现场总线设备课件

第八章 现场总线设备8.1

现场总线仪表的特点2023/9/232全数字性；精度高；抗干扰能力强；内嵌控制功能；高速通信；多变量测量和传输；系统综合成本低；真正的可互操作性；真正的分散控制两种通信方式精度的比较2023/9/2338.1现场总线仪表的特点8.2

现场总线仪表的分类2023/10/24现场总线仪表是指连接在现场总线上的各种仪表或设备，按功能可分为六类：变送器类：压力变送器、温度变送器等；执行器类：气动执行器、电动执行器等；转换器类：现场总线/电流转换器、现场总线/气压转换器等；接口类：计算机和控制器与现场总线之间的接口仪表或设备；电源类：现场总线仪表供电电源；附件类：总线连接器(网桥)、终端器、中继器等。本质安全型(Intrinsic

safety)仪表2023/10/25又叫安全火花型仪表。它的特点是仪表在正常状态下和故障状态下，电路、系统产生的火花和达到的温度都不会引燃爆炸性混合物。它的防爆主要由以下措施来实现：采用新型集成电路元件等组成仪表电路，在较低的工作电压和较小的工作电流下工作；用安全栅把危险场所和非危险场所的电路分隔开，限制由非危险场所传递到危险场所去的能量；仪表的连接导线不得形成过大的分布电感和分布电容，以减少电路中的储能。该型仪表的防爆性能，不是采用通风、充气、充油、隔爆等外部措施实现的，而是由电路本身实现的，因而是本质安全的。它能适用于一切危险场所和一切爆炸性气体、蒸气混合物，并可以在通电的情况下进行维修和调整。但是，它不能单独使用必须和本安关联设备（安全栅）、外部配线一起组成本安电路，才能发挥防爆功能。8.3

现场总线变送器类仪表---现场总线差压变送器电容式差压传感器工作原理2023/10/26电源隔离显示控制器振荡器EEPROM本机调整电源信号整形CPUEEPROMPROMRAM通信控制器EEPROM信号隔离信号变送器2023/10/27显示板LD302压力变送器硬件构成框图传感器组件板 主电路板8.3

现场总线变送器类仪表---现场总线差压变送器LD302现场总线压力变送器内装模块图折线块输入选择块模拟输入块计算块PID块累积块显示块资源块传感器转换块2023/10/28输入硬件功能块应用LD302现场总线压力变送器控制应用现场总线前向通路反向通路AIPIDAO前向通路2023/10/29LD302CAS_ININTOTOUTBKCAL_INBKCAL_IN执行器串级结构TT302现场总线温度变送器2023/10/2108.3

现场总线变送器类仪表---现场总线温度变送器热电阻连接的三种方法8.3

现场总线变送器类仪表---现场总线温度变送器2023/10/2118.4

现场总线执行器类仪表---现场总线阀门定位器现场总线阀门定位器工作原理2023/10/2128.5

现场总线信号转换类设备---电流-现场总线转换器IF302外形及外接线图2023/10/2138.5

现场总线信号转换类设备2023/10/214---电流-现场总线转换器IF302硬件构成框图8.5

现场总线信号转换类设备2023/10/215---现场总线-电流转换器FI302硬件构成框图8.5

现场总线信号转换类设备---现场总线-电流转换器输出电路板和外部接线2023/10/2168.5

现场总线信号转换类设备---现场总线-气压转换器2023/10/2178.6

现场总线指示记录类设备Rosemount

752远程指示仪2023/10/2188.7

现场总线接口类设备Smar

DFI302现场总线通用网桥2023/10/219Smar

DFI302现场总线通用网桥特点集成的SYSTEM302一部分；单一的集成单元，包括接口、链路设备、网桥、控制器、网关、现场总线电源和I/O子系统；使用基金会现场总线和OPC，将不同制造商的设备和软件高度集成；通过传统I/O和Modbus通讯连接现有设备；完全的冗余和故障隔离，很高的安全性和不间断运行；紧凑且高效低成本的结构；大量信息遍布从底层开始的整个企业。2023/10/2208.7

现场总线接口类设备8.8

现场总线电源类设备2023/10/221概述具有提供现场总线设备的直流电源功能具有防止现场总线信号流过电源造成电源短路的功能谐波电压峰峰值应小于0.1V；具有短路保护功能；具有电涌保护器、具有过流和过压保护器；具有隔离交变信号和直流电源的电源调整器；必要时设置冗余电源。包括现场总线终端器、电源调整器和直流供电电源。8.8

现场总线电源类设备现场总线终端器工作原理为防止在现场总线上反射信号的产生，在总线最远端安装终端电阻，终端电阻应等于导线的特征阻抗值。在同时传送信号和电源的总线上，为避免电源在终端电阻上的能量消耗，应串连电容。100欧2023/10/2221uF现场总线终端器(BT302)传输线路存在反射，通常在传输线路末端反射尤为明显线路的反射与传输线路的特征阻抗有关，当传输介质在某点特征阻抗发生变化时，信号的一部分能量就会在此被反射，另一部分能量会透过此点。电压反射系数=(Z2-Z1)/(Z2+Z1)电压透过系数=1-(Z2-Z1)/(Z2+Z1)=2Z1/(Z2+Z1)2023/10/223若传输电缆各段特征阻抗不同，差值越大反射信号的幅值越强，叠加在传输信号上会引起信号畸变；若线路末端没有终端电阻，则Z2等于无穷，此时电压透过系数为0，反射系数为1(全部反射),反射信号会引起很大干扰；若在线路末端接一个与传输电缆的特征阻抗相同的电阻则不会产生反射。因为Z2=Z1，电压反射系数为0，信号如同接入一个无限长电缆；在线路末端接入一个电阻并使之与电缆的特征阻抗相等也称为阻抗匹配，这个线路末端电阻称为终端器。2023/10/224现场总线终端器(BT302)8.8

现场总线电源类设备电源调整器工作原理在同时供电和传送信号的总线上，直流电源为了保持其输出电压的恒定，将吸收现场总线信号。为此，电源调整器用于防止现场总线信号进入直流电源。简单的方法是在电源和现场总线之间串接一个电感。同时，采用串连电阻阻止振荡发生。实际电路中并不采用电感，而是用等效电路，其优点是限制电流，防止因现场总线电缆短路造成对网段供电电流的超限。2023/10/225现场总线电源阻抗器(PSI302)电源阻抗器作用普通电源直接连接会使数字通信信号通过直流电源而短路；接入电阻和电感串联的无源阻抗器会引起损耗，且电感阻尼效应会造成信号失真和振荡；有源阻抗对交流呈高阻，直流呈低阻，并可降低电功率损耗，避免电源电压降落。PSI302组成框图2023/10/226安装接线2023/10/227总线型拓扑结构安装接线2023/10/228树型拓扑结构8.8

现场总线电源类设备直流供电电源2023/10/229现场总线电源(PS302)2023/10/230现场总线仪表与PS302的连接图电源阻抗器总线终端器原理齐纳安全栅的防爆原理是用齐纳二级管控制输出电压，用电阻限制输出电流，电路相对简单。由快速熔断器、限压电路和限流电路三部份组成。隔离安全栅是通过光、电、磁隔离技术来实现开关量、模拟量以及数字通信的电气隔离。主要包括电源隔离和信号隔离两部分。特点当分支短路时，只有该分支输出电流才受到限制，网段其他部分仍可正常运行；本、安应用时，仅需非本安的网段耦合器，不需要再用本安型网段耦合器。2023/10/2318.9

现场总线附件类设备---现场总线本安栅本安系统安全区危险区认证的接口未认证的设备认证的危险区设备2023/10/232隔离栅防护原理现场安装仪表隔离的内

部元件设备接地连线仪表系统ELN2023/10/233隔离型防爆仪表仪表的电路和接线端子全部置于防爆壳体内，即使仪表因事故在表壳内部产生燃烧或爆炸时，火焰穿过缝隙过程中受缝隙壁吸热机阻滞作用，不会引起外部爆炸。本质安全型防爆仪表在正常状态下或规定的故障