HART协议智能变送器操作手册

目录§1.HART协议智能变送器技术简介§2.兴业达HART协议智能变送器简介§3.基于PC的HART协议智能变送器管理系统§4.电路连接§5.用个人电脑管理HART协议智能变送器§6.用HART协议手操器管理HART协议智能变送器§7.现场调零与报警输出附录一、兴业达智能变送器HART协议命令一览表附录二：兴业达HART协议智能变送器性能参数本公司产品适用于下列产品的智能化设计：页脚内容1金属浮子流量计（配M7/M9指示器）1151电容式压力变送器温度变送器（Pt100,Cu50,各型号热电偶）称重式浮筒液位变送器91系列投入式压力变送器/深度液位计2390电动浮筒液位变送器电动内浮球液位变送器§1.HART协议智能变送器技术简介§1.1 工业自动化行业的大趋势---现场总线现场总线就是数字通讯一直延伸到现场仪表，使变送器、调节阀、记录仪、显示器、PLC及其它自动化设备等可通过一条总线进行双向多信息数字通讯，从而取代目前使用的4~20mA单变量单向模拟传输方式。

页脚内容2现场总线技术是在市场对现场仪表智能化以及全数字控制系统的需求驱动下产生的。

从技术的角度看，则是计算机技术、网络技术和控制技术发展的必然产物。

现场总线的关键标志是它能支持双向、多变量、总线式的全数字通信。

现场总线技术的出现，必将冲击现有过程控制系统的技术知识、设计方法、安装调试方法、人员培训以及产品市场的格局。

为了在这次变革中不至于被抛在后面，不同国家、不同厂商纷纷组成集团，发表各自的现场总线标准，以图率先占领市场。

比较主要的现场总线标准有Profitbus、CAN、Lonworks、SP50、ISPFIP和HART等，但由于受各自利益驱动和市场竞争，现场总线国际标准的制定进展缓慢。

§1.2 HART协议的发展虽然现场总线发展迅速，但由于4~20mA信号制的模拟设备还在大量使用中，因此从4~20mADC 信号转变为现场总线全数字通讯并非一蹴而就，预计这一转变需要几十年时间。

1986年，Rosemount 公司提出了一项过渡性标准HART通讯协议（Highway Addressible Remote Transducer）。

它是在4~20mA模拟信号上叠加FSK（Frequency Shift Keying，频移键控）数字信号，既可进行4~20mA模拟信号的传输，又可进行数字通讯，同时，数字通讯信号不影响模拟信号的传输。

显然，这是一项4~20mA模拟信号与数字通讯兼容的标准，是现场总线的过渡性协议。

作为一个开放性协议，经过十多年的发展，HART协议已成为智能仪表事实上的工业标准（de facto）。

为了更好地推动和支持HART协议在全球的应用，1993年6月成立了HCF（HART Communication Foundation，HART基金会），HCF是一个独立于任何厂商的非赢利性组织。

世界上有70多家公司采纳了这一协议，如Fisher-Rosemount、Foxbro、Smar、ABB、Moore、Allen-Bradeley等，Honeywell曾经一直是HART协议的竞争对手，最近也不得不宣布它也加入HCF[9]，生产符合HART协议的产品。

目前，世界上已累计生产了140万台HART协议产品，1996年HART协议产品产量为60万台，Fisher-Rosemount公司96年的25万台变送器中HART协议产品约占76%。

专家们预计，HART在国际上的使用寿命为15~20年，在国内由于客观条件所限，这个时间会更长一些。

HART协议的特点是具有与现场总线类似的体系结构，具有总线式的数字通讯，但HART并不是真正的现场总线，它只是现场总线的雏形。

由于HART协议在具备数字通讯同时又兼容现存的4-20mA页脚内容3模拟设备，因此，HART是从模拟控制系统向现场总线过渡的一块踏脚石。

§2.WanLink系列HART协议智能变送器简介我公司开发的符合HART协议的智能变送器通用电子模块可以非常方便地与各种类型的低功耗传感器配合构成符合HART协议的的温度、压力、流量、液位等类别的智能变送器。

为了快速地把新技术推向市场，促进HART技术在我国自动化仪表行业的应用，我们和一些仪表整机生产厂家合作推出了WanLink系列HART协议智能变送器，我们公司向有协作关系的仪表厂以OEM方式提供仪表的核心电子模块---HART协议智能卡。

本说明书所描述的操作方法除了适用于本公司的WanLink系列HART协议智能变送器外，也同时适用于采用本公司所提供的HART协议智能卡的协作厂的产品。

下面就对兴业达公司的HART协议智能变送器做一个简单的介绍：§2.1 XYD-H1151电容式差压变送器我公司生产的符合HART协议的1151电容式差压变送器均采用自行开发的智能模块，与采用Rosemount公司智能模块的1151智能变送器完全兼容，能用Rosemount公司275型手持编程器对其进行任何操作，包括特征化，零点、量程的调整，工程单位、阻尼时间等参数的修改，对用户的要求也无任何改变。

而且在10:1的量程迁移范围内，能保证0.1%的精度。

通过HART协议实现的功能：1、组态组态就是为变送器设定一些它将如何工作的参数。

仪表参数被保存在EEPROM中，即使在断电时，页脚内容4也可以保证数据的完整。

在组态阶段，可以改变变送器的一系列参数如测量范围、日期、标牌编号和阻尼时间等等。

⑴选择输出单位1151智能变送器可从以下14种单位中选择一个作为当前的单位：英寸水柱（in H2O）、英寸汞柱（in Hg）、英尺水柱（ft H2O）、毫米水柱（mm H2O）、毫米汞柱（mm Hg）、磅/平方英寸（PSI）、巴（bar）、毫巴（mbar）、克/平方厘米（g/cm2 ）、公斤/平方厘米（kg/cm2 ）、Pa、Kpa、Torr、Atm。

该项功能由HART普通命令#44完成。

⑵重置变送器的测量范围重置变送器的测量范围是变送器常用的功能。

1151智能变送器可用三种方法重置量程：用手持通信器的键盘直接设置4mA和20mA的压力值，然后通过HART通讯把数据送入智能变送器；用手持通信器结合输入4mA和20mA标准压力设置测量范围；或用智能变送模块内的本机量程和零位按钮重置测量范围。

由于可以通过手持通信器调量程，因此大大方便了工程人员的操作。

该项功能由HART普通命令#35、普通命令#36和普通命令#37完成。

⑶改变输出类型改变输出类型是改变4-20mA输出相对于输入压力的数字关系式。

可以通过手持通信器选择不同的输出类型：线性输出(linear output)或平方根输出(Sq.root output)。

该项功能由HART命令#35、命令#36和命令#37完成。

该项功能由HART普通命令#47完成。

⑷选择阻尼在输入剧烈变化情况下1151智能变送器有数字阻尼以增加响应时间，平滑输出。

阻尼可由手持通信器设定，阻尼值范围为：0.1~16秒，增量为0.001秒。

该项功能由HART普通命令#34完成。

⑸修改与输出无关的变送器资料页脚内容51151智能变送器包括的某些组态参数并不直接影响其输出，如标牌编号、日期、最终装配号等，但这些内容可以被修改设定，作为信息存放在EEPROM中，以便于智能变送器的维护。

该项功能由HART 通用命令#17、通用命令#18和通用命令#19等完成。

2、特征化特征化就是对1151samrt型的传感器的一次完成性校验。

特征化分正、负两区。

正区特征化时，给传感器施加0%，60%和100%的正向压力，经智能变送模块的转换，其相应的数字值则储存在智能变送模块内的EEPROM中。

同理作负区的特征化，不同的是给传感器施加0%，60%和100%的负向压力。

微处理器就利用这些由EEPROM记存的数值来进行非线性补偿。

然后，D/A转换器将校正过的数字信号转换成4~20mA的输出。

对变送器实施特征化必须送入的五项标准设定值为：变送器的类型，测量范围，工程量单位，正、负区各自三点压力值和变送器的顺序号。

特征化功能由HART特殊命令#132、特殊命令#133完成，这是由ROSEMOUNT公司自己定义的HART命令。

3、数字微调智能式变送器都必须经过特征化过程，特征化完成后，即相当于在EEPROM中保存了一条特征化曲线。

工作时，变送器就是根据这条特征化曲线进行非线性补偿。

在变送器的实际应用中，有时会因为输入压力的标准不同或安装的位置不同而导致非线性补偿精度下降。

这时，当然可以采取重新特征化的方法，但是更为简便的方法就是采用数字微调功能。

通过数字微调功能可以微调特征化曲线。

数字微调分两步，第一步是"传感器微调"Sensor trim，内容是使手持通信器的过程变量数字读数同一精密的输入压力相一致，该功能由HART特殊命令#129完成。

第二步是"4-20mA微调"4-20mA trim，内容是调整D/A输出的线性，该功能由HART普通命令#45，普通命令#46完成。

变送器的精度取决于数字微调是所用的设备。

为避免调整过头，1151智能变送器只接受同它原始特征化值相差小于5% 的微调值。

页脚内容64、恒流输出通过手持通信器的命令设置，1151smart 变送器还可以作恒流源输出4~20mA中的任何一个电流值。

该项功能由HART普通命令#40完成。

5、信息和数据采集通过手持通讯器或HART上位机可以对WanLink系列智能变送器的工作状态进行监控，必要时可以进行在线故障诊断。

§2.2 HTY系列金属浮子流量计电远传模块我们与温州海米特集团公司合作，成功开发了符合HART协议的金属浮子流量计用智能变送模块，较国内目前仍在普遍使用的变电容式的模拟变送技术大大前进了一步，主要性能参数均达到国外同类产品的水平。

仪表工作时，流量的变化带动锥形金属浮子在垂直的测量管中上下移动实现变面积测量，金属浮子内的磁钢带动现场指示器内的叉形磁钢旋转，HART协议智能模块通过测量磁场的变化实现非接触式的角度测量。

由于采用霍耳元件进行非接触测量，避免了变电容式角度变送器无法回避摩擦阻力附加误差，智能化设计使的线性化和温度补偿均可以通过软件实现，大大提高了仪表的整体性能。

实际应用中，智能变送器的优点得到了很好地体现，它使变送器的调校变得方便简单，大大减轻了调试工人的工作量，特别是当介质密度变化时，零点、量程的调试变得十分方便。

通过HART协议实现的功能：参§2.1。

页脚内容7§2.3 HART协议称重(电阻应变)式浮筒液位变送器符合HART协议的电阻应变式液位变送器的的传感器采用电阻应变电桥式的称重传感器。