数字设备通信

在12月的控制工程，至少有三篇文章讨论了数字通信是使应用程序工作的关键元素的情况。也许这听起来像是旧闻，但想想看，如果模拟是你唯一的选择，自动化的世界将会有多大的不同。

大多数过程仪表的安装基础仍然是使用各种电流或电压信号方法的模拟。(一些设备，如涡轮流量计，使用脉动频率，但这是一个相对较小的选择。)其中的领导者是4-20 mA电流回路，今天销售的大部分现场设备仍然使用它。传统的变送器通过环路供电，并发送一个连续信号，指示过程变量(PV)。具体的电流水平转化为工程单位根据设备的缩放。例如，对于给定的压力传感器，17.45 mA的输出意味着112 psi。一个有万用表和适用图表的技术人员可以告诉你PV。每个模拟设备都有自己的电缆返回到主机系统的I/O机架。

这很好，在很多应用中，主PV就是必要的。问题在于，越来越多的应用程序需要有关设备运行情况的额外信息。传感器的状况如何?发射器周围的环境温度是多少?工艺流体的温度是多少?

模拟不太擅长发送大量数据。虽然聪明的工程师可以想出一种方法，通过一根电缆在旋转的基础上发送多个变量，但还有更简单的方法来做这类事情。HART(高速公路可寻址遥控换能器)是一种模拟与数字相结合的混合型换能器。HART通信基金会描述说:“HART协议提供两个同步通信通道:4-20 mA模拟信号和一个数字信号。4-20 mA信号使用4-20 mA电流环(最快、最可靠的行业标准)传递主要测量值(在现场仪器的情况下)。附加的设备信息使用叠加在模拟信号上的数字信号进行通信。数字信号包含来自设备的信息，包括设备状态、诊断、额外的测量或计算值等。这两种通信通道结合在一起，提供了一种低成本、非常可靠的完整现场通信解决方案，易于使用和配置。”

还有其他方法完全忽略模拟部分。现场总线协议，如基金会现场总线和Profibus PA，是纯数字的。在早期，现场总线被推广为一种通过一根电缆与一组设备通信的方法，以节省布线，但用户很快发现现场总线是一种比模拟或甚至HART更能发送更多信息的极好方法。在此技术方面受过良好培训并进行了适当部署的用户会发现它非常实用和可靠。

从设备级别向上发展，其他数字协议也成为传输大量信息的有效方式。Modbus最初是plc相互通信的一种方式，但后来被证明对现场设备非常有效。数据收集系统从模拟设备集群中编译信息，并通过一根类似于现场总线的电缆以数字方式发送数据。随着这些网络的广泛部署，同样的方法已经发展到以太网。最近的发展包括配备本机以太网连接的个人现场设备发射机的选择越来越多。

如果没有数字通信，无线现场设备将远不实用。甚至WirelessHART也将模拟信号组件数字化，以便将其发送到网关。当在主机上捕获信号时，通常必须将其转换回模拟信号，以便与传统I/O系统进行通信。

展望未来，以太网的重要性将继续增长。它在各种工业应用中发挥着越来越重要的作用，甚至被纳入工业通信标准。事实上，它是it和企业级网络几乎所有方面的基础，这是一件喜忧参半的事情。不管你喜不喜欢，IT已经搬到了工厂的地板上。

考虑到目前安装的模拟设备数量，它不会很快消失，但不要指望新应用程序会有太大增长。世界正在迅速数字化。

彼得·韦兰德是一名内容经理控制工程。联系他的邮箱是pwelander@cfemedia.com

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