現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備課件

第八章 現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備8.1

現(xiàn)場(chǎng)總線儀表的特點(diǎn)2023/9/232全數(shù)字性；精度高；抗干擾能力強(qiáng)；內(nèi)嵌控制功能；高速通信；多變量測(cè)量和傳輸；系統(tǒng)綜合成本低；真正的可互操作性；真正的分散控制兩種通信方式精度的比較2023/9/2338.1現(xiàn)場(chǎng)總線儀表的特點(diǎn)8.2

現(xiàn)場(chǎng)總線儀表的分類2023/10/24現(xiàn)場(chǎng)總線儀表是指連接在現(xiàn)場(chǎng)總線上的各種儀表或設(shè)備，按功能可分為六類：變送器類：壓力變送器、溫度變送器等；執(zhí)行器類：氣動(dòng)執(zhí)行器、電動(dòng)執(zhí)行器等；轉(zhuǎn)換器類：現(xiàn)場(chǎng)總線/電流轉(zhuǎn)換器、現(xiàn)場(chǎng)總線/氣壓轉(zhuǎn)換器等；接口類：計(jì)算機(jī)和控制器與現(xiàn)場(chǎng)總線之間的接口儀表或設(shè)備；電源類：現(xiàn)場(chǎng)總線儀表供電電源；附件類：總線連接器(網(wǎng)橋)、終端器、中繼器等。本質(zhì)安全型(Intrinsic

safety)儀表2023/10/25又叫安全火花型儀表。它的特點(diǎn)是儀表在正常狀態(tài)下和故障狀態(tài)下，電路、系統(tǒng)產(chǎn)生的火花和達(dá)到的溫度都不會(huì)引燃爆炸性混合物。它的防爆主要由以下措施來實(shí)現(xiàn)：采用新型集成電路元件等組成儀表電路，在較低的工作電壓和較小的工作電流下工作；用安全柵把危險(xiǎn)場(chǎng)所和非危險(xiǎn)場(chǎng)所的電路分隔開，限制由非危險(xiǎn)場(chǎng)所傳遞到危險(xiǎn)場(chǎng)所去的能量；儀表的連接導(dǎo)線不得形成過大的分布電感和分布電容，以減少電路中的儲(chǔ)能。該型儀表的防爆性能，不是采用通風(fēng)、充氣、充油、隔爆等外部措施實(shí)現(xiàn)的，而是由電路本身實(shí)現(xiàn)的，因而是本質(zhì)安全的。它能適用于一切危險(xiǎn)場(chǎng)所和一切爆炸性氣體、蒸氣混合物，并可以在通電的情況下進(jìn)行維修和調(diào)整。但是，它不能單獨(dú)使用必須和本安關(guān)聯(lián)設(shè)備（安全柵）、外部配線一起組成本安電路，才能發(fā)揮防爆功能。8.3

現(xiàn)場(chǎng)總線變送器類儀表---現(xiàn)場(chǎng)總線差壓變送器電容式差壓傳感器工作原理2023/10/26電源隔離顯示控制器振蕩器EEPROM本機(jī)調(diào)整電源信號(hào)整形CPUEEPROMPROMRAM通信控制器EEPROM信號(hào)隔離信號(hào)變送器2023/10/27顯示板LD302壓力變送器硬件構(gòu)成框圖傳感器組件板 主電路板8.3

現(xiàn)場(chǎng)總線變送器類儀表---現(xiàn)場(chǎng)總線差壓變送器LD302現(xiàn)場(chǎng)總線壓力變送器內(nèi)裝模塊圖折線塊輸入選擇塊模擬輸入塊計(jì)算塊PID塊累積塊顯示塊資源塊傳感器轉(zhuǎn)換塊2023/10/28輸入硬件功能塊應(yīng)用LD302現(xiàn)場(chǎng)總線壓力變送器控制應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)總線前向通路反向通路AIPIDAO前向通路2023/10/29LD302CAS_ININTOTOUTBKCAL_INBKCAL_IN執(zhí)行器串級(jí)結(jié)構(gòu)TT302現(xiàn)場(chǎng)總線溫度變送器2023/10/2108.3

現(xiàn)場(chǎng)總線變送器類儀表---現(xiàn)場(chǎng)總線溫度變送器熱電阻連接的三種方法8.3

現(xiàn)場(chǎng)總線變送器類儀表---現(xiàn)場(chǎng)總線溫度變送器2023/10/2118.4

現(xiàn)場(chǎng)總線執(zhí)行器類儀表---現(xiàn)場(chǎng)總線閥門定位器現(xiàn)場(chǎng)總線閥門定位器工作原理2023/10/2128.5

現(xiàn)場(chǎng)總線信號(hào)轉(zhuǎn)換類設(shè)備---電流-現(xiàn)場(chǎng)總線轉(zhuǎn)換器IF302外形及外接線圖2023/10/2138.5

現(xiàn)場(chǎng)總線信號(hào)轉(zhuǎn)換類設(shè)備2023/10/214---電流-現(xiàn)場(chǎng)總線轉(zhuǎn)換器IF302硬件構(gòu)成框圖8.5

現(xiàn)場(chǎng)總線信號(hào)轉(zhuǎn)換類設(shè)備2023/10/215---現(xiàn)場(chǎng)總線-電流轉(zhuǎn)換器FI302硬件構(gòu)成框圖8.5

現(xiàn)場(chǎng)總線信號(hào)轉(zhuǎn)換類設(shè)備---現(xiàn)場(chǎng)總線-電流轉(zhuǎn)換器輸出電路板和外部接線2023/10/2168.5

現(xiàn)場(chǎng)總線信號(hào)轉(zhuǎn)換類設(shè)備---現(xiàn)場(chǎng)總線-氣壓轉(zhuǎn)換器2023/10/2178.6

現(xiàn)場(chǎng)總線指示記錄類設(shè)備Rosemount

752遠(yuǎn)程指示儀2023/10/2188.7

現(xiàn)場(chǎng)總線接口類設(shè)備Smar

DFI302現(xiàn)場(chǎng)總線通用網(wǎng)橋2023/10/219Smar

DFI302現(xiàn)場(chǎng)總線通用網(wǎng)橋特點(diǎn)集成的SYSTEM302一部分；單一的集成單元，包括接口、鏈路設(shè)備、網(wǎng)橋、控制器、網(wǎng)關(guān)、現(xiàn)場(chǎng)總線電源和I/O子系統(tǒng)；使用基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線和OPC，將不同制造商的設(shè)備和軟件高度集成；通過傳統(tǒng)I/O和Modbus通訊連接現(xiàn)有設(shè)備；完全的冗余和故障隔離，很高的安全性和不間斷運(yùn)行；緊湊且高效低成本的結(jié)構(gòu)；大量信息遍布從底層開始的整個(gè)企業(yè)。2023/10/2208.7

現(xiàn)場(chǎng)總線接口類設(shè)備8.8

現(xiàn)場(chǎng)總線電源類設(shè)備2023/10/221概述具有提供現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備的直流電源功能具有防止現(xiàn)場(chǎng)總線信號(hào)流過電源造成電源短路的功能諧波電壓峰峰值應(yīng)小于0.1V；具有短路保護(hù)功能；具有電涌保護(hù)器、具有過流和過壓保護(hù)器；具有隔離交變信號(hào)和直流電源的電源調(diào)整器；必要時(shí)設(shè)置冗余電源。包括現(xiàn)場(chǎng)總線終端器、電源調(diào)整器和直流供電電源。8.8

現(xiàn)場(chǎng)總線電源類設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)總線終端器工作原理為防止在現(xiàn)場(chǎng)總線上反射信號(hào)的產(chǎn)生，在總線最遠(yuǎn)端安裝終端電阻，終端電阻應(yīng)等于導(dǎo)線的特征阻抗值。在同時(shí)傳送信號(hào)和電源的總線上，為避免電源在終端電阻上的能量消耗，應(yīng)串連電容。100歐2023/10/2221uF現(xiàn)場(chǎng)總線終端器(BT302)傳輸線路存在反射，通常在傳輸線路末端反射尤為明顯線路的反射與傳輸線路的特征阻抗有關(guān)，當(dāng)傳輸介質(zhì)在某點(diǎn)特征阻抗發(fā)生變化時(shí)，信號(hào)的一部分能量就會(huì)在此被反射，另一部分能量會(huì)透過此點(diǎn)。電壓反射系數(shù)=(Z2-Z1)/(Z2+Z1)電壓透過系數(shù)=1-(Z2-Z1)/(Z2+Z1)=2Z1/(Z2+Z1)2023/10/223若傳輸電纜各段特征阻抗不同，差值越大反射信號(hào)的幅值越強(qiáng)，疊加在傳輸信號(hào)上會(huì)引起信號(hào)畸變；若線路末端沒有終端電阻，則Z2等于無窮，此時(shí)電壓透過系數(shù)為0，反射系數(shù)為1(全部反射),反射信號(hào)會(huì)引起很大干擾；若在線路末端接一個(gè)與傳輸電纜的特征阻抗相同的電阻則不會(huì)產(chǎn)生反射。因?yàn)閆2=Z1，電壓反射系數(shù)為0，信號(hào)如同接入一個(gè)無限長(zhǎng)電纜；在線路末端接入一個(gè)電阻并使之與電纜的特征阻抗相等也稱為阻抗匹配，這個(gè)線路末端電阻稱為終端器。2023/10/224現(xiàn)場(chǎng)總線終端器(BT302)8.8

現(xiàn)場(chǎng)總線電源類設(shè)備電源調(diào)整器工作原理在同時(shí)供電和傳送信號(hào)的總線上，直流電源為了保持其輸出電壓的恒定，將吸收現(xiàn)場(chǎng)總線信號(hào)。為此，電源調(diào)整器用于防止現(xiàn)場(chǎng)總線信號(hào)進(jìn)入直流電源。簡(jiǎn)單的方法是在電源和現(xiàn)場(chǎng)總線之間串接一個(gè)電感。同時(shí)，采用串連電阻阻止振蕩發(fā)生。實(shí)際電路中并不采用電感，而是用等效電路，其優(yōu)點(diǎn)是限制電流，防止因現(xiàn)場(chǎng)總線電纜短路造成對(duì)網(wǎng)段供電電流的超限。2023/10/225現(xiàn)場(chǎng)總線電源阻抗器(PSI302)電源阻抗器作用普通電源直接連接會(huì)使數(shù)字通信信號(hào)通過直流電源而短路；接入電阻和電感串聯(lián)的無源阻抗器會(huì)引起損耗，且電感阻尼效應(yīng)會(huì)造成信號(hào)失真和振蕩；有源阻抗對(duì)交流呈高阻，直流呈低阻，并可降低電功率損耗，避免電源電壓降落。PSI302組成框圖2023/10/226安裝接線2023/10/227總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)安裝接線2023/10/228樹型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)8.8

現(xiàn)場(chǎng)總線電源類設(shè)備直流供電電源2023/10/229現(xiàn)場(chǎng)總線電源(PS302)2023/10/230現(xiàn)場(chǎng)總線儀表與PS302的連接圖電源阻抗器總線終端器原理齊納安全柵的防爆原理是用齊納二級(jí)管控制輸出電壓，用電阻限制輸出電流，電路相對(duì)簡(jiǎn)單。由快速熔斷器、限壓電路和限流電路三部份組成。隔離安全柵是通過光、電、磁隔離技術(shù)來實(shí)現(xiàn)開關(guān)量、模擬量以及數(shù)字通信的電氣隔離。主要包括電源隔離和信號(hào)隔離兩部分。特點(diǎn)當(dāng)分支短路時(shí)，只有該分支輸出電流才受到限制，網(wǎng)段其他部分仍可正常運(yùn)行；本、安應(yīng)用時(shí)，僅需非本安的網(wǎng)段耦合器，不需要再用本安型網(wǎng)段耦合器。2023/10/2318.9

現(xiàn)場(chǎng)總線附件類設(shè)備---現(xiàn)場(chǎng)總線本安柵本安系統(tǒng)安全區(qū)危險(xiǎn)區(qū)認(rèn)證的接口未認(rèn)證的設(shè)備認(rèn)證的危險(xiǎn)區(qū)設(shè)備2023/10/232隔離柵防護(hù)原理現(xiàn)場(chǎng)安裝儀表隔離的內(nèi)

部元件設(shè)備接地連線儀表系統(tǒng)ELN2023/10/233隔離型防爆儀表儀表的電路和接線端子全部置于防爆殼體內(nèi)，即使儀表因事故在表殼內(nèi)部產(chǎn)生燃燒或爆炸時(shí)，火焰穿過縫隙過程中受縫隙壁吸熱機(jī)阻滯作用，不會(huì)引起外部爆炸。本質(zhì)安全型防爆儀表在正常狀態(tài)下或規(guī)定的故障