登陆

详解HART通讯(上)

admin 2019-10-29 292人围观 ,发现0个评论

hart总线

HART通信内容较多,所以分上下两篇介绍。

通过文章我们将了解HART总线和传感器的内容。

  • HART如何与模拟传感器一起使用?
  • HART模拟传感器如何工作?
  • 以及HART传感器有什么优势?

电流值模拟量

要了解HART,首先要先明白模拟量。

在详解HART通讯(上)过去的四十年中,基于电流环的模拟量技术已被用于将重要的过程数据从传感器传输到控制系统,无论该系统是DCS还是PLC,或者单回路控制器。

一对线的4-20mA电流环

电流环数据传输简单且成本有效。只需要少量的电流(确切地说是4到20毫安)。每个电流环传感器需要一对导线。一个2A,24V的直流电源可以带数​​十个传感器。

  • 对于电流值模拟量传感器,最低可测量过程值称为下限范围,即LRL。模拟传感器在0%时输出4mA。
  • 可测量的最高过程值称为上限范围或URL,在100%时,模拟传感器将输出20mA。

使用电流值一个最大的优势时是信号可以传输很长的距离,而信号损失很小或没有。电流信号最长可传输1000米,没有明显的信号损失。

并且,4-20毫安电流回路信号可以提供基本的诊断功能。因为0%等于4毫安信号,断线会断开电路,感应到0毫安。这个功能可以让控制系统检测到断线。但模拟量传感器只能通过一对导线向控制系统发送一个“值”。并且数据的精度与模数转换器类型有关系。

具有16位精度的A/D转换器可以以65,535(2的16次幂)为增量报告模拟传感器的值范围。这意味着对于0-100详解HART通讯(上)0psi的压力传感器,信号值的精度为为1000除以65,535或0.015psi。对于大多数应用来说,这种精确度就足够了。

贝尔202调制解调器标准(Bell 202 modem)

在我们回答HART是什么的问题之前,让我们先看看另一个模拟设备:模拟电话。

模拟电话通信类似于工业工厂中使用的模拟传感器信号。模拟电话线将语音信号转化为48伏直流电信号传输。当你对着手机的听筒说话时,麦克风将声波转换为模拟电波。这些波通过电话线传播到目的地。接收电话然后转换电信号通过听筒的扬声器回到声波中。这就像工业模拟传提灯映桃花感器一样。

在20世纪70年详解HART通讯(上)代后期,贝尔实验室发明了贝尔202调制解调器标准(Bell 202 modem)。1980年,采用Bell202标准作为通信标准用于海底石油和天然气生产控制系统。

Bell202指定称为音频频移键控的调制方法(AFSK)以1.2kb/s的速率编码和传输数字数据。基本上,它可以用AC正弦波提供连续信号,它将频率从1200赫兹转移,表示二进制值为1,到2200赫兹表示二进制值为0。

简单说:Bell202就是用调制后的模拟量进行数字传输。方法是通过用不同频率的正弦波代表1和0。1200hz的代表1,2200赫兹的代表0。

Bell 202

如果我们将Bell202信号叠加在标准模拟电话线信号之上,我们能够在同一对导线上同时发送数字数据和模拟数据。这就是模拟电话来电显示的功能。

同一对导线,既可以传输模拟信号也可以传输数字信号了。

同样的道理,如果把Bell202 叠加到在标准模拟传感器线路信号之上?当然也就既可以传输模拟量也可以传输数字量了。(不得不佩服BeLL实验室的天才们)

这就是HART通讯!

HART

使用HART,我们即可以传输模拟数据,又可以传输过程变量的测量值,也能传输数据,例如标记名,校准设置或传感器诊断。这将为过程工厂提供真正的生产力提升!

并且因为支持HART的传感器只需要一对电线进行通信,将现有的非HART传感器环路升级为支持HART的环路,无需更换电缆!当然,传感器和模拟输入卡都有控制器需要支持HART(要有调试解调器嘛)。现在甚至还有附加硬件设备可将HART传感器转换为无线发射器!

现在我们知道了HART是什么,在下篇我们将讨论HART如何工作的。

拓​宽​眼界,​掌握​新知

欢迎关注公众号:PLClion

请关注微信公众号
微信二维码
不容错过
Powered By Z-BlogPHP