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技術(shù)文章
HART手操器在現(xiàn)場被電磁干擾不能正常通訊應(yīng)如何解決
閱讀次數(shù)：795 發(fā)布時間：2019/10/6 9:32:51
HART手操器在現(xiàn)場被電磁干擾不能正常通訊的時候，我們先排除其它不能通訊的原因，確定都沒有問題我們就來解決被電磁干擾不能正常通訊的原因。首先我們對HART手操器通訊時有什么要求有個全面的了解。
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(nèi)，例如3151壓力變送器的通訊要求是回路電阻是250Ω時通訊最低電壓為18V DC，電源連接方向正確。
二、檢查線路
(1)HART手操器與智能變送器之間的通訊電纜沒有接好。檢查電纜插頭是否插緊，接線端子螺釘是否松動，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端子AB上也可接在負載電阻R兩端CD，但是不能接在AD兩點。在電源和手持終端之間需要一個≥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(shè)定的組態(tài)參數(shù)送到變送器內(nèi)存中。因為電源低阻抗內(nèi)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，所以無法通訊，也就無法讀取信息和設(shè)定組態(tài)參數(shù)，如圖1所示。
圖一：正確的HART手操器通訊接線圖
若上面的兩個條件滿足后仍不通訊，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)電源電壓過低
青島某項目中200多臺3151B智能變送器在試生產(chǎn)過程中，不通訊，輸出錯誤，表頭顯示閃爍，嚴重影響用戶的生產(chǎn)計劃。經(jīng)過紹興中儀技術(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
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，有600m，經(jīng)紹興中儀工程師分析原因是由于電纜過長，電纜電容大于HART通訊設(shè)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(時間常數(shù))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的最大距離。HART通訊最大頻率計算公式：
最大電纜長度m=(160000-Cmaster )/Ccable
式中：160000根據(jù)HART通訊網(wǎng)絡(luò)允許的時間常數(shù)計算而得的常數(shù)，反映通訊網(wǎng)絡(luò)允許的最大電容，單位PF;
Cmaster為控制系統(tǒng)或HART濾波器電容，PF;Ccable為電纜分布電容，PF/m。
電纜長度約有600m，電纜C cable = 400PF/m，Rcable：0.025Ω/m，為計算方便假設(shè)Cmaster=0。
最大電纜長度Lmax=160000/400=400<600m。實際Cmaster≠0(Cmaste改為Cmaster)=實際允許最大電纜長度<400m。
網(wǎng)絡(luò)時間常數(shù)T=RC=(0.025×600) ×(400×600)/1000000=3.6μs>0.65μs
電纜的原因，使得網(wǎng)絡(luò)時間常數(shù)太大，導致通訊波形嚴重失真，而無法通訊，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臺計量儀表，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(xiàn)場電源電壓正常，在試驗室測量輸出及通訊均正常。在現(xiàn)場甩開原供電電纜采用臨時供電指示通訊均正常。可以確認是因為線路干擾導致儀表不通訊和誤指示。經(jīng)過確認干擾頻率為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(yīng)50Hz的電源使用了變頻器，其頻率設(shè)置為2kHz與HART的通訊頻率十分相近，使它不能正確的響應(yīng)通訊器，甚至按此信號錯誤地轉(zhuǎn)換為電流輸出或其他錯誤的操作方式。將儀表電纜與動力電纜槽架的距離加大即解決問題。
電磁干擾，通常在排除電源電壓，回路電阻，連線正確，線路通暢之后，還有不通訊的問題發(fā)生需要考慮電磁干擾的問題，通�，F(xiàn)場的問題是試驗室難以復現(xiàn)的，盡管壓力變送器通過了各種電磁兼容試驗在現(xiàn)場也可能出現(xiàn)各種各樣被干擾的問題。在測量過程中這些干擾若不能很好的處理將歪曲測量結(jié)果，嚴重時甚至使儀表或控制系統(tǒng)完全不能工作。為了避免電磁干擾的發(fā)生，信號線要采用扭絞、屏蔽、接地、濾波等方法，將儀表的信號線與動力電纜之間的距離加大，導線縮短，盡可能避免平行布線，對變壓器等干擾源件進行磁屏蔽等。
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