如何選擇手持式通訊器和校準設備
發布時間：2013-05-20 作者：Heikki Laurila
如果你的工廠中采用了HART儀表，那么手持式通訊器和校準器是必備設備。但是各種手持式設備之間的區別在哪里，在選擇一臺能夠提供最佳性能的手持式設備時一般需要考慮哪些問題？
為了開始這個討論，我們必須要明確一些經常引起混淆的術語：“配置”和“校準”的含義和區別。
根據國際標準，校準是將待測設備與一臺可溯源的參考設備（校準器）進行對比，并將對比結果備案。雖然正式來說，校準過程并不包含任何調整，但是在實際操作中，校準過程通常都包含一定程度的調整。為了對HART設備進行校準，必須使用一臺可以溯源的計量參照設備，這臺設備可以是手持式校準器。
配置意味著使用數字通訊協議作為一種從設備現場或者從遠程站點對現場設備的內部設定值進行更改的方法。可以通過PC和配置軟件或者通過手持式通訊器完成配置任務。必須牢記的是，通訊器可以用來配置，也可以用來檢查診斷信息，但是它不能作為計量校準設備對現場設備的測量精度進行核對，因為使用通訊器對HART變送器的參數進行配置并不是計量意義上的校準，無法確保精度。真正的計量校準，總是要求使用可溯源的參考標準。
簡單來說，配置并非校準。
集成HART
在工廠中集成HART協議有不同方法和等級，最簡單的集成方法就是繼續使用標準模擬控制系統，但是要使用可以通過HART通訊器進行配置的HART儀表。另一種方法是使用一套模擬控制系統，但是要使用另外一套或者獨立的資產管理系統，通過HART技術從支持HART的現場設備收集診斷信息和其他有價值的信息。最高等級的集成就是使用從現場設備到全面支持HART的控制系統的純HART系統。
HART變送器的校準
牢記HART變送器有不同的測量輸出，可以使用也可以校準，包括4-20mA模擬輸出和其他數字HART輸出——根據設備的不同至少有4個輸出。大多數情況下，主要的過程變量仍舊加載在模擬輸出上。
某些情況下，這些額外的變量對于控制策略相當有用，所以可以采用一種長效的解決方案讀取這些值并將其發送給DCS。有其他一些情況，了解這些值能夠幫助你發現其他問題。按照你的需要，你的手持式通訊器能夠隨時讀取這些值。
為了對模擬輸出進行校準，你需要產生或者測量輸入信號，并且同時測量變送器的輸出。例如，產生一個壓力輸入信號，使用校準器精確測量，同時使用另一臺測量設備測量模擬輸出值。
如果希望對數字HART輸出進行校準，校準過程稍有不同。你仍舊需要產生一個變送器輸入信號并使用校準器進行測量，和模擬變送器一樣。但是為了查看變送器的數字輸出，你需要使用某種類型的HART通訊器來顯示數字HART信號以及相應的數字測量值。
對于模擬或者數字輸出的校準，你需要遍歷變送器的整個量程范圍，選擇幾個測量點，記錄輸入和輸出信號，備案校準過程。如果在校準過程中發現了太多誤差，可以通過HART進行調整，然后再進行一次新的校準。
實際問題
在配置HART變送器時，可以使用具有HART調制解調器的計算機和相關軟件，但是如果需要在現場對設備進行操作，通常更實用的方法是利用手持式HART通訊器。
如果你想使用一臺并沒有現場供電的HART變送器，你需要使用電源為變送器供電。某些HART手持式設備不具備任何內置電源，那么你就需要使用外部電源和所需的阻抗（通常250歐姆）來實現通訊。如果手持式設備配有內置電源和內置阻抗，那么無需額外設備你就可以直接實現通訊。如果你希望在變送器被安裝在現場之前對其進行配置或者校準，那么通常你無法從DCS獲得電源供給。
如果變送器在現場與電源相連，且電源來自于DCS，那么你就無需使用額外的電源供給。需要牢記的是來自于DCS的電源供給并不一定配有HART通訊所必須的阻抗，特別是當控制系統是針對模擬信號而配置時。如果手持式設備按照HART制式進行通訊，它的信號電平不會很低（由過低的阻抗導致），如果信號電平過低，那很有可能是噪音，而不是真實的信號。這種情況下，你需要給環路增加額外的阻抗。在現場與變送器連接時，無需與變送器建立物理連接，只要和變送器保持在一個回路中就可以。
手持式設備的功能
由HART通信基金會頒布的設備描述（DD）和你的HART手持式設備的可用指令是工作過程的兩個關鍵要素。某些手持式設備僅僅支持有限數量的HART設備和指令，而其他手持式設備通過DD支持全部的HART設備和指令。對全部設備特性的支持需要完整的DD結構，因此，一定要確保你選擇的手持式設備支持你安裝的現有設備以及未來準備安裝的設備。
新型變送器的DD升級可能性和價格各有不同。如果僅僅遵從通用指令，你會發現可選方案很有限，同樣的問題還存在于不同手持式設備支持HART的方法的不同。這些方法類似于內置于DD文件中的向導，使得很多配置步驟更加簡便。
測量電流信號
大多數HART變送器都是用模擬mA信號，你必須有一臺能夠測量電流信號的設備。如果手持式設備不具有mA信號測量功能，你就需要使用其他設備填補這個缺口。你還會發現不同的設備對于mA電流型號的測量精度也不盡相同。如果你想要對變送器的mA電流輸出進行校準，那么你就需要一種精確的mA電流信號測量手段。
工廠校準程序和計劃通常要求你對輸出進行測量，不管是模擬型號還是數字信號。校準程序也需要使用一種可以溯源的參考標準來測量或者跟蹤變送器的輸入信號。如果你的手持式設備不具備這種功能，你必須使用另外一臺校準設備來完成這個任務。
高級特性和好處
一些高級的手持式設備與HART手持設備類似，卻能提供多功能過程校準能力。這些設備不僅可以用來對HART設備進行配置，還可以對HART設備進行校準，例如溫度和壓力變送器。通常這類設備的工作流程是，你首先進行一次“初次”校準，如果需要調整，那么運行HART調整功能，變送器調整之后在運行一次這個過程，作為“再次”校準。
一些手持式設備也是備案設備，所以他們能夠將校準結果存儲于內置的存儲器中，以便于后續將結果上傳至PC軟件。而且，某些手持式設備還能夠從HART設備讀取配置信息并作存儲，然后將這些信息上傳至PC用于存檔或者打印。
可用性和用戶界面是選擇手持式設備時重要的考量因素，因為各種設備在使用的便利性方面大相徑庭。一些設備較大，一些設備較小，一些設備的顯示屏較小，一些設備的顯示屏較大。大多數現代手持式設備都具有觸摸屏界面和彩色顯示屏。
WirelessHART作為HART協議的新晉成員采用了WirelessHART標準。雖然WirelessHART儀表可以實現無線通訊，但是可以使用和傳統HART設備相同的工具和技術進行配置。因此，用來對WirelessHART變送器進行操作的手持式設備不一定是無線的。但是，手持式設備必須能夠支持最新的HART制式，還必須配有DD文件，以支持你正在使用的任何WirelessHART變送器模型。
耐用性和支持
手持式設備經常用于現場環境中，對于防水和防塵的耐用性要求也必須考慮在內。某些手持式設備看起來就像標準的便攜式PC（商用），其他一些手持式設備具有良好的防塵防水等級（IP等級或者NEMA分級），還有一些適用于爆炸性危險環境（Ex）。
基于標準便攜式PC的手持式設備并不適用與工業/工廠現場環境。通常這類手持式設備不具備內置的HART調制解調器，而是依賴于外部解決方案。他們也不提供內置的回路電源供給和阻抗，所以你必須同時攜帶幾樣設備才能夠正常工作。
大多數現代手持式設備中有一些設備將多功能過程校準器和HART通訊器融為一體，還提供與其他協議進行現場通訊的能力。
在比較手持式設備時需要考慮的最后一個因素就是售后支持。有很多HART手持式設備類型可選，一定要根據自身的需求查看各種功能特性和適用性。