器的最低工作電壓,這樣才保證手持終端從變送器讀取信息并將設定的組態(tài)參數送到變送器內存中。因為電源低阻抗內阻很小,可以看作是短路,接到AD端等于通訊電纜兩端接在一點(diǎn),所以無(wú)法通訊,也就無(wú)法讀取信息和設定組態(tài)參數,如圖1所示。
圖一:正確的HART手操器通訊接線(xiàn)圖
若上面的兩個(gè)條件滿(mǎn)足后仍不通訊,可以換一臺變送器排除通訊器的故障,這樣就可以確認是否是壓力變送器本身的故障。
三、檢查儀表
(1)電源電壓過(guò)低
青島某項目中200多臺3151B智能變送器在試生產(chǎn)過(guò)程中,不通訊,輸出錯誤,表頭顯示閃爍,嚴重影響用戶(hù)的生產(chǎn)計劃。經(jīng)過(guò)紹興中儀技術(shù)人員查找測量電源電壓僅為15V DC。因為電源不是獨立供電給安全柵,導致給變送器供電的安全柵電壓過(guò)低,致使變送器不能通訊且輸出不正常,更換電源后即可通訊,儀表輸出也正常。
(2)電纜太長(cháng)
西安某高校定購用于石油項目試驗的一臺1151智能遠傳壓力變送器,用戶(hù)反映變送器不通訊。測量端子電壓正常,但是供電電纜卻很長(cháng),有600m,經(jīng)紹興中儀工程師分析原因是由于電纜過(guò)長(cháng),電纜電容大于HART通訊設備的最大電容。HART通訊頻率較高1~2kHz左右,要求網(wǎng)絡(luò )T=RC(時(shí)間常數)不大于0.65μs。因此HART通訊設備及網(wǎng)絡(luò )的最大電容限制了通訊的最大距離。HART通訊最大頻率計算公式:
最大電纜長(cháng)度m=(160000-Cmaster )/Ccable
式中:160000根據HART通訊網(wǎng)絡(luò )允許的時(shí)間常數計算而得的常數,反映通訊網(wǎng)絡(luò )允許的最大電容,單位PF;
Cmaster為控制系統或HART濾波器電容,PF;Ccable為電纜分布電容,PF/m。
電纜長(cháng)度約有600m,電纜C cable = 400PF/m,Rcable:0.025Ω/m,為計算方便假設Cmaster=0。
最大電纜長(cháng)度Lmax=160000/400=400<600m。實(shí)際Cmaster≠0(Cmaste改為Cmaster)=實(shí)際允許最大電纜長(cháng)度<400m。
網(wǎng)絡(luò )時(shí)間常數T=RC=(0.025×600) ×(400×600)/1000000=3.6μs>0.65μs
電纜的原因,使得網(wǎng)絡(luò )時(shí)間常數太大,導致通訊波形嚴重失真,而無(wú)法通訊,改用2.5sq的交聯(lián)電纜(Ccable為90PF/m)(Cmaster改為Ccable) 即可解決。
(3)電磁干擾
中山某化工有限公司裝置物料的6臺計量?jì)x表,其中5臺3051差壓變送器。1臺HART協(xié)議渦街流量計,投運時(shí)僅1臺差壓變送器能正常工作,其余均不通訊。在流量為0時(shí)的1臺差壓變送器指示為48%,一臺在0~25%周期變化,其余顯示故障,現場(chǎng)電源電壓正常,在試驗室測量輸出及通訊均正常。在現場(chǎng)甩開(kāi)原供電電纜采用臨時(shí)供電指示通訊均正常?梢源_認是因為線(xiàn)路干擾導致儀表不通訊和誤指示。經(jīng)過(guò)確認干擾頻率為2 kHz,影響了HART手操器1200Hz和2200Hz的通訊頻率。頻率的產(chǎn)生是因為電機/泵,為了適應50Hz的電源使用了變頻器,其頻率設置為2kHz與HART的通訊頻率十分相近,使它不能正確的響應通訊器,甚至按此信號錯誤地轉換為電流輸出或其他錯誤的操作方式。將儀表電纜與動(dòng)力電纜槽架的距離加大即解決問(wèn)題。
電磁干擾,通常在排除電源電壓,回路電阻,連線(xiàn)正確,線(xiàn)路通暢之后,還有不通訊的問(wèn)題發(fā)生需要考慮電磁干擾的問(wèn)題,通,F場(chǎng)的問(wèn)題是試驗室難以復現的,盡管壓力變送器通過(guò)了各種電磁兼容試驗在現場(chǎng)也可能出現各種各樣被干擾的問(wèn)題。在測量過(guò)程中這些干擾若不能很好的處理將歪曲測量結果,嚴重時(shí)甚至使儀表或控制系統完全不能工作。為了避免電磁干擾的發(fā)生,信號線(xiàn)要采用扭絞、屏蔽、接地、濾波等方法,將儀表的信號線(xiàn)與動(dòng)力電纜之間的距離加大,導線(xiàn)縮短,盡可能避免平行布線(xiàn),對變壓器等干擾源件進(jìn)行磁屏蔽等。