一种HART智能仪表伴热监测系统的制作方法

一种hart智能仪表伴热监测系统
技术领域
1.本实用新型涉及仪表伴热技术，特别是一种hart智能仪表伴热监测系统。


背景技术：

2.冬季低温期间仪表伴热的良好运行对化工装置的正常生产极其重要，冬季仪表取压管路易发生冰冻或冷凝导致仪表检测失灵，触发联锁保护误动作和控制失调，给化工装置安全稳定运行带来隐患。
3.目前大多化工装置成百上千台仪表设置了伴热，冬季伴热的高频次巡检和盲目调整伴热温度，给仪表运行维护带来了极大的附加工作量。


技术实现要素：

4.针对现有伴热状态监控技术上存在的问题，本实用新型为冬季仪表伴热运行状况提供监测、预警、记录等多种功能，能有效避免现有技术无法预知伴热投用状况带来的隐患，降低冬季伴热维护工作量的hart智能仪表伴热监测系统。
5.本实用新型通过以下技术方案实现。
6.一种hart智能仪表伴热监测系统，包括智能变送器和hart采集设备，所述智能变送器包括接入dcs和sis的智能变送器，所述接入dcs的智能变送器通过模拟量输入安全栅与dcs控制单元连接，所述dcs控制单元通过modbus rs-485通信至串口服务器，所述串口服务器通过以太网与ifix上位工作站相连接。所述接入sis的智能变送器的通过ai安全栅底板分别与hart多路调制器主站或hart多路调制器从站相连接，所述hart多路调制器主站以 modbus rs-485方式通信至串口服务器，串口服务器通过以太网与ifix上位工作站连接。
7.进一步地，所述hart多路调制器主站和hart多路调制器从站相连接,所述hart多路调制器从站之间依次连接。
8.进一步地，通过dcs控制单元和hart多路调制器读取智能变送器压力传感器集成的温度变量，以modbus rs-485通信至串口服务器。
9.进一步地，所述智能变送器支持hart协议，所述智能变送器传感器中内置了温度检测元件，温度变量已加载到hart回路中。
10.进一步地，所述模拟量输入安全栅和ai安全栅底板支持hart协议；所述dcs控制单元支持hart协议，所述dcs控制单元用于在线读取、调用接入dcs的智能变送器hart参数，所述hart多路调制器主站和hart多路调制器从站用于在线读取接入sis的智能变送器hart 参数，并通过rs-485接口收发温度变量。
11.进一步地，所述智能变送器的第2、3、4变量中的任一变量初始组态已设置为智能变送器传感器温度变量。
12.进一步地，所述dcs仪表由霍尼韦尔experion pks c300控制单元hart采集温度变量；所述sis仪表由倍加福hart多路调制器主从站采集智能变送器温度变量。
13.进一步地，所述智能变送器为eja或ejx系列智能变送器。
14.相比于现有技术，本实用新型的优点在于：本实用新型自动为冬季仪表伴热运行状况提供监测、预警、记录等多种功能，将能有效避免现有技术不能无法及时预知伴热投用状况带来的隐患，和降低冬季伴热维护工作量。通过监测智能变送器hart温度变量，判别仪表伴热的投用状态，为仪表伴热温度提供连续监控、异常预警功能。有效避免因低温冰冻引起仪表失灵导致生产装置的停工停产，并降低冬季仪表伴热的现场巡检频次。
附图说明
15.图1为本实用新型的网络结构示意图。
16.图中：1-现场eja或ejx系列智能变送器；2-倍加福模拟量输入(ai)安全栅；3-霍尼韦尔experion pks c300 dcs控制单元；4-带hart接口的倍加福ai安全栅底板；5-倍加福hart多路调制器主站(kfd2-hmm)；6-倍加福hart多路调制器从站(kfd0-hms)； 7-tricon安全仪表系统(sis)控制单元；8-dcs以太网交换机；9-dcs上位工作站；10-moxa 串口服务器；11-ifix上位工作站；12-安全仪表系统(sis)以太网交换机；13-安全仪表系统(sis)上位工作站。
具体实施方式
17.下面结合说明书附图和具体的实施例，对本实用新型作详细描述。
18.一种hart智能仪表伴热监测系统，包括智能变送器，所述包括接入dcs和sis的智能变送器，所述接入dcs的智能变送器利用模拟量输入安全栅与dcs控制单元相连接，所述dcs控制单元通过以太网交换机与dcs上位工作站相连接，所述dcs控制单元通过modbus rs-485 通信至串口服务器，所述串口服务器通过以太网与ifix上位工作站相连接。所述sis仪表利用hart协议通过ai安全栅底板分别与hart多路调制器主站和hart多路调制器从站相连接，所述hart多路调制器主站以modbus rs-485通信至串口服务器，所述ai安全栅底板双绞线连接到sis控制单元，sis控制单元通过以太网交换机与sis上位工作站连接。
19.所述hart多路调制器主站和hart多路调制器从站相连接,所述hart多路调制器从站之间依次连接。
20.通过dcs控制单元和hart多路调制器读取智能变送器压力传感器集成的温度变量，以 modbus rs-485通信至串口服务器。
21.所述智能变送器支持hart协议，所述智能变送器传感器中内置了温度检测元件，温度变量已加载到hart回路中。
22.所述模拟量输入安全栅和ai安全栅底板支持hart协议，sis安全栅满足相应安全完整性等级的要求；所述dcs控制单元支持hart协议，所述dcs控制单元用于在线读取、调用dcs仪表hart参数，所述hart多路调制器主站和hart多路调制器从站用于在线读取sis仪表hart参数，并通过rs-485接口收发hart变量。
23.所述智能变送器的第2、3、4变量(sv、tv、qv)中的任一变量初始组态已设置为智能变送器传感器温度变量。
24.所述dcs仪表由霍尼韦尔experion pks c300控制单元hart采集温度变量；所述sis仪表由倍加福hart多路调制器主从站采集智能变送器温度变量。
25.所述智能变送器为eja或ejx系列智能变送器。
26.监测系统同时为dcs和sis两套系统提供仪表伴热监测功能。dcs控制单元仪表伴热温度由其控制单元采集，sis控制单元由hart多路调制器采集，采集后经modbus rs-485通信到串口服务器。在工作站上进行显示、报警、报表、记录等。
27.本实用新型利用支持hart协议的智能变送器传感器集成的温度元件，通过相应hart 设备将传感器温度变量采集到系统。温度变量直接反映仪表保温箱温度，从而监测伴热的投运状况。
28.实施例
29.experion pks c300 dcs控制单元仪表hart温度变量采集方式，以其中某一个dcs控制站实现hart数据采集为例说明。接入dcs的智能仪表(现场eja或ejx系列智能变送器 1)，如图1所示，与支持hart协议的安全栅(如倍加福ai安全栅2)使用双绞屏蔽计算机电缆相连，安全栅输出端与dcs i/o模块(霍尼韦尔experion pks c300 dcs控制单元3) 使用系统专用多芯电缆连接，将4-20madc+hart变量接入c300 dcs控制单元。
30.霍尼韦尔experion pks c300 dcs控制单元3实时在线采集现场智能变送器hart第三变量(第三变量，tv，eja系列变送器默认tv为传感器温度变量)，在pks configurationstudio中组态hart温度变量(如ft10001.hdynval[3])写入预先分配的读写寄存器(如 r40001)中。rs-485双绞屏蔽计算机电缆将串口服务器(moxa串口服务器8)与c300 dcs控制单元3相连接，进行通信。
[0031]
安全仪表系统hart温度变量采集方式，以一个hart多路调制器主站和一个从站说明。如图1所示，现场eja智能变送器1与支持hart协议的倍加福安装板板载安全栅4相连，通过多芯系统专用电缆将安全栅底板4与tricon安全仪表系统(sis)控制单元7连接，将4-20madc模拟量接入tricon sis控制单元。
[0032]
hart多路调制器为主与从站结合，或独立主站的工作模式，一个hart多路调制器主站最多可连接15个hart多路调制器从站，每个hart多路调制器主从站最多可以连16台智能仪表。多个或一个hart多路调制器中至少有一个为hart调制器主站，任意确定一个与安全栅底板相连的hart多路调制器为主站，使用倍加福kfd2-hmm模块(hart多路调制器主站[kfd2-hmm]5)；与其他安全栅底板相连的hart多路调制器为从站(倍加福hart多路调制器从站[kfd0-hms]6)。hart多路调制器主从、站之间，第一从站与下一从站之间使用倍加福专用14芯杜邦线(k-hmm14)相互连接。安全栅底板与hart多路调制器主站或从站使用倍加福专用26芯杜邦线(k-hmm26)连接。本系统中应用了1个hart多路调制器主站和5个hart调制器从站模块。hart多路调制器主站使用rs-485双绞屏蔽计算机电缆与服务器(串口服务器8)端口连接。
[0033]
倍加福hart多路调制器主从站拨码设置。hart多路调制器主站本体面板第2-3位dip 拨码开关设置波特率，第4-8位设置modbus设备地址。hart多路调制器从站编址，由从站本体面板15位旋转开关定义。
[0034]
倍加福hart多路调制器组态。hart多路调制器主从站使用pactware应用软件组态，应用组态软件上位机通过usb转rs422/485编程电缆线与hart多路调制器主站连接。在 pactware组态软件中，使用扫描功能读取连接到串口的所有hart多路调制器主站、从站和现场hart设备，通过这些设备在应用软件中组态：启用正常连接或停用空置的hart多路调制器从站；选择多路调制器需要采集的变量；组态定义多路调制器主站、从站各通道相对应
的现场仪表位号等等。modbus rs-485寄存器数据位与主从站顺序、通道顺序相对应。
[0035]
moxa nport5630串口服务器定义。本实用新型选用nport5630串口服务器，该服务器同时集中了串口设备管理和主机系统，为机架式多口rs-485串口服务器，支持多个rs-485 串口设备接入到网络上，为串口设备连接到以太网提供了便捷的传输方式，满足hart智能仪表伴热监测系统多个modbus rtu主从站的需求。同时预留了多个串口接口保证了将来的可扩展性。完成基本组态配置后使串口设备与ifix上位机联网。nport5630组态设置时，将已正常接入nport5630端口的dcs控制单元、hart多路调制器主站组态映射串口(如com1、 2...)，并配置与dcs控制单元、hart多路调制器主站相应的设备地址、波特率、奇偶校验等必要参数。
[0036]
ifix上位机配置。ifix server和client同时运行在一台上位机上，可简单地实现hmi 相关功能，为伴热监控系统提供了较为便捷的解决方案。通过简单的配置和组态就能完成对伴热监测温度变量的可视化、数据采集和数据监控工作。首先对ifix server进行配置，将 server直接连接rs-485寄存器，将寄存器数据采集到过程数据库中。再配置ifix client 访问ifix server中的数据。通过ifix开发画面，将ifix client访问到server的温度变量组态到上位画面。根据实际需要可在工作站中配置趋势记录、设置温度高、低报警值和温度显示；组态脚本实现报警触发时蜂鸣器蜂鸣报警。本系统中设置了温度低于10℃显示文本变红色、蜂鸣器报警，温度高于80℃显示文本变黄色。
[0037]
针对现有tricon安全仪表系统(sis)不支持hart协议的局限，hart温度变量采集采用两种方式进行。第一种方式是由兼容hart协议的霍尼韦尔experion pks c300 dcs控制单元ai模块及其硬件采集现场多台伴热仪表的温度变量；第二种方式是，对于不兼容hart协议的安全仪表系统(sis)的伴热仪表温度变量直接使用倍加福hart多路调制器主从站设备采集。
[0038]
霍尼韦尔experion pks c300控制单元和倍加福hart多路调制器主从站分别将采集到的实时温度变量以rs-485方式传输到串口服务器端口，串口服务器将modbus协议数据转换成以太网协议数据后与ifix上位机相连。
[0039]
根据实际需要，完成ifix上位人机界面软件的功能组态，实现对伴热仪表的监测、记录、低温预报警、高温报警、报表、趋势等功能。