变送器是自动控制系统的基础,它既是获取信息的传感器,也是信息工业的源头。目前,变送器已经从模拟型、智能型发展到了现场总线型。智能型变送器(指采用HART、DE协议的变送器)是数字信号与模拟信号混合的变送器,它和DCS(分散控制系统)的连接仍然采用两线制。智能型变送器与DCS通信时,在DCS中还必须配有智能卡(数字检测卡),否则,即使是同一厂家的产品,也不能通信,这使整个测量系统的兼容性及扩展性受到了很大的局限。随着计算机、通信和微处理机技术的发展,控制系统发生了新的变革,产生了取代传统DCS(指未吸纳现场总线技术的DCS)的现场总线控制系统(简称FCS)。
为了适应现场总线控制系统的要求,现场总线型变送器得到了迅速发展,其中比较典型的代表有湖南银河电气有限公司研制的的DMC300分布式测控系统。
图1 基于光纤总线的现场总线型变送器
在智能型变送器中,其信号传输精确度在反复的A/D和D/A转换中有所降低。而现场总线型变送器中不存在A/D 和D/A转换电路,所以不会产生A/D和D/A的转换误差,因而信号的传输精确度有所提高,故现场总线型变送器要比智能型变送器精确度高。
在模拟型和智能型变送器中,信号是以4~20mA的连续形式存在的,信号值的变化可以无限小,因此,噪声和信号畸变在模拟信号传输中是无法避免的。也就是说,变送器传输模拟信号时稳定性较差,零点容易漂移。而现场总线型变送器传输的信号为数字信号,只有在很大的干扰出现时,才可能使信号发生畸变,因此其电磁兼容性优越于传统的模拟量传输,抗干扰能力大大增强。
所谓多变量测量是指一台变送器可以同时测量多个过程变量。在过去的模拟通信方式中,测量一个变量就需要一对导线,因此,每台变送器只能测量一个过程变量。而采用了现场总线通信方式后,由于每台现场总线型变送器内配有多个感测元件,它就可以同时测量多个过程变量,并通过现场总线传输出去,真正达到分散式的测量,集中式的管理。
由于采用了总线通信的形式,因此对于整个系统的功能扩展就变得非常方便,用户只需购买相应的测量模块,直接挂接与总线上,即可增加系统测量的变量,无需重新敷设通信线缆,且模块的独立性强,单个模块的功能不影响其他模块及系统的运行。
现场总线型变送器广泛应用于工业电量测量,流量、压力、速度等多变量对象的精确测量,以DMC300分布式测控系统为例,包含DMC300分布式测控系统数字主机,DM系列分布式测试子站,DC系列分布式控制子站,应用实例如下:
图2 现场总线型变送器应用拓扑图
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银河产品:DM系列分布式测试子站