典型的應用場景:
技術靈活性:
與其他協(xié)議對比:
挑戰(zhàn)與注意事項:
隨著工業(yè)4.0與IIoT(工業(yè)物聯(lián)網)的發(fā)展,HART-IP因其開放性與高兼容性,正逐步成為智能現(xiàn)場設備的首選通信協(xié)議,尤其在邊緣計算與云端數(shù)據融合場景中潛力顯著。
理層規(guī)范要求。HT5700 集成了必要的濾波、信號檢測、調制、解調和信號生成功能,所需的外部元件很少。
同時芯片內部還集成 0.5%精度的振蕩器可以極大的節(jié)省電路板空間,是設計 HART 電路的理想選擇
?產品特性
? 符合 HART 標準的全集成 FSK 調制解調器
? 接收模式最大供電電流 115μA
? 適用于本質安全應用
? 集成了接收帶通濾波器最小的外部電路
? 集成精密振蕩器
? HART 輸出具有驅動能力
? HBM ESD 等級:8kV
? 2.7V 至 5.5V 電源
? 1.71V 至 5.5V 接口
? 工作溫度范圍:-40°C 至+125°C
? 封裝:4mm×4mm LFCSP
? UART 接口
?典型應用
? 現(xiàn)場變送器
? HART 多路復用器
? PLC 和 DCS 模擬 I/O 模塊
?在 0℃至 850℃區(qū)間:?
其中,?
),A、B、C 是鉑熱電阻的材料常數(shù),分別為 A=3.9083×10?3℃?1,B=-5.775×10??℃?2,C=-4.183×10?12℃??。?
銅熱電阻的電阻溫度特性相對簡單,在 – 50℃至 150℃范圍內,其電阻與溫度的關系近似為線性,可表示為?
,其中 α 是銅的電阻溫度系數(shù),約為 4.28×10?3℃?1。?
在標準參比條件下,壓力變送器的測量誤差,也稱為準確度,包括:不準確度、最大測量誤差、非線性、回差以及不重復性,其定義如下:
(1)?不準確度:對于任何單獨的試驗循環(huán),針對增大輸入和減小輸入,通過選擇任意測量值和標稱值的最大正偏差和最大負偏差,來確定不準確度。簡單概括:任意上行程或者下行程與標準值誤差的最大值。
(2)?最大測量誤差:確定最大測量誤差的方法是平均上行程誤差和平均下行程誤差中選擇偏離最大的正或負數(shù)值。
(3)?端基非線性:畫一條在范圍上限值和范圍下限值上與平均校準曲線相吻合的直線就可以確定端基非線性。因為壓力變送器是在工廠內進行校準并在現(xiàn)場進行調整,所以只有端基非線性具有實際意義。
(4)?回差:在同一試驗點上任何一個試驗循環(huán)中相鄰的上行程輸出與下行程輸出之差。死區(qū)是在輸入信號的50%處確定,增加或減少輸入信號直到輸出信號發(fā)生變化。滯環(huán)誤差=回差-死區(qū)。
(5)?不重復性:在相同的工作條件下,以相同的輸入值從一個方向做全范圍移動時在短時間內對輸出做多次連續(xù)測量取得的極限值之間的代數(shù)差。不重復性通常以理想輸出量程的百分數(shù)表示,且不包括回差。
?
協(xié)議類型:全數(shù)字現(xiàn)場總線(基于IEC 61158-2)。
通信方式:純數(shù)字通信(無模擬信號),支持多設備并聯(lián)。
核心優(yōu)勢:高實時性、多變量傳輸、設備間互操作性強。
典型應用:石油化工、制藥、精細化工等復雜過程控制。
協(xié)議類型:混合通信(4-20mA模擬信號 + HART數(shù)字疊加)。
通信方式:兼容傳統(tǒng)4-20mA系統(tǒng),支持點對點或總線模式。
核心優(yōu)勢:低成本、易部署、兼容現(xiàn)有儀表。
典型應用:水處理、能源監(jiān)測、離散制造等以監(jiān)測為主的場景。
對比項 | FF PA | HART DP |
---|---|---|
通信速率 | 31.25 kbps(確定性調度) | 1.2 kbps(低速,非實時) |
拓撲結構 | 總線型(多設備并聯(lián)) | 點對點或總線型(需主站支持) |
供電方式 | 總線供電(FISCO/Entity認證) | 傳統(tǒng)4-20mA回路供電 |
功能安全 | 支持(FF-SIS) | 需額外安全認證 |
數(shù)據量 | 支持多參數(shù)同步傳輸 | 主要用于參數(shù)讀取和診斷 |
系統(tǒng)兼容性 | 需專用FF主機(如DeltaV、PCS 7) | 兼容大多數(shù)DCS/PLC(HART調制解調) |
選擇FF PA的情況:
需要高精度閉環(huán)控制(如反應釜溫度控制)。
設備間需協(xié)同工作(如閥門聯(lián)動控制)。
要求多變量傳輸(如同時監(jiān)測溫度、壓力、流量)。
選擇HART DP的情況:
傳統(tǒng)4-20mA系統(tǒng)升級,希望保留原有布線。
以監(jiān)測為主,控制需求簡單(如泵狀態(tài)監(jiān)控)。
預算有限,需快速部署且無需更換現(xiàn)有儀表。
FF PA采用鏈路活動調度器(LAS),確保確定性通信,適合高速控制回路。
HART DP通信速率低(1.2 kbps),僅適合非實時數(shù)據采集(如設備診斷)。
FF PA:
支持OPC UA over TSN,符合工業(yè)4.0趨勢。
適合未來數(shù)字化工廠建設。
HART DP:
可通過WirelessHART擴展無線監(jiān)測能力。
適合中小規(guī)模系統(tǒng),擴展性較弱。
成本項 | FF PA | HART DP |
---|---|---|
硬件成本 | 高(專用電纜、FF主機) | 低(兼容現(xiàn)有4-20mA系統(tǒng)) |
工程配置 | 復雜(需組態(tài)軟件) | 簡單(即插即用) |
長期維護 | 低(數(shù)字化減少校準需求) | 較高(依賴人工巡檢) |
行業(yè) | 推薦協(xié)議 | 理由 |
---|---|---|
石油化工 | FF PA | 高可靠性、多設備協(xié)同控制 |
制藥/食品 | FF PA | 符合GMP數(shù)據追溯要求 |
水處理 | HART DP | 低成本、兼容現(xiàn)有泵/閥門 |
離散制造 | HART DP | 簡單監(jiān)測需求為主 |
“PA是完全不同的協(xié)議” → 實際是FF的特殊版本
“PA只能用于化工” → 其實適用于所有過程工業(yè)
“FF-H1可以替代PA” → 在防爆場合不可替代
選擇FF PA:
需要全數(shù)字化、高實時性控制。
適用于復雜過程自動化(如煉油、化工)。
預算充足,且未來需擴展智能工廠功能。
選擇HART DP:
傳統(tǒng)系統(tǒng)改造,希望低成本實現(xiàn)數(shù)字化。
監(jiān)測為主,控制需求簡單(如能源管理)。
項目周期短,需快速部署。
最終建議:
如果追求高性能和未來擴展性,優(yōu)先選擇FF PA。
如果預算有限且只需基礎監(jiān)測,HART DP是更經濟的選擇。
通過以上分析,可結合具體項目需求,選擇最適合的工業(yè)通信協(xié)議。
? ? ? ? ? ? 中科博微的部分產品
]]>圖 1? TT106型號 FF協(xié)議的溫度變送器
智能溫度變送器支持熱電偶、熱電阻等多類型傳感器輸入,通過內置的冷端補償電路消除環(huán)境溫度干擾。并通過硅橡膠澆封工藝提升抗振、防潮性能,適應冶金、化工等惡劣工況。
圖2 TT106型號 HART協(xié)議的溫度變送器
在石油化工生產中,溫度是影響反應效率、安全性和產品質量的關鍵參數(shù)。智能溫度變送器在該行業(yè)的應用
溫度監(jiān)測:實時監(jiān)控化學反應溫度,確保反應過程穩(wěn)定,防止溫度過高或過低導致的安全事故。
管道輸送溫度控制:監(jiān)測原油、天然氣及化工流體的輸送溫度,防止因溫度異常導致管道堵塞或泄漏。
儲罐溫度管理:用于液化天然氣、石油儲罐的溫度監(jiān)測,確保存儲安全。
防爆環(huán)境應用:石油化工環(huán)境屬于易燃易爆區(qū)域,智能溫度變送器通常具備防爆認證,可以用于石油化工環(huán)境區(qū)域的檢驗
在火力發(fā)電、核電及新能源電站中,溫度監(jiān)測直接影響設備壽命和發(fā)電效率。電機軸承溫度監(jiān)測是設備健康管理的重要環(huán)節(jié)。導軌式智能溫度變送器通過隔離放大技術,將PT100傳感器信號轉換為4-20mA輸出,有效隔離電磁干擾。某廠應用溫度變送器后,電機故障率降低40%,年維護成本減少200萬元。
鍋爐溫度監(jiān)控:實時監(jiān)測鍋爐爐膛、蒸汽管道溫度,防止過熱導致設備損壞。
汽輪機監(jiān)測:監(jiān)控軸承、缸體溫度,確保機組穩(wěn)定運行。
變壓器溫度管理:用于電力變壓器的溫度檢測,防止過熱引發(fā)故障。
太陽能熱發(fā)電:在光熱電站中,監(jiān)測集熱器溫度,優(yōu)化能量轉換效率。
制藥和食品生產對溫度控制要求極高
滅菌過程控制:在制藥行業(yè),滅菌釜、凍干機等設備需要精確溫度控制,確保藥品無菌。對溫度變送器的精度誤差要求較高
發(fā)酵過程監(jiān)測:生物制藥和食品發(fā)酵過程中,溫度直接影響菌群活性,智能溫度變送器可提供穩(wěn)定監(jiān)測。
冷鏈物流:在食品加工和存儲中,確保冷藏鏈溫度恒定
高爐溫度監(jiān)測:實時監(jiān)測煉鐵高爐溫度,優(yōu)化燃燒效率。
連鑄過程控制:在鋼水連鑄過程中,精確控制結晶器溫度,提高鑄坯質量。
熱處理爐監(jiān)控:用于退火、淬火等熱處理工藝,確保金屬材料性能達標。
在水處理廠、污水處理設施中,智能溫度變送器用于:
生化反應池監(jiān)測:控制微生物活性,優(yōu)化污水處理效率。
熱力消毒系統(tǒng):在廢水處理中,確保高溫消毒過程符合標準。
海水淡化:監(jiān)測蒸發(fā)器溫度,提高淡化效率。
智能溫度變送器憑借其高精度、遠程監(jiān)控、自診斷和數(shù)字化通信等優(yōu)勢,在工業(yè)領域的應用越來越廣泛。隨著工業(yè)物聯(lián)網和人工智能技術的發(fā)展,未來的智能溫度變送器將更加智能化,支持預測性維護和大數(shù)據分析,進一步提升工業(yè)自動化的效率和安全性。
圖3? PA 溫度變送器
企業(yè)在選擇智能溫度變送器時,應根據具體行業(yè)需求,考慮測量范圍、防護等級、通信協(xié)議和認證標準,以確保最佳性能和可靠性。
在工業(yè)智能化浪潮中,智能溫度變送器已從單純的信號轉換設備演變?yōu)楣I(yè)物聯(lián)網的關鍵節(jié)點。其通過融合高精度傳感與工業(yè)通信技術,不僅提升了生產過程的可控性與安全性,更為企業(yè)數(shù)字化轉型提供了堅實的后盾。隨著AI算法與材料科學的持續(xù)突破,智能溫度變送器將在制造中釋放更大價值。
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一體化溫度變送器是有溫度傳感器與變送器進行結合,使用簡單的方式把-200到1600攝氏度范圍內的溫度信號轉換為二線制的電信傳輸給顯示儀等一些設備,從而實現(xiàn)對溫度的精確測量和控制,接下來溫度變送器廠家控創(chuàng)電子的小篇就來給大家簡單介紹一下一體化溫度變送器的工作原理。
一體化溫度變送器是利用液位靜壓力的測量工作原理,它一般是把硅壓力測壓傳感器將測量到的壓力轉化成電信號,在景觀放大和補償電路,在經方法的電路放大和補償電路,之后以4~20mA DC電信號輸出。
一體化溫度變送器能有實際的真空,在電路的處理環(huán)節(jié)上進行調整以獲得的壓力,表壓測量變送器相對于大氣壓力測量,相當于P2參考大氣壓力參考大氣壓力P0。相對于大氣壓力測量,相當于參考大氣壓力。現(xiàn)場大部分的壓力測量是這種情況,例如主蒸汽壓力測量等,例如主蒸汽壓力測量等。差壓測量變送器差壓測量變送器主要分為液位測量和流量測量。差壓測量變送器主要分為液位測量和流量測量。
一體化溫度變送器的延伸理解液位傳感器基于所測液體靜壓與該液體的高度成比例的原理,測液體靜壓與該液體的高度成比例的原理,主要采用國外先進的隔離型擴散硅敏感元件或者陶瓷電容壓力敏感傳感器,將靜壓轉換為電信號,散硅敏感元件或陶瓷電容壓力敏感傳感器,將靜壓轉換為電信號,再經過溫度補償和線性修正,轉化成標準電信號。
一體化溫度變送器是通過平衡電路可以將這個微小的電容轉化成標準的電流輸出,這樣可以便于能夠得到壓力變化成線性關系輸出的電流信號。從而便得到了與壓力變化成線性關系輸出的電流信號,其實電感式變壓器的工作原理也是類似的。
二:一體化溫度變送器安裝
一體化溫度變送器和其他的變送器一樣,在使用的過程中需要很多要注意的地方,如果用戶不小心的使用幾個細節(jié),會直接影響儀器的性能,破壞儀器的使用壽命,下面為大家詳細的介紹用戶在使用一體化溫度變送器的注意事項:
1、一體化溫度變送器安裝的環(huán)境必須是在-20-+70℃內,當周圍環(huán)境溫度太高時,信號轉換器和顯示模塊可以與熱電阻或熱電偶分離安裝。要配有分離安裝變送器的專用防爆盒。
1、用于爆炸危險場所時,請注意防爆標志與防護等級;
2、加電前,請仔細檢查電源的正負極性,不能接錯,否則可能造成不可知的后果。
3、溫度變送器使用六個月后需進行校驗。
4、信號轉換器模塊用環(huán)氧樹脂灌封固化,以加強其防震性能,并防濕、防腐、防潮。
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1.主干線、支線短路、過載保護
2.適用于 FOUNDATION Fieldbus H1 和 PROFIBUS PA 現(xiàn)場總線
3.LED 指示燈故障診斷
4.自動總線終端
5.反接線保護
6.自動隔離故障端口
7.防護等級 IP65
二:MCAFD4 有源現(xiàn)場總線智能分配器系統(tǒng)連接圖:
三:MCAFD4 有源現(xiàn)場總線智能分配器現(xiàn)場應用圖:
1.水泥行業(yè)水泥行業(yè)應用的工藝流程圖:
2. 四通道接線盒應用環(huán)境
3.電力行業(yè)
主要應用于火電廠鍋爐燃燒器、管路閥門的指令分配。 也叫功率分配器,可以將一路輸入信號能量分成多路輸出。
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