智能化现场仪表.ppt
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• 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
智能化现场仪表模型
来自百度文库
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
组态错误，过程变量（PV）值差 组态警告，PV值精度差 组态值发生变化
PV值报警 PV值警告 PV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）
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 Maintenance Demanded Maintenance Required
Local Override Mode Simulation Mode Out Of Service Mode
➢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
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
Config Error Config Warning Config Changed
Process Alarm Process Warning Process Tolerance
可能在24h内发生故障 可能在1～7天内发生故障 7天以后发生故障的可能大于7天以内
就地操作/手动模式 仿真模式，数据为人工给定 损坏模式
智能化现场仪表
范铠 上海工业自动化仪表研究所
➢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
➢ 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
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4~20mA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
➢ 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
➢ 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
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
IEC 60770-3标准中智能变送器的定义
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。
➢ 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
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
➢ 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
智能化现场仪表模型
来自百度文库
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
组态错误，过程变量（PV）值差 组态警告，PV值精度差 组态值发生变化
PV值报警 PV值警告 PV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）
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 Maintenance Demanded Maintenance Required
Local Override Mode Simulation Mode Out Of Service Mode
➢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
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
Config Error Config Warning Config Changed
Process Alarm Process Warning Process Tolerance
可能在24h内发生故障 可能在1～7天内发生故障 7天以后发生故障的可能大于7天以内
就地操作/手动模式 仿真模式，数据为人工给定 损坏模式
智能化现场仪表
范铠 上海工业自动化仪表研究所
➢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
➢ 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
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4~20mA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
➢ 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
➢ 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
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
IEC 60770-3标准中智能变送器的定义
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。
➢ 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
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
➢ 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