《HART通信器對(duì)羅斯蒙特3051C變送器組態(tài)教程》由昌暉儀表根據(jù)羅斯蒙特變送器手冊(cè)及相關(guān)技術(shù)資料編寫，詳細(xì)介紹使用HART手操器對(duì)3051C變送器進(jìn)行過程變量單位、輸出方式、零點(diǎn)和量程調(diào)整、阻尼、表頭LCD選項(xiàng)和傳感器數(shù)字微調(diào)設(shè)定的詳細(xì)操作，作為儀表工提高5051C變送器組態(tài)的實(shí)用教程。
HART手持通信器是一個(gè)與所有遵循HART協(xié)議的變送器相連接的手持終端，3051C智能變送器是羅斯蒙特生產(chǎn)的遵循HART協(xié)議的變送器，它的校驗(yàn)和調(diào)整可以在HART手持通信器上進(jìn)行，也可以在裝有HART通信卡的DCS上進(jìn)行。如果這兩種設(shè)備都沒有，那只能在表體上進(jìn)行。不過這時(shí)儀表的智能功能便發(fā)揮不了，只能當(dāng)做一臺(tái)高精度的模擬變送器使用。
HART通信器組態(tài)有兩種組態(tài)方式，即在線(聯(lián)機(jī))組態(tài)和離線(脫機(jī))組態(tài)。前者是在通信器和變送器建立通信連接的狀態(tài)下進(jìn)行的組態(tài)，組態(tài)數(shù)據(jù)輸入到375通信器的工作寄存器中，然后直接傳送到連接的3051C變送器上；后者則在通信器和變送器未建立通信連接的狀態(tài)下，將組態(tài)數(shù)據(jù)存入375通信器的非易失性存儲(chǔ)器(EEPROM)中，待連接設(shè)備時(shí)可以將這些數(shù)據(jù)傳送至變送器。
在組態(tài)中將修改參數(shù)傳送至3015C變送器時(shí)，為避免修改參數(shù)對(duì)控制回路帶來影響，通信器會(huì)顯示提示信息“WARNING-Control loop should be in manual”(警告控制回路應(yīng)置于手動(dòng)狀態(tài))，該顯示信息僅僅是一個(gè)提示，不能將控制回路自動(dòng)切換至手動(dòng)，必須在控制室進(jìn)行人工操作。
當(dāng)HART通信器與HART變送器相連時(shí)，在線菜單的頂部顯示變送器的名稱和標(biāo)簽在線菜單的底部顯示F1-F4軟功能鍵，每一幅屏幕畫面都可確定F1-F4鍵的新用途。當(dāng)HART通信器通上電后，屏幕顯示為主菜單，如圖1所示，圖中，HART Communicator為HART通信器；Off line為離線；On line為在線；Frequency Device為頻率設(shè)備；Utility為效用。
HART通信器連接到3051C變送器回路時(shí)，變送器電源可以不關(guān)，但手持通信器的電源要關(guān)掉。如果手持通信器在電源開著的時(shí)候連到變送器回路，則有時(shí)會(huì)打亂變送器的程序，所以手持通信器不能帶電連接。圖2所示為在線菜單。Burst是可選的通信模式，在這種通信模式下，允許單一的從站連續(xù)的廣播一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的HART響應(yīng)信息，這種模式將主站從為得到更新的過程變量信息而不斷對(duì)從站發(fā)送命令請(qǐng)求的重復(fù)中解放出來。同樣，HART響應(yīng)信息(PV或其他)連續(xù)的由從站廣播，直到主站指示其他命令。采用Burst通信方式，根據(jù)選擇的命令不同，數(shù)據(jù)更新為3-4次/s。Burst模式只能使用在單個(gè)從設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)中。
HART通信器中設(shè)有快鍵順序表和菜單樹，方便用戶組態(tài)。
圖1 HART通信器主菜單 圖2 HART通信器在線菜單
3051C變送器的配線如圖3所示。HART的兩根通信電線是沒有極性的，可以隨便連接。在接線端子處，PWR/COMM為電源或通信線端子，表示電源線或數(shù)字通信線也接在此處；TEST為測(cè)試端子，校驗(yàn)時(shí)高精度電流表或電壓表（應(yīng)串聯(lián)250Ω電阻）可接在此處。此線路檢測(cè)疊加在4-20mA信號(hào)上的數(shù)字信號(hào)，并通過回路傳送所需信息，完成DCS或HART手持通信器（也稱為數(shù)據(jù)設(shè)定器）與3051C智能變送器的雙向數(shù)字通信。
圖3 HART通信器與變送器的配線
1、設(shè)定過程變量單位
3051C可使用的過程變量單位有inH2O、inHg、ftH2O、mmH2O、psi、bar、mbar、g/cm2、kg/cm2、Pa、kpa、torr和atm(大氣壓)。
2、設(shè)定輸出方式
可將3051C變送器輸出設(shè)定為線性(Linear)或者平方根(Sq.Root)輸出。設(shè)定3051C變送器為平方根輸出模式，則模擬輸出與流量成正比。
3、零點(diǎn)和量程調(diào)整
最常用的一項(xiàng)組態(tài)是調(diào)整3051C變送器的零點(diǎn)和量程。對(duì)3051C變送器有三種調(diào)整方法，即使用通信器直接輸入量程的上下限值；使用通信器和壓力輸入源；使用3051C變送器上的零點(diǎn)和量程按鈕與壓力輸入源。其中，后兩種調(diào)校的效果一樣。
通過通信器鍵盤輸入改變量程時(shí)，4mA點(diǎn)和20mA點(diǎn)的設(shè)定互不影響，但改變兩點(diǎn)的設(shè)定值都會(huì)引起量程的變化。例如一臺(tái)3051C變送器原設(shè)置為4mA(0kPa)、20mA(100kPa)，如果通過通信器鍵盤輸入新的4mA(50kPa)，此時(shí)20mA仍保持為100kPa，則3051C變送器的量
程變?yōu)?0kPa。
使用壓力輸入源調(diào)校時(shí)，調(diào)整4mA點(diǎn)不會(huì)影響表的量程值。例如一臺(tái)變送器原4mA(50kPa)、20mA(100kPa)，如果通過壓力輸入源進(jìn)行調(diào)校，將4mA設(shè)為0kPa，則此時(shí)20mA變?yōu)?0kPa，表的量程保持50kPa不變。
當(dāng)不知道4mA和20mA點(diǎn)的具體值，并且無手持通信器時(shí)，利用本機(jī)零點(diǎn)和量程按鈕與壓力輸入源，可以調(diào)整變送器量程。當(dāng)設(shè)定4mA點(diǎn)時(shí)，量程保持不變；當(dāng)設(shè)定20mA點(diǎn)時(shí)，量程改變。如果對(duì)量程下限的調(diào)整引起量程上限超出傳感器極限值，量程上限值就會(huì)自動(dòng)設(shè)定在傳感器極限值，而量程也會(huì)相應(yīng)地發(fā)生變化。利用3051C變送器的量程和零點(diǎn)按鈕調(diào)整變送器量程時(shí)，應(yīng)依照下述步驟進(jìn)行操作。
①擰松變送器表蓋頂上固定的認(rèn)證標(biāo)牌螺釘，旋開標(biāo)牌，露出零點(diǎn)和量程按鈕。
②利用精度為3-10倍于所需校驗(yàn)精度的壓力源，向3051C變送器高壓側(cè)加量程的下限值相應(yīng)的壓力。
③如要設(shè)定4mA點(diǎn)，則先按住零點(diǎn)按鈕至少2s，然后核實(shí)輸出是否為4mA。如果安裝了表頭，則表頭將顯示ZERO PASS(零點(diǎn)通過)。
④向變送器高壓側(cè)加量程的上限值相應(yīng)的壓力。
⑤如要設(shè)定20mA點(diǎn)，則先按住量程按鈕至少2s，然后核實(shí)輸出是否為20mA。如果安裝了表頭，則表頭將顯示SPAN PASS(量程通過)。
當(dāng)采用壓力源調(diào)整量程時(shí)，4mA和20mA的設(shè)定值是根據(jù)操作者提供的輸入壓力值進(jìn)行轉(zhuǎn)換的，有時(shí)通信器的壓力讀數(shù)與壓力輸入源的值不同。這可能是由以下幾個(gè)原因造成：
a、3051C變送器安裝位置
b、用戶的壓力標(biāo)準(zhǔn)與工廠(儀表制造廠）標(biāo)準(zhǔn)不同；
c、由于過壓、過熱(冷)或長(zhǎng)期漂移造成傳感器原有特性漂移。
這種差別可以通過調(diào)節(jié)組態(tài)中的傳感器數(shù)字微凋項(xiàng)進(jìn)行消除。
4、設(shè)定阻尼
3051C變送器的電子阻尼特性是使變送器的響應(yīng)時(shí)間對(duì)于輸入快速變化引起的輸出讀數(shù)呈平滑變化曲線?？筛鶕?jù)系統(tǒng)回路動(dòng)態(tài)變化所需要的響應(yīng)時(shí)間、信號(hào)穩(wěn)定性和其他要求決定適當(dāng)?shù)?/span>阻尼設(shè)定，默認(rèn)阻尼時(shí)間為0.4s，阻尼時(shí)間的設(shè)定范圍為0-25.6s。
5、LCD表頭選項(xiàng)
3051C表頭選項(xiàng)指令可根據(jù)應(yīng)用設(shè)定表頭，設(shè)定表頭可以顯示下述信息：工程單位、量程百分比、用戶設(shè)定表頭標(biāo)尺、工程單位和百分比之間交替顯示、工程單位和用戶設(shè)定表頭標(biāo)尺之間交替顯示。
6、傳感器數(shù)字微調(diào)
智能變送器與模擬變送器工作的主要不同是智能變送器被特性化了。進(jìn)行特性化時(shí)，將變送器傳感器的輸出值與輸入壓力值進(jìn)行比較，并將比較數(shù)據(jù)存入變送器的EEPROM中。
變送器工作時(shí)，利用這些數(shù)據(jù)，根據(jù)輸入的壓力產(chǎn)生一種標(biāo)有工程單位的變量輸出值。數(shù)字微調(diào)功能讓操作人員能夠改變其特性曲線。
注意：不應(yīng)把傳感器數(shù)字微調(diào)與量程調(diào)整相混淆。雖然通過量程的調(diào)整也可以使某個(gè)輸入壓力值對(duì)應(yīng)于4mA或20mA點(diǎn)，但這種調(diào)整不影響變送器其他各點(diǎn)壓力輸出值與輸入壓力的變換關(guān)系。對(duì)于智能變送器，利用傳感器的數(shù)字微調(diào)功能可以修改變送器的數(shù)字讀數(shù)與輸入壓力之間的變換關(guān)系。
為了變送器更好地工作，可以修改表的特性化，有兩種方式，即對(duì)變送器重新進(jìn)行特性化以及進(jìn)行數(shù)字微調(diào)。一般變送器在出廠時(shí)已經(jīng)被特性化了，用戶只需修改表的特性曲線來適應(yīng)自己的標(biāo)準(zhǔn)壓力信號(hào)。
數(shù)字微調(diào)分兩個(gè)步驟進(jìn)行：第一步為傳感器微調(diào)，調(diào)整變送器輸出的數(shù)字讀數(shù)與輸入壓力相一致；第二步為4-20mA數(shù)字微調(diào)，對(duì)輸出級(jí)電子部件進(jìn)行調(diào)整。為取得最佳效果，應(yīng)在穩(wěn)定的環(huán)境下使用高精密儀器進(jìn)行調(diào)校，避免出現(xiàn)對(duì)變送器的超量調(diào)整，變送器能接收的微調(diào)值不超過原來特性化曲線的5%。
傳感器微調(diào)有兩種方法，即量程微調(diào)和零點(diǎn)微調(diào)，兩者的復(fù)雜程度不一樣，使用時(shí)取決于現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用情況。
①零點(diǎn)微調(diào)
采用零點(diǎn)微調(diào)功能，用HART手持通信器校驗(yàn)傳感器時(shí)，按下述步驟操作：
1)使變送器通大氣，并且將手持通信器與測(cè)量回路相連。
2)從手持通信器主菜單中選擇1Device Setup → 2Diagnostics and Service → 3Calibration → 3Sensor trin→ 1zero trim，準(zhǔn)備進(jìn)行零點(diǎn)微調(diào)。
3)遵循手持通信器提供的指令完成零點(diǎn)微調(diào)的調(diào)整。
②量程微調(diào)
采用量程微調(diào)功能，用HART手持通信器校驗(yàn)傳感器時(shí)，按下述步驟操作：
1)將整個(gè)校驗(yàn)系統(tǒng)連接安裝通電，校驗(yàn)系統(tǒng)包括變送器、HART手持通信器、電源、壓力輸入源和讀數(shù)裝置。
2)從手操器主菜單中選擇1Device Setup → 2Diagnostics and Service → 3Calibration → 3Sensor trim → 2Lower sensor trim，準(zhǔn)備進(jìn)行傳感器量程下限微調(diào)點(diǎn)的調(diào)整。
3)遵循手持通信器提供的指令，完成對(duì)量程下限值的調(diào)整。
4)重復(fù)以上步驟調(diào)整量程上限值，用3Upper sensor trim替代步驟中2)的2Lower sensor trim。
量程微調(diào)包括傳感器下限微調(diào)和傳感器上限微調(diào)，即需要調(diào)整測(cè)量范圍的兩個(gè)端點(diǎn)值， 使得兩點(diǎn)間的各輸出值呈線性化。要想得到好的精度，所選的上限和下限值應(yīng)分別等于或略大于4mA和20mA點(diǎn)。調(diào)整時(shí)，需要壓力源的精度至少3倍于3051C變送器，應(yīng)用時(shí)一定要讓壓力穩(wěn)定保持10s后才進(jìn)行調(diào)整。
如果沒有精密的壓力源，則可以采用零點(diǎn)微調(diào)。零點(diǎn)微調(diào)為一點(diǎn)調(diào)整，調(diào)整時(shí)3051C變送器必須處于未遷移狀態(tài)，即偏離真正的零壓不超過3%。這種方法在消除由于變送器安裝位置帶來的影響或補(bǔ)償差壓變送器由于靜壓引起的零點(diǎn)漂移時(shí)很有用，但這種調(diào)整保持原有的特性化曲線的斜率。
微調(diào)可改變變送器特性化曲線，如果傳感器微調(diào)不當(dāng)，或者使用不符合精度要求的設(shè)備進(jìn)行微調(diào)，則變送器性能可能降低。
微處理器在處理了傳感器的信號(hào)之后，輸出一個(gè)數(shù)字量，經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換(D/A)線路把該數(shù)字量轉(zhuǎn)換為4-20mA的模擬信號(hào)送往信號(hào)線。3051C變送器在使用一段時(shí)間后或進(jìn)行了特性化后，可能需要對(duì)D/A轉(zhuǎn)換線路進(jìn)行檢查和微調(diào)。HART通信器提供了兩種D/A微調(diào)方式：Digital to Analog Trim(數(shù)/模微調(diào))和Scaled D/A Trim(定標(biāo)數(shù)/模微調(diào))。兩者是有區(qū)別的，前者是調(diào)整3051C變送器的4mA和20mA點(diǎn)的模擬輸出電流值，使得這兩點(diǎn)的模擬輸出等于4.00mA和20.00mA；后者是調(diào)整4mA和20mA點(diǎn)與用戶可選擇的參考標(biāo)尺相對(duì)應(yīng)，而不是與4mA和20mA對(duì)應(yīng)。例如，通過一個(gè)250Ω的負(fù)載測(cè)量，為1-5V；這時(shí)如果通過DCS測(cè)量，則為0-100%。
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