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单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,PA-NERC,单击此处编辑母版标题样式,、什么是变送器,二、早期带微处理器的仪表,三、,Smart,现场仪表,四、现场总线智能化现场仪表,五、目前存在的问题第二级,第三级,第四级,第五级,*,智能化现场仪表,钱华刚,手机,:13961675750,一、什么是智能化现场仪表,二、早期带微处理器的仪表,三、,智能化,现场仪表,四、智能化现场仪表的应用,五、小结,一、什么是智能化现场仪表,二、早期带微处理器的仪表,三、智能化现场仪表,四、智能化现场仪表的应用,五、小结,现场仪表,在线测量的检测仪表一般为变送器,变送器,输出为标准信号的传感器,常用标准信号,4mA,20mA,，,1V,5V,（电流制优于电压制）,半标准化的：,RS-232,、,RS-485,等,现场总线：,HART,、,FF,、,Profibus PA,具有与外部系统和操作人员双向通信手段，用于发送测量、状态信息，接收和处理外部命令的变送器。,双向通信,除测控信息外还要发送状态信息,能够接受外部命令的控制,与人工智能无关,IEC 60770-3,标准中智能变送器的定义,智能化现场仪表模型,智能化现场仪表模型,四个外部域,过程域、外部控制系统域、人机界面域、公共域（环境域、时间域）,六个内部子系统,传感器系统、数据处理系统、电输出系统、通信系统、人机界面系统、电源系统,四个循环时间,数据处理系统与另外四个实体功能系统间交换信息的时间,现场检测的特点,影响测量结果的因素十分复杂，仪表因素未必是最主要因素,今天影响测量的因素，明天就是可利用的特点,涡流,涡街流量计,光路吸收,特种温度计,仪表需要承受恶劣环境,在恶劣环境下不损害的防护措施,对环境影响的补偿措施,检测的分类,为了突出重点，降低测量成本需要对检测进行分类,检测的分类,计量检测,要求以准确为主,控制检测,要求以,重复、稳定和单调,为主,报警检测,要求以可靠为主,必须进行计量检测的情况,涉及贸易结算、安全、人畜健康、环境保护,一、什么是智能化现场仪表,二、早期带微处理器的仪表,三、智能化现场仪表,四、智能化现场仪表的应用,五、小结,带微机的仪表,利用微处理器实现了一系列智能功能,线性化校正、环境温度补偿、自动量程转换、自动校零、自动校验、自诊断、计量单位转换、数字滤波、平均值、最大、最小值等统计量、各种算法块等,传递过程信息以模拟,420mA,信号为主,参数的设置以就地设置为主,数据通信采用点对点方式，部分仪表的通信是单向的，仅传送过程信息,软件的特点,人机交互功能较差,主要显示数码，显示的表达能力有限,以单功能键为主，键比较多,也有一些采用菜单方式进行人机对话，可以只使用很少的键,各项智能功能执行的顺序和时间关系是在程序设计阶段决定的，使用时我们可以选择用或不用某项智能功能，但不能改变它与其它智能功能之间的关系,两种运行状态,工作状态,：仪表执行正常的“检测”或“执行”任务，其中包括许多智能功能，例如：线性化校正、环境温度补偿、自动量程转换、自动校零、数字滤波等,设置状态,：仪表执行对各种智能功能的组态和自诊断、自动校验和标定等智能功能。设置状态的任务是离线执行的,工作状态与设置状态之间靠,RAM,和,/,或,EEPROM,保存的标志位和参数交换信息,一、什么是智能化现场仪表,二、早期带微处理器的仪表,三、智能化现场仪表,四、智能化现场仪表的应用,五、小结,智能化现成仪表的基本职能,提供尽可能多的信息,过程对象的测量信息,多参数测量和处理信息,仪表自身的信息,传输质量的信息,将信息无障碍地传输,网络的互连,系统的可互操作,多参数测量和处理信息,压力仪表与节流装置,差压、静压、温度,质量流量、热量、液位、容积,科氏力质量流量计,质量流量、温度,密度,温差计,温度、温差,热量,涡街流量计,涡街频率、涡街发生体升力,直接质量流量,仪表自身和传输的信息,由于需要对环境影响进行补偿，需要采集仪表所处环境信息,仪表的自诊断信息,对智能仪表的六个子系统分别诊断,判断传出的数据是否有效,针对故障给出：问题描述、预测信息、维修建议,判断传输是否出错,即时做出处理或给出警告,故障诊断例,Maintenance Alarm,可能在,24h,内发生故障,Maintenance Demanded,可能在,1,7,天内发生故障,Maintenance Required7,天以后发生故障的可能大于,7,天以内,Local Override Mode,就地操作,/,手动模式,Simulation Mode,仿真模式，数据为人工给定,Out Of Service Mode,损坏模式,Config Error,组态错误，过程变量（,PV,）值差,Config Warning,组态警告，,PV,值精度差,Config Changed,组态值发生变化,Process AlarmPV,值报警,Process WarningPV,值警告,Process TolerancePV,值接近警告限,故障诊断例,网络的互连,开放互连网络协议,线形网络协议：,FF,、,ProfiBus,、,HART,等,网状网络协议：,Ethernet,、,LonWorks,不同种类的网络有不同的适用范围,根据信息量分类（,bit,、,byte,、,infomation,）,根据访问方式分类（主,/,从、令牌、对等）,信息格式只占通信协议的一小部分，协议的复杂性表现在复杂环境下保证通信的可靠,网络的互连,网络速度与响应时间,三种速度概念,网络传输速度，衡量单位是（,bps,）,网络响应时间，衡量单位是（,s,）,网络巡回时间，衡量单位是（,s,）,传输速度快只是响应时间、巡回时间短的必要条件,实时性与时间确定性,实时性指网络的平均响应时间,时间确定性指网络的极端响应时间,超越通信的网络管理,通信成为影响仪表和系统性能的重要因素,通信栈起到了网络操作系统的作用,智能仪表的性能与使用相关,减少信息传输量（通过调整功能块的选择）,减少信息的跨网段传输（通过网络设计）,控制网络负载量,系统的可互操作性,网络“行规”解决互操作问题,网络“协议”与“行规”可以交叉使用,eDDL,技术、功能块技术是实现可互操作的工具,eDDL,是一种清晰而明确的结构化文本描述方式，用以精确地描述现场设备向主机系统提供的数据,eDDL,描述的内容,属性信息：如编码，名称，工程单位，写保护及显示方式等,菜单信息：菜单结构中参数的排列方式，菜单与子菜单的名称,参数信息：参数间的相互关系,帮助信息：帮助文本及帮助步骤,交互信息：必要的交互性操作,(,如校准,),信息，这类操作也被称为方法,可视化信息：可视化显示工具的信息，如图表,(chart),和曲线图,(graph),FF,和,HSE,的功能块,一、什么是智能化现场仪表,二、早期带微处理器的仪表,三、智能化现场仪表,四、智能化现场仪表的应用,五、小结,智能化现场仪表的应用,二层应用水平,让智能化现场仪表正常工作，不因网络而损失仪表的性能，达到传统仪表的水平,充分使用智能仪表所含信息，提高系统的整合应用水平,HART,仪表已经具备整合应用的能力,整合应用需要管理软件的支持,整合应用（,HART,）,连续,实时诊断,设备问题、设备的预测性维护,连续,验证控制信息的完整性,检查,回路电流、,PV,值,、量程在仪表与系统间的匹配,自动,探测设备或系统数据的背离,打开,多变量信息,使用,次级过程变量做运行显示、趋势或控制,更多,信息改善工厂的运行和资产管理,部分,时间通信,HART,通信,与工厂系统的整合,设备,设定,试车,维修,100%,相对,价值,节省,/,收益,0%,100%,100%,有限,收益,价值,在线,诊断,连续,信号确认，,控制回路完整性保证,多,变量设备信息,资产,管理,CMMS,ERP,系统,整合,整合应用（,HART,）,智能化的优势,仪表制造过程,简化调校过程、补偿传感器缺陷、提高仪表性能、降低制造成本、形成多参数融合,仪表安装调试过程,简化安装调试过程、降低安装调试成本,仪表运行过程,具有提高提高测量质量的潜力,阻碍国内,HART,产品整合应用的主要障碍,缺乏成熟的多路,HART,信号接入设备、,OPC,服务器和使用,HART,信息的管理软件,应用模式,标准化与智能化现场仪表,通信协议（,IEC 61158,）,行规（,IEC 62390,、,IEC 61784,）,设备描述（,IEC 61804-2,、,61987,）,功能块（,IEC 61804,、,61499,）,时间同步（,IEC 61588,）,评价方法（,IEC 60770-3,）,一、什么是智能化现场仪表,二、早期带微处理器的仪表,三、智能化现场仪表,四、智能化现场仪表的应用,五、小结,总线技术与产品技术进步的关系,无论是内部总线还是外部总线，产品技术进步推动总线的发展,总线技术集中代表了产品的层次水平，因此抓住总线就在总体上跟上了产品水平,现场总线技术的混乱局面，反映众多总线在技术层次上混叠,智能化现场仪表发展趋势,智能化现场仪表的硬件越来越紧凑，而软件在逻辑上越来越分散,智能化现场仪表越来越开放，不仅通信等外部特性开放，仪表内部的也开始开放,标准化越来越深入，涉及仪表从内到外直至评定、应用等各个方面,目前存在的问题,仪表的评估变得非常复杂,仪表的使用变得非常复杂,对安全要求很高的场合，其风险的评估还不足以令人信服,谢 谢,