儀表維護(hù)中HART智能終端協(xié)議的應(yīng)用分析

沙桐（泰興）化學(xué)有限公司 鄭南華

隨著科技的發(fā)展，自動(dòng)化水平的不斷提高，現(xiàn)代企業(yè)對于自動(dòng)化裝置在實(shí)際中的工作要求也更加嚴(yán)格，作為自動(dòng)化發(fā)展中的產(chǎn)物，HART智能終端協(xié)議在儀表維護(hù)的實(shí)際應(yīng)用中有著很好的使用效果，它不僅能應(yīng)用在EJA及3051系列智能變送器等具有HART智能終端協(xié)議功能的儀表中，在其它具有HART通訊協(xié)議的儀表，如智能調(diào)節(jié)閥、DCS系統(tǒng)中也有廣泛的應(yīng)用。

一、HART通訊協(xié)議

HART（Highway Addressable Remote Transducer），即尋址遠(yuǎn)程傳感器高速通道是1985年由美國羅斯蒙特（Rosemount）公司推出的一種無線通信技術(shù)，是現(xiàn)場智能儀表和控制室設(shè)備之間的開放通信協(xié)議。它具有點(diǎn)對點(diǎn)模式、多年模式、陣發(fā)模式三種不同的通信模式，通過采用在低頻的4～20mADC的模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)，或是全數(shù)字通信模式，或是在總線上從站自動(dòng)連續(xù)第發(fā)送HART的響應(yīng)信息，來表現(xiàn)控制系統(tǒng)的信息。HART規(guī)定有三種命令：通用命令，即所有設(shè)備都能理解的命令，包括常用現(xiàn)場設(shè)備功能庫的一般行為命令，和在基金會(huì)或公司獨(dú)自開發(fā)使用的特殊設(shè)備命令，HRAT智能終端協(xié)議按照這一系列的命令進(jìn)行工作。

二、HART智能終端的操作

HART智能終端協(xié)議對于數(shù)字信號(hào)的通訊的實(shí)現(xiàn)是在模擬信號(hào)傳輸線上完成，可在控制室、現(xiàn)場及回路的任一點(diǎn)處與變送器進(jìn)行通訊連接。由于其所具有的強(qiáng)大的數(shù)據(jù)修改、顯示、校驗(yàn)等功能，可以為儀表的現(xiàn)場維護(hù)隨時(shí)提供可靠而準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，快速定位儀表故障部位，使儀表的現(xiàn)場維護(hù)迅速而便捷。

在連接HART智能終端協(xié)議和現(xiàn)場儀表時(shí)要保證電源電壓在16.4-42V之間，連接電和電源之間還必須有一個(gè)負(fù)荷電阻在250-600歐姆的電阻與變速器并聯(lián)。最好使用帶屏蔽單芯雙絞線或雙芯雙絞線屏蔽的電纜，電纜最小尺寸為24A WG，雙絞線和多芯雙絞線的最大長度應(yīng)不大于3084m和1524m。

1.菜單地址

在使用HART智能終端之前，應(yīng)對其菜單有一個(gè)總體的了解，才能在使用的過程中更方便地通過菜單的選擇來實(shí)現(xiàn)各種功能。

HART智能終端的菜單包括五個(gè)部分：1 DEVICESETUP、2 pres、3 A01 Out、4 LRV、5 URV，進(jìn)入菜單之后有包括壓力、量程范圍百分比、模擬信號(hào)的輸出、傳感器溫度、靜壓、工程單位、和工程單位的顯示等菜單的過程變量按鍵，診斷及服務(wù)按鍵，包括測試/狀況、回路檢測、較正以及下的TAG、單位、量程再設(shè)定、設(shè)備情報(bào)、傳動(dòng)功能、阻尼、低端載止、載止方式、傳感器、信號(hào)狀態(tài)、模擬輸出警報(bào)、HART輸出、設(shè)備情況、熱鍵等多個(gè)功能菜單。

熟悉了菜單地址之后，即可對與變送器連接好的通電后的HART智能終端進(jìn)行操作。可以利用上下鍵來進(jìn)行菜單命令的調(diào)用，然后按右鍵進(jìn)入，也可直接按命令旁邊的數(shù)字鍵；若要返回上一個(gè)顯示，按右鍵；如果現(xiàn)實(shí)ABORT、ESC、EXIT，則直接選擇所需要相對應(yīng)的菜單命令。

2.參數(shù)設(shè)置

在進(jìn)行參數(shù)設(shè)置前，以首先了解各種參數(shù)所代表的意義。常用的有工程單位（UNIT）；量程范圍（LRV/URV）用案件進(jìn)行測量量程的標(biāo)定；阻尼時(shí)間常數(shù)（Damp）調(diào)整對于直流4-20mA的量程設(shè)定；輸出信號(hào)低載止模式（Low cut）主要用于輸出信號(hào)為平方根時(shí)，零點(diǎn)附近輸出穩(wěn)定性，有兩種模式可供選擇，當(dāng)輸出低于某個(gè)值時(shí)，強(qiáng)制輸出為0%或輸入輸出成線性；測試輸出（Loop test）使用與回路自測，輸出可由-5%到110%的范圍內(nèi)，以1%為單位自由設(shè)定；自診斷（Self test）用自診斷命令自測，并顯示錯(cuò)誤信息；外部開關(guān)的保護(hù)/許可（Ext SW mode）顯示/設(shè)定有關(guān)LRV（URV）設(shè)定的外部開關(guān)的保護(hù)/許可；及模擬輸出的調(diào)校（D/Atrin，Scaled D/A trin）調(diào)校輸出電流為4mA和20mA兩點(diǎn)時(shí)的輸出值。

利用HART協(xié)議的智能檢測，可以查看參數(shù)。以HART/RS232轉(zhuǎn)換器為例，在將其余壓力變送器連接使須按說明書上的示意圖將兩線制進(jìn)行連接，確認(rèn)連接無誤之后打開其測試軟件，打開串行口并進(jìn)行連接、測試，看PC機(jī)與HART/RS232轉(zhuǎn)換器的通訊是否正常。接著開始檢測，檢測完成后儀表的ID及其他參數(shù)將會(huì)在測試軟件上顯示出來。

參數(shù)設(shè)置包括位數(shù)、單位、量程和阻尼時(shí)間常數(shù)的設(shè)置。

(1)更改位數(shù)

再生產(chǎn)中，若要變更位號(hào)，須知道數(shù)據(jù)的輸入、設(shè)定和發(fā)送。按下ENTER（輸入）鍵將HART智能終端協(xié)議中輸入的數(shù)據(jù)確認(rèn)之后，按SEND或F2（發(fā)送），將數(shù)據(jù)發(fā)送至變送器。接著調(diào)出[TAG]（位號(hào)）設(shè)定畫面，進(jìn)入TAG頁面，接著用HART智能終端最下端的三組SHIFT（轉(zhuǎn)換鍵）來調(diào)整輸入需要的英文字母和數(shù)字，最后按下ENTER鍵，將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到HART智能終端中，即可完成對于位號(hào)的更改。

(2)單位設(shè)置

更改按照訂單設(shè)定的出廠單位時(shí)，按熱鍵（Hot Key）調(diào)處[量程值]設(shè)定頁面，選擇[Press Unit]選項(xiàng)，利用方向鍵選擇所需要的工程單位，按ENTER鍵，接著按SEND鍵將變更的數(shù)據(jù)發(fā)送給調(diào)節(jié)閥、變送器、DCS系統(tǒng)等帶有HART智能終端協(xié)議的儀表，SEND消失后，表示單位更改成功。

(3)量程設(shè)置

HART智能終端系統(tǒng)出廠時(shí)是按照用戶的要求設(shè)置，如果在儀表的現(xiàn)場維護(hù)中出現(xiàn)變送器、調(diào)節(jié)閥、DCS系統(tǒng)量程溢出的情況，就需要更改HART智能終端的量程。

選擇SELF TEST（自檢測）——ON LINE（在線）進(jìn)入ONLINE頁面后通過上下方向鍵可以選擇“URV…mmH2O，接著按右方向鍵進(jìn)入量程調(diào)整主菜單，輸入需要的數(shù)據(jù)按ENTER鍵確認(rèn)，當(dāng)HART智能終端系統(tǒng)提示要SEND（發(fā)送）時(shí)要SAVE（存貯），是調(diào)整的量程數(shù)據(jù)生效。

(4)阻尼時(shí)間常數(shù)

一般情況下，HART智能終端系統(tǒng)在出廠是，阻尼時(shí)間設(shè)定為2.0秒，當(dāng)需要更改阻尼時(shí)間的常數(shù)時(shí)，須調(diào)出[Damp]設(shè)置頁面，輸入需要的數(shù)據(jù)，按ENTER鍵，按下SEND鍵，將更改的數(shù)據(jù)發(fā)送到變送器、調(diào)節(jié)閥或者DCS系統(tǒng)中，出現(xiàn)確認(rèn)顯示畫面后，按OK鍵，等SEND消失，即表示設(shè)置成功。

在進(jìn)行阻尼時(shí)間常數(shù)設(shè)置時(shí)，須要注意，輸入的數(shù)值只能是HART智能終端系統(tǒng)被設(shè)定好的數(shù)值。

3.零點(diǎn)調(diào)校

當(dāng)現(xiàn)場的實(shí)際輸入不為零時(shí)，可以利用HART智能終端的零點(diǎn)調(diào)校進(jìn)行更改。開機(jī)進(jìn)入ONLINE（在線）后，選擇SEVICE SETUP（設(shè)備設(shè)定）鍵，再依次選擇DLAG/SERVICE（自診斷）、CALIB ERATION（校驗(yàn)）、SENSOR/TRIM、LOWER SENSOR TRIM，當(dāng)頁面提示APPLY LOW PRESSURE時(shí)，按下OK鍵確認(rèn)即可將HART數(shù)據(jù)調(diào)零。

三、HART智能終端自診斷

HART智能終端可以對調(diào)節(jié)閥、變送器、DCS系統(tǒng)等進(jìn)行自診斷和不良數(shù)據(jù)設(shè)定的檢查，有Device setup、Diag/Service兩種自診斷。

HART智能終端系統(tǒng)進(jìn)行自檢測時(shí)可以通過測試狀態(tài)調(diào)出TESE/STARTUS的頁面，選擇自檢（SELF TEST）。若是沒有錯(cuò)誤，則自檢結(jié)果顯示[SELF TEST OK]，并提示維修人員從別處方面入手尋找故障突破口。如果有錯(cuò)誤，則會(huì)將自診斷的結(jié)果在[STATUS]項(xiàng)目中顯示出來，方便儀表維修人員對故障的處理。

如果現(xiàn)場中HART智能終端系統(tǒng)不斷連續(xù)地出現(xiàn)量程一處的情況時(shí)，智能儀表維修人員應(yīng)對利用HART智能終端協(xié)議的自診斷功能對于出現(xiàn)故障的原因作出判斷，排除故障。

四、結(jié)語

在生產(chǎn)的過程中，儀表的維護(hù)是一個(gè)十分重要的環(huán)節(jié)，HART智能終端協(xié)議為儀表的現(xiàn)場維護(hù)提供了十分便捷有利的條件，能夠保證生產(chǎn)更加安全平穩(wěn)的進(jìn)行。但應(yīng)當(dāng)注意的是儀表的維護(hù)雖可以利用HART智能終端系統(tǒng)協(xié)議來進(jìn)行智能維護(hù)，卻不可代替一些日常的維護(hù)工作，因而在智能儀表的使用中，還應(yīng)注意儀表本身的清理維護(hù)。

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