儀表維護中HART智能終端協議的應用分析

沙桐（泰興）化學有限公司 鄭南華

隨著科技的發展，自動化水平的不斷提高，現代企業對于自動化裝置在實際中的工作要求也更加嚴格，作為自動化發展中的產物，HART智能終端協議在儀表維護的實際應用中有著很好的使用效果，它不僅能應用在EJA及3051系列智能變送器等具有HART智能終端協議功能的儀表中，在其它具有HART通訊協議的儀表，如智能調節閥、DCS系統中也有廣泛的應用。

一、HART通訊協議

HART（Highway Addressable Remote Transducer），即尋址遠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，是現場智能儀表和控制室設備之間的開放通信協議。它具有點對點模式、多年模式、陣發模式三種不同的通信模式，通過采用在低頻的4～20mADC的模擬信號和數字信號，或是全數字通信模式，或是在總線上從站自動連續第發送HART的響應信息，來表現控制系統的信息。HART規定有三種命令：通用命令，即所有設備都能理解的命令，包括常用現場設備功能庫的一般行為命令，和在基金會或公司獨自開發使用的特殊設備命令，HRAT智能終端協議按照這一系列的命令進行工作。

二、HART智能終端的操作

HART智能終端協議對于數字信號的通訊的實現是在模擬信號傳輸線上完成，可在控制室、現場及回路的任一點處與變送器進行通訊連接。由于其所具有的強大的數據修改、顯示、校驗等功能，可以為儀表的現場維護隨時提供可靠而準確的數據，快速定位儀表故障部位，使儀表的現場維護迅速而便捷。

在連接HART智能終端協議和現場儀表時要保證電源電壓在16.4-42V之間，連接電和電源之間還必須有一個負荷電阻在250-600歐姆的電阻與變速器并聯。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不大于3084m和1524m。

1.菜單地址

在使用HART智能終端之前，應對其菜單有一個總體的了解，才能在使用的過程中更方便地通過菜單的選擇來實現各種功能。

HART智能終端的菜單包括五個部分：1 DEVICESETUP、2 pres、3 A01 Out、4 LRV、5 URV，進入菜單之后有包括壓力、量程范圍百分比、模擬信號的輸出、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、量程再設定、設備情報、傳動功能、阻尼、低端載止、載止方式、傳感器、信號狀態、模擬輸出警報、HART輸出、設備情況、熱鍵等多個功能菜單。

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智能終端進行操作。可以利用上下鍵來進行菜單命令的調用，然后按右鍵進入，也可直接按命令旁邊的數字鍵；若要返回上一個顯示，按右鍵；如果現實ABORT、ESC、EXIT，則直接選擇所需要相對應的菜單命令。

2.參數設置

在進行參數設置前，以首先了解各種參數所代表的意義。常用的有工程單位（UNIT）；量程范圍（LRV/URV）用案件進行測量量程的標定；阻尼時間常數（Damp）調整對于直流4-20mA的量程設定；輸出信號低載止模式（Low cut）主要用于輸出信號為平方根時，零點附近輸出穩定性，有兩種模式可供選擇，當輸出低于某個值時，強制輸出為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，以1%為單位自由設定；自診斷（Self test）用自診斷命令自測，并顯示錯誤信息；外部開關的保護/許可（Ext SW mode）顯示/設定有關LRV（URV）設定的外部開關的保護/許可；及模擬輸出的調校（D/Atrin，Scaled D/A trin）調校輸出電流為4mA和20mA兩點時的輸出值。

利用HART協議的智能檢測，可以查看參數。以HART/RS232轉換器為例，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行連接，確認連接無誤之后打開其測試軟件，打開串行口并進行連接、測試，看PC機與HART/RS232轉換器的通訊是否正常。接著開始檢測，檢測完成后儀表的ID及其他參數將會在測試軟件上顯示出來。

參數設置包括位數、單位、量程和阻尼時間常數的設置。

(1)更改位數

再生產中，若要變更位號，須知道數據的輸入、設定和發送。按下ENTER（輸入）鍵將HART智能終端協議中輸入的數據確認之后，按SEND或F2（發送），將數據發送至變送器。接著調出[TAG]（位號）設定畫面，進入TAG頁面，接著用HART智能終端最下端的三組SHIFT（轉換鍵）來調整輸入需要的英文字母和數字，最后按下ENTER鍵，將數據存儲到HART智能終端中，即可完成對于位號的更改。

(2)單位設置

更改按照訂單設定的出廠單位時，按熱鍵（Hot Key）調處[量程值]設定頁面，選擇[Press Unit]選項，利用方向鍵選擇所需要的工程單位，按ENTER鍵，接著按SEND鍵將變更的數據發送給調節閥、變送器、DCS系統等帶有HART智能終端協議的儀表，SEND消失后，表示單位更改成功。

(3)量程設置

HART智能終端系統出廠時是按照用戶的要求設置，如果在儀表的現場維護中出現變送器、調節閥、DCS系統量程溢出的情況，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，接著按右方向鍵進入量程調整主菜單，輸入需要的數據按ENTER鍵確認，當HART智能終端系統提示要SEND（發送）時要SAVE（存貯），是調整的量程數據生效。

(4)阻尼時間常數

一般情況下，HART智能終端系統在出廠是，阻尼時間設定為2.0秒，當需要更改阻尼時間的常數時，須調出[Damp]設置頁面，輸入需要的數據，按ENTER鍵，按下SEND鍵，將更改的數據發送到變送器、調節閥或者DCS系統中，出現確認顯示畫面后，按OK鍵，等SEND消失，即表示設置成功。

在進行阻尼時間常數設置時，須要注意，輸入的數值只能是HART智能終端系統被設定好的數值。

3.零點調校

當現場的實際輸入不為零時，可以利用HART智能終端的零點調校進行更改。開機進入ONLINE（在線）后，選擇SEVICE SETUP（設備設定）鍵，再依次選擇DLAG/SERVICE（自診斷）、CALIB ERATION（校驗）、SENSOR/TRIM、LOWER SENSOR TRIM，當頁面提示APPLY LOW PRESSURE時，按下OK鍵確認即可將HART數據調零。

三、HART智能終端自診斷

HART智能終端可以對調節閥、變送器、DCS系統等進行自診斷和不良數據設定的檢查，有Device setup、Diag/Service兩種自診斷。

HART智能終端系統進行自檢測時可以通過測試狀態調出TESE/STARTUS的頁面，選擇自檢（SELF TEST）。若是沒有錯誤，則自檢結果顯示[SELF TEST OK]，并提示維修人員從別處方面入手尋找故障突破口。如果有錯誤，則會將自診斷的結果在[STATUS]項目中顯示出來，方便儀表維修人員對故障的處理。

如果現場中HART智能終端系統不斷連續地出現量程一處的情況時，智能儀表維修人員應對利用HART智能終端協議的自診斷功能對于出現故障的原因作出判斷，排除故障。

四、結語

在生產的過程中，儀表的維護是一個十分重要的環節，HART智能終端協議為儀表的現場維護提供了十分便捷有利的條件，能夠保證生產更加安全平穩的進行。但應當注意的是儀表的維護雖可以利用HART智能終端系統協議來進行智能維護，卻不可代替一些日常的維護工作，因而在智能儀表的使用中，還應注意儀表本身的清理維護。

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