引言 　　變送器是自動控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)，它既是獲取信息的傳感器，也是信息工業(yè)的源頭。目前，變送器已經(jīng)從模擬型、智能型發(fā)展到了現(xiàn)場總線型。 　　智能型變送器（指采用HART、DE協(xié)議的變送器）是數(shù)字信號與模擬信號混合的變送器，它和DCS（分散控制系統(tǒng)）的連接仍然采用兩線制。智能型變送器與DCS通信時，在DCS中還必須配有智能卡（數(shù)字檢測卡），否則，即使是同一廠家的產(chǎn)品，也不能通信。不同廠家的DCS和智能型變送器之間一般不能進(jìn)行數(shù)字通信，絕大多數(shù)仍是4～20mA的模擬量傳輸。因此這種智能型變送器的互操作性差，智能作用也不大。隨著計(jì)算機(jī)、通信和微處理機(jī)技術(shù)的發(fā)展，控制系統(tǒng)發(fā)生了新的變革，產(chǎn)生了取代傳統(tǒng)DCS（指未吸納現(xiàn)場總線技術(shù)的DCS）的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（簡稱FCS）。為了適應(yīng)現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的要求，現(xiàn)場總線型變送器得到了迅速發(fā)展。 一 特點(diǎn) 　　現(xiàn)場總線型變送器與目前開始廣泛使用的智能型變送器相比較，具有如下特點(diǎn)。 　?。?）全數(shù)字性 　　現(xiàn)場總線作為一種數(shù)字式通信網(wǎng)絡(luò)從控制室一直延伸到生產(chǎn)現(xiàn)場，使過去采用點(diǎn)到點(diǎn)式的模擬量信 　　號傳輸變?yōu)槎帱c(diǎn)一線的串行數(shù)字式傳輸。在現(xiàn)場總線型變送器中，不論是傳感器電路，還是轉(zhuǎn)換器電路，都是數(shù)字式的。不像智能型變送器那樣，既有數(shù)字電路，又有模擬電路。因而，現(xiàn)場總線型變送器的全數(shù)字性使得變送器的結(jié)構(gòu)更加簡單，其分辨力、測量速度、穩(wěn)定性都高于智能型變送器。 　　（2）精確度高 　　在智能型變送器中，其傳感器有的不是直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字的，而是把壓差作用在膜片上，使其產(chǎn)生位移，改變電容或電阻，先輸出電壓，再經(jīng)過模/數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換變成數(shù)字信號后，送微處理機(jī)。當(dāng)然，也有一些智能型變送器，壓差膜片的位移直接轉(zhuǎn)換成頻率信號，沒有A/D轉(zhuǎn)換器。但是，為了保留有4～20mA模擬信號，數(shù)/模（D/A）轉(zhuǎn)換器還都是存在的。所以，在智能型變送器中，其信號傳輸精確度在反復(fù)的A/D和D/A轉(zhuǎn)換中有所降低。而現(xiàn)場總線型變送器中不存在A/D和D/A轉(zhuǎn)換電路，所以不會產(chǎn)生A/D和D/A的轉(zhuǎn)換誤差，因而信號的傳輸精確度有所提高，故現(xiàn)場總線型變送器要比智能型變送器精確度高。 　?。?）抗干擾能力強(qiáng) 　　在模擬型和智能型變送器中，信號是以4～20mA的連續(xù)形式存在的，信號值的變化可以無限小，因此，噪聲和信號畸變在模擬信號傳輸中是無法避免的。也就是說，變送器傳輸模擬信號時穩(wěn)定性較差，零點(diǎn)容易漂移。而在現(xiàn)場總線型變送器中，信號的有效值只有兩個：0或1，電平較高，一般的噪聲很難扭曲它，只有在很大的干擾出現(xiàn)時，才可能使信號發(fā)生畸變。所以，現(xiàn)場總線型變送器要比智能型變送器（當(dāng)它傳輸4～20mA模擬信號時）的抗干擾能力強(qiáng)。 　?。?）內(nèi)嵌控制功能 　　現(xiàn)場總線型變送器除了保持智能型變送器優(yōu)良的測量性能外，還增加了運(yùn)算和控制功能。在每臺現(xiàn)場總線型變送器中都內(nèi)嵌有PID控制、邏輯運(yùn)算、算術(shù)運(yùn)算、累加等模塊，用戶通過組態(tài)軟件對這些功能模塊進(jìn)行任意調(diào)用，以實(shí)現(xiàn)參數(shù)的現(xiàn)場控制。由于現(xiàn)場總線型變送器就安裝在生產(chǎn)設(shè)備附近，使信號傳輸?shù)木嚯x大大縮短，這不但提高了回路的控制質(zhì)量，降低了回路的不穩(wěn)定性，而且還可取消控制柜，進(jìn)一步節(jié)省了控制室的空間。 　　（5）高速通信 　　智能型變送器不論是采用HART通信協(xié)議，還是采用DE通信規(guī)程，其通信速率都不高，因此不能有效地實(shí)現(xiàn)實(shí)時控制?，F(xiàn)場總線型變送器要像4～20mA系統(tǒng)那樣實(shí)現(xiàn)閉環(huán)實(shí)時控制需要更高的通信速率。由于高速需要更大的電源消耗，這個要求就與本質(zhì)安全產(chǎn)生了矛盾。因而，需要選擇適當(dāng)?shù)耐ㄐ潘俾?，使系統(tǒng)的通信負(fù)荷盡可能小。 　　現(xiàn)場總線型變送器采用通信調(diào)度系統(tǒng)來控制變量的采樣、算法的執(zhí)行和通信系統(tǒng)的優(yōu)化。如FF（Field Foundation, 現(xiàn)場總線基金會）把數(shù)據(jù)分為周期性和非周期性兩部分：對周期性數(shù)據(jù)必須在系統(tǒng)所需的周期內(nèi)處理完畢;而對非周期性數(shù)據(jù)則可以在通信通道空閑時傳輸。這樣的通信調(diào)度就使得現(xiàn)場總線型變送器具有了和模擬型變送器一樣的通信速率，并達(dá)到了和模擬控制系統(tǒng)一樣的高速閉環(huán)控制性能。 　?。?）多變量測量 　　所謂多變量測量是指一臺變送器可以同時測量多個過程變量。在過去的模擬通信方式中，測量一個變量就需要一對導(dǎo)線，因此，每臺變送器只能測量一個過程變量。而采用了現(xiàn)場總線通信方式后，由于每臺現(xiàn)場總線型變送器內(nèi)配有多個感測元件，它就可以同時測量多個過程變量，并通過現(xiàn)場總線傳輸出去。例如，在現(xiàn)場總線型流量變送器中，除了測量流體流量外，還可以測量過程壓力、溫度等多種變量;再例如，在現(xiàn)場總線型液位變送器中，除了測量容器的液位外，還可以測量介質(zhì)密度、容器內(nèi)壓力和溫度等多種變量。 　　（7）系統(tǒng)綜合成本低 　　在4～20mA通信方式下，變送器只能測量一個物理變量，如果要將這個測量變量轉(zhuǎn)換為控制上必要的數(shù)據(jù)，還需要其他附屬的儀表。例如，測量帶有溫度和壓力補(bǔ)償?shù)恼羝髁繒r，需要3臺變送器分別測量溫度、壓力和壓差（流量）。而在現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)中，則只需要一臺現(xiàn)場總線型變送器就可以了。這不但使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)大大簡化，而且還降低了系統(tǒng)的綜合成本，減少了系統(tǒng)安裝和調(diào)試費(fèi)用。 　?。?）真正的互操作性 　　現(xiàn)場總線通信方式正在向國際標(biāo)準(zhǔn)化推進(jìn)，標(biāo)準(zhǔn)化確保了互操作性的實(shí)現(xiàn)。所謂互操作性是指來自不同廠家的設(shè)備可以互相通信，并且可以在多廠家的環(huán)境中完成功能的能力?；ゲ僮餍允共煌瑥S家的設(shè)備可以互相使用，其控制系統(tǒng)的組成是自由的。凡是符合現(xiàn)場總線國際通信標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場總線設(shè)備，不論是哪一個廠家生產(chǎn)的都可以互相交換信息。這樣，用戶就不必圍繞著某一家儀表公司選擇設(shè)備，控制系統(tǒng)構(gòu)成的自由度大大增加，用戶能夠以最優(yōu)的性能/價格比構(gòu)成符合自己要求的控制系統(tǒng)。 二 產(chǎn)品與應(yīng)用 　　不少檢測儀表雖然在習(xí)慣上未被稱作變送器，但是，就其功能來說仍有變送器的功能，例如氧量分析儀、電磁流量計(jì)、渦街流量計(jì)、超聲流量計(jì)等。目前，世界各大儀表生產(chǎn)廠都相繼推出了現(xiàn)場總線型變送器，通過FF認(rèn)證的變送器已經(jīng)有60多種，如SMAR公司的LD302、TT302;Rosemount公司的3051、3244MV、OXYMITTER4000、4081C/T、8742;FUJI公司的FFX-T系列、FFX-P系列;Yokogawa公司的EJA、YTA-302、YEWFLOW、EXAXTPH;Honeywell公司的FFOPTION、STT35F Fieldbus;Foxbro公司的IASPT10、RTT25、IAP10、IAP20;Endress+Hauser公司的CERABARS;ABB公司的600TEN等。 　　現(xiàn)場總線型變送器現(xiàn)已開始在國內(nèi)企業(yè)的控制系統(tǒng)中得到使用，如中原石油化工總廠鍋爐控制系統(tǒng)、安慶石化腈綸廠乙腈回收裝置的控制系統(tǒng)、濱洲化工自備電廠鍋爐控制系統(tǒng)、安慶煉油廠硫磺回收/富液再生控制系統(tǒng)等。這些控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)精簡，沒有龐大的控制柜、I/O柜，多臺變送器共用一根電纜，使安裝和調(diào)試費(fèi)用大大減少，獲得了較大的經(jīng)濟(jì)效益。 三 結(jié)束語 　　綜上所述，現(xiàn)場總線型變送器已經(jīng)不是傳統(tǒng)意義上的變送器了，它是一個集變送、控制和通信功能于一身的現(xiàn)場設(shè)備?，F(xiàn)場總線型變送器的出現(xiàn)，必將給儀表和自動化領(lǐng)域帶來新的革命性變革。