智能變送器因其具有測(cè)量精度高，故障率低，調(diào)校方便，因此，在石油化工生產(chǎn)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。珠海聯(lián)成也使用大量Smart儀表，如：Honeywell S3000，Rose munt 3051橫河川儀的EJA，F(xiàn)isher DVC 5000等，在日常運(yùn)用大多性能穩(wěn)定，使用正常。但在實(shí)際生產(chǎn)中也碰到了一些問(wèn)題，現(xiàn)將問(wèn)題分析如下。

1 變頻器載波干擾智能變送器現(xiàn)場(chǎng)不通信甚至變送器誤指示

    珠海聯(lián)成公用車(chē)間生產(chǎn)裝置使用的六臺(tái)計(jì)量?jī)x表：五臺(tái)EJA110差壓變送器，一臺(tái)KNOX渦街流量計(jì)(Hart協(xié)議)，今年三月份投運(yùn)，僅僅一臺(tái)差壓變送器能正常工作。其余均不能通信，在流量為零時(shí)，一臺(tái)差壓變送器指示48%，一臺(tái)指示在0~25%周期變化，其余顯示故障；渦街流量計(jì)則顯示10000 m3/hr左右(儀表量程：0~300 m3/hr，儀表常數(shù)：6907.15 p/m3)。檢查現(xiàn)場(chǎng)電壓均正常，撤回車(chē)間校驗(yàn)，通信及儀表工作一切正常。我們?cè)谥甘?8% 的EJA110差變進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，并聯(lián)0.1μ電容，雖不能通信，但指示正確。在KNOX渦街流量計(jì)試驗(yàn)，甩開(kāi)原聯(lián)線(xiàn)，改用現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)供電現(xiàn)場(chǎng)指示，渦街工作正常。可以確定，這是線(xiàn)路干擾的影響。

    根據(jù)渦街流量計(jì)誤指示讀數(shù)可以計(jì)算干擾頻率：

    干擾頻率(f) =  6907.15 / (10000 / 3600) = 2 kHz 

    原因分析：這是2 kHZ左右的高頻電磁干擾影響275通信器通信，甚者仿真通信器的信號(hào)，使差變產(chǎn)生錯(cuò)誤的輸出。

    眾所周知，Hart(hiway addressable remote transducer)協(xié)議采用基于Boll通信標(biāo)準(zhǔn)的FSK(移頻鍵控)技術(shù)。通過(guò)在4~20mA電流上疊加頻率信號(hào)實(shí)現(xiàn)數(shù)字通信。兩個(gè)不同的頻率，1200Hz和2200Hz正弦波疊加在4~20mA電流回路上。這些頻率代表數(shù)字1和0 (如圖1所示) 。這些正弦波的平均值為0，因此在不中斷傳輸信號(hào)的情況下，完成了真正的同步通信。

圖1   Hart協(xié)議信

    因?yàn)镻A裝置是舊廠搬遷，原采用的是60Hz的馬達(dá)/泵，為適應(yīng)50Hz的電源，采用大量的變頻器。而變頻器的輸出是一種載波的交流電流(電壓)，如圖2所示。

                                  圖2   變頻器輸出波形

    變頻器的載波頻率，取決于其型號(hào)及容量，一般為 2.0~16.0 kHZ(根據(jù)負(fù)荷組態(tài))。PA裝置采用HITACHI J300-110HF95(VT)和150HF5(VT)型，載波頻率大都組態(tài)設(shè)置為： 2kHz。(這與干擾頻率測(cè)試結(jié)果相同) 這與Hart通信頻率十分相近。 所以，這個(gè)”0”信號(hào)頻率附近的雜波影響smart變送器，使他不能正確響應(yīng)275的信號(hào)，甚至按此信號(hào)錯(cuò)誤地轉(zhuǎn)為電流輸出或其它錯(cuò)誤的操作方式。 

    筆者采取增大儀表電纜與動(dòng)力電纜槽架的距離的改造措施，改造后，誤指示與不能通信問(wèn)題立即解決。

2 電纜太長(zhǎng)智能變送器現(xiàn)場(chǎng)不通信

    碼槽區(qū)原采用ST3000單法蘭液位變送器進(jìn)行蓄罐的液位測(cè)量，運(yùn)行良好。08年12月份，新投用的鄰二甲苯罐的液位測(cè)量LIA-009A采用EJA(Hart協(xié)議)單法蘭液位變送器并在TDC-3000LCN系統(tǒng)顯示。投用時(shí)，用268通信器校驗(yàn)檢查，不通信。 通信器顯示“no device found”，現(xiàn)場(chǎng)檢查：電壓為22.3V，正常。撤回車(chē)間校驗(yàn)，通信及儀表工作一切正常。回裝，仍不通信，但儀表運(yùn)行良好。

    原因分析：電纜過(guò)長(zhǎng)，電纜電容大于Hart通信設(shè)備允許的最大電容。

    因?yàn)镠art通信頻率較高(1~2 kHz左右) ，要求網(wǎng)絡(luò)的T=RC (時(shí)間常數(shù))不大于0.65μsec。因此Hart通信設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)的最大電容限制了通信最大距離。 Hart通信最大距離計(jì)算公式是：

    最大電纜長(zhǎng)度(m) = ( 160000 –Cmaster)/Ccable

    式中: 160000 是根據(jù)Hart 通信網(wǎng)絡(luò)允許的時(shí)間常數(shù)計(jì)算而得的常數(shù)， 反映通信網(wǎng)絡(luò)允許的最大電容量(pf) 。 

           Cmaster是控制系統(tǒng)或Hart濾波器的電容(pf)。

           Ccable是電纜分布電容 (pf/m)。

           LIA-009A傳輸電纜長(zhǎng)度約650m，采用BS5308/2，1.5sq 電纜，Ccable = 400 pf/m；R cable = 0.025 歐/m。

           TDC-3000LCN(HPM) Cmaster不太大，為計(jì)算方便假設(shè)Cmaster=0。

    （1）最大電纜長(zhǎng)度(Lmax) = 160000 / 400 = 400 m < 650m 

    實(shí)際上Cmarter ≠0，實(shí)際充許最大電纜長(zhǎng)度小于400m。

    （2）網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間常數(shù)(T) = RC = (0.025 * 650) * (400 * 650) /1000000 = 4.2μsec > 0.65μsec。

    可見(jiàn)由于電纜原故，使得網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間常數(shù)太大，導(dǎo)致通信波形嚴(yán)重失真，而無(wú)法通信。但對(duì)仿真信號(hào)沒(méi)有影響，改用2.5sq的交聯(lián)電纜(Cmaster為90pf/m)即可解決。 

    ST3000變送器采用DE通信協(xié)議，通信頻率較低，網(wǎng)絡(luò)的最大時(shí)間常數(shù)T = RC = 104μsec，允許的電纜分布電容比Hart協(xié)議寬容得多。 所以，同樣情況的8臺(tái)ST3000變送器，通信均正常。

    通過(guò)大量Smart儀表的使用，使筆者對(duì)Smart儀表的性能有了更好了解，通過(guò)問(wèn)題的出現(xiàn)與解決，使筆者對(duì)Smart儀表的安裝設(shè)計(jì)、維護(hù)等有了進(jìn)一步認(rèn)識(shí)。