北方华锦乙烯分公司仪表车间 124000
摘要：本文对HART仪表设备信息及组态参数管理进行阐述，介绍了HART协议仪表在化工生产中仪表设备的应用。HART协议仪表强大的生命力和丰富的服务于多种工业环境的数据通讯方案将对化工自动化中企业信息化框架搭构、现场设备信息管理和复杂环境生产对象监测起到重要作用。
关键词：AＲT协议；仪表；应用
引言
HART协议采用基于Bell202标准的FSK（频移键控）信号，在低频的4－20mA模拟信号上叠加一个频率信号进行双向数字通讯。HART协议智能仪表可同时测量多个参数，主要的变量和控制信息由4－20mA信号传输，其他过程参数、设备组态信息，诊断信息通过HART协议访问。HART协议智能仪表被广泛地应用于化工企业装置中，作为DCS系统中的检测仪表，其数字功能未能充分利用，在不影响原有的仪表测量功能的情况下，充分发挥HART智能仪表数字信息，实现在仪表设备数据管理和测量解决问题等多方面的应用。
1HART仪表设备信息及组态参数管理
1.1HART手持终端
罗斯蒙特公司的手持终端是应用最广泛的HART协议人机接口设备，主要功能有：（1）读取40项以上的设备信息；（2）最多可同时读取4个变量；（3）读取故障自诊断信息；（4）设定零点、量程、阻尼时间及运算公式等参数；（5）校正变送器和阀门定位器；（6）初始化设置；（7）3000m的最大传输距离，实现控制室远程维护设备。
1.2独立的HART管理系统模式
这种配置模式，是通过一个多路接口单元，将分离出4-20mA的模拟信号送给监视系统，而数字信号送给HART管理站，HART管理站送给现场智能仪表的数据，也可以通过接口单元进行叠加，实现对HART仪表的远程管理。该系统具备了HART通用计算机平台所有功能，通过多路接口单元固定地与现场的HART仪表通讯，对数据的实时处理能力有着明显优势。
1.3HART通用计算机平台
E+H公司的HART协议通讯适配器FXA195，是比较典型的HART通用计算机平台。硬件上由通用计算机和安装在其USB接口的通讯协议适配器组成，软件是在计算机上安装FieldCare应用软件及FXA195专用驱动程序，即可使通用计算机具备与HART手持终端相类似的功能。由于通用计算机强大的数据运算处理能力，使得该类平台的储存能力比手持终端保存更多的设备数据信息及组态参数。基于WINDOWS平台强大的开放拓展能力，通过编译本计算机储存的设备信息，可以实现与第三方HART通用计算机平台的信息共享，开放性更强。
2HART协议仪表在化工生产中应用
HART（HighwayAddressableRemoteTransducer）———可寻址远程高速通道的开放通信协议，是美国Rosement公司推出的一种用于现场智能仪表和控制室设备之间的通信协议，简称“HART协议”。HART协议已成为全球智能仪表的工业标准，具备HART协议通讯能力的现场仪表在自动控制领域已被广泛应用。随着工业过程控制向企业经营、管理和控制全面综合的管控一体化的方向发展，要求现场仪表既具备数字信息通讯功能又能发挥模拟信号控制优势，而HART协议仪表具备这样的功能。
2.1HART协议的通讯方式
HART协议的通讯方式是基于Bell202标准的FSK频移键控信号，是在低频的4～20mA模拟信号上叠加幅度为0．5mA的音频数字信号进行双向数字通讯。由于FSK信号的平均值为0，不影响传送给控制系统模拟信号的大小，保证了与现有模拟系统的兼容性。在HART协议通信中主要的变量和控制信息由4～20mA传送，在需要的情况下，另外的测量、过程参数、设备组态、校准、诊断信息通过HART协议访问。HART装置提供具有相对低的带宽，适度响应时间的通信，经过20多年的发展，HART技术在国内外已经十分成熟，并已成为全球智能仪表的工业标准。HART协议一般有三类命令，第一类称为通用命令，这是所有设备都能理解和执行的命令；第二类为一般行为命令，所提供的功能可以在许多现场设备中实现，这类命令包括最常用的的现场设备的功能库；第三类为特殊设备命令，以便于某些设备在工作中实现特殊功能，这类命令既可以在基金会中开放使用，又可以为开发此命令的公司所独有。
2.2仪表伴热在线监测功能
检查仪表保温伴热，是仪表人员的日常维护工作。它关系到防止仪表冻表，保证仪表测量系统的正常运行。检查仪表保温伴热是通过人员定期巡检和冻凝发生后的仪表维护的方式来实现的，传统人工巡检方式实时性不强，且仪表安装分布广，高空处仪表检查周期少，存在巡检死角。这种巡检制度和维护方式不能为维护人员提供温度预警，存在一定的安全隐患。HART协议的智能仪表表体温度可以代替测温元件用于测量仪表箱的环境温度，因此可以在不影响测量信号传输的前提下，通过HART协议将变送器膜盒的温度引入DCS系统，在DCS系统内建立温度显示及设置温度低报警功能，实现全面监视冬季仪表的运行状况。绘制关键仪表数据监控画面。将关键仪表表体温度统一显示在DCS画面上，达到实时监控现场仪表伴热温度，仪表人员可以随时查询伴热温度信息，并且可以通过查看报警事件记录，及时发现处理伴热故障。同时对伴热温度增加历史趋势功能，仪表人员可以通过温度升降趋势的进行分析，以最大程度地减少伴热冻凝、设备冻坏事故。
2.3便于仪表和控制回路的管理和调试
由于HART仪表数字信号可提供35～40项信息，仪表工程人员可以从屏幕上知道各个工位安装仪表组态的相关信息，了解组态参数是否与DCS系统中相应的组态参数匹配，控制策略是否正常执行，必要时可进行参数的重新整定。调试人员还可以在回路调试时，通过HART通讯使HART仪表输出模拟信号，观察控制回路的动作，以确定控制回路是否能正常工作。也可以利用这种方法来启动报警或安全连锁系统，检查确认这些系统的动作是否正确，进行离线状态下的系统调试和参数整定。
2.4测量仪表多变量传输功能
使用HART协议测量仪表多变量功能还可以应用在质量流量计的流量温压补偿上。流量计测量气体时，气体的流量与气体的密度成正比，气体的密度易受温度、压力的影响，从而导致测量结果产生误差，一般情况下会对气体质量流量的测量进行温压补偿。例如采用差压变送器测量气体流量，需将流量、温度、压力三个信号引入DCS中，通过组态软件对三者信号进行流量的温压补偿计算组态。HART仪表可提供多个测量参数，通过DCS采集数据，只需一个带HART的功能仪表就可实现气体流量计的温压补偿。在施工困难和时间成本紧张的情况下，可以采用此方法进行设计施工，方便快捷的实现设计功能要求。
结束语
利用HART协议对化工装置生产过程设备信息进行管理和共享，实现对仪表设备运行情况进行管理，对现场仪表实施预防性检维修。同时根据各装置具体的生产要求，合理使用实时数据管理系统和HART智能仪表数字信息功能，将HART协议应用于化工装置生产管理和运行维护。
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