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NAMUR协会及其NE 43简介
2023-07-18
1. 过程工业自动化技术用户协会(NAMUR)简介
过程工业自动化技术用户协会(NAMUR)在1949年11月,由来自拜耳(Bayer)、巴斯夫(BASF)等企业多位著名专家举行的第一次会议上成立,该协会代表着化工行业测量和控制技术用户的利益。同年12月的第二次会议上,创始成员们确定了组织名称为"化学工业测量和控制技术用户协会,简称NAMUR"。随着涉及领域的扩展,1996年更名为"化工和制药工业过程控制技术用户协会",2005年再次更名为"过程工业自动化技术用户协会",以下简称"用户协会"。成员来自于运营过程工业工厂的公司、为过程工业提供工程服务的公司、研究机构及其他协会。
目前,用户协会共设"项目规划与建设"类、"过程控制技术"类、"电气和仪表技术"类、"操作支持和维护"类、"沟通与协作"工作组40多个。在中国区设有"智能制造"、"项目规划与建设"、"分布式控制系统(DCS)工程"、"低电压技术"、"维护"、"工厂安全"、"防爆"、"能源效率",共8个工作组。
用户协会(NAMUR)致力于成为国际领先的、自动化领域的用户协会。在自动化领域推动经验交流;介入标准制定并体现用户的需求;起草并出版推荐性建议;关注自动化技术的进一步发展并引导新技术的引入。在新技术引入中考虑用户在功能、效率、适用性等方面的需求。为流程工业在设计、安装、生产运行过程中,提高效能、可持续性发展等方面提供助力。
用户协会(NAMUR)的40多个专业技术工作组关注及研究信号处理、阀门、驱动、工业通信、工程设计、防爆、功能安全等自动化领域的热点课题。其出版的技术文件有NAMUR推荐(NE xx)及NAMUR工作表(NA xx)。著名的NAMUR接近开关, NAMUR信号(4~20mA信号及变送器故障信号设定),NAMUR阀门安装等均是依据其技术文件而来。
2. NE 43的简介
《NE 43数字变送器故障信息信号电平的标准化 - 2021.07.06》(Standardization of the Signal Level for the Failure Information of Digital Transmitters)由电气和仪表技术类的通用传感器技术组(WG 3.1)出版。简称NE 43,它适用于数字化的、具有模拟(4~20mA)输出信号的变送器以及信号处理系统(例如过程控制系统)。NE 43标准化了用于指示与检测错误的电流信号,目的是将模拟电流信号中的故障信息标准化,为信号处理系统、用户提供检测变送器故障的标准化信号。并且,指导制造商开发变送器和信号处理系统。
2.1 变送器电流信号的组成
NE 43定义了电流信号由测量信号与故障信号组成。如下图所示,测量信号的电流范围从3.800mA到20.500mA。故障信号的电流范围分为两部分,大于等于21.000mA的高故障电流;小于等于3.600mA的低故障电流,包含指示供电电缆断开、变送器缺失、电源失效的0.0mA。
正常运行时,包含在测量信号中的4~20mA仍然对应量程下限(以“LRV”代称)与量程上限(以“URV”代称)。量程范围以“FS”代称,并且FS = |URV-LRV|。考虑到传感器、变送器的漂移,以及更加可靠的检测到超量程,NE 43将测量信号扩展为3.800~20.500mA,对应-1.25%FS到103.125FS的量程。
2.2 变送器的故障信号
电流指示的故障信号有限,更加丰富的故障信息可以通过数字通信的方式传递。变送器用3.8~20.5mA以外的电流指示故障信号。由于变送器输出电流难免于漂移、信号处理系统测量电流存在不可避免的误差,为了更容易区分测量信号与故障信号,必须设置两者的间隔。因此,故障电流需满足下式:
IA ≤ 3.6mA - IFD 或 IA ≥ 21.0mA + IFD
IFD安全裕度,IFD(FD=故障设备=设备错误/传感器错误)由变送器厂商自定义。
变送器的故障信号首选是 IA ≤ 3.6mA - IFD 。两线制变送器,过低的工作电流可能会出现性能问题,因为变送器的电源供应必须通过小电流 IA ≤ 3.6mA - IFD来确保。为了避免这个问题,故障信号可以通过 IA ≥ 21.0mA + IFD来实现。当两部分故障信号均支持时,变送器必须提供在两者之间切换的手段。
当变送器处于启动阶段,尚无准确的测量信号发出。因此,必须发出故障信号,推荐输出故障信号 IA≤3.6mA-IFD 。
2.3 信号检测
信号处理系统必须能够可靠地检测变送器的故障信号。这需要至少0.0mA至22.0mA的电流准确测量范围。信号处理系统同样无法避免电流测量的误差,因此,有必要定义故障信号检测的电流范围限制,包括安全裕度 IFM 。
对于较低电流范围内的故障信号A的检测,以下适用:
0 ≤ IA ≤ 3.6 mA + IFM.L [IFM.L = 低故障电流范围内的安全裕度]。
以及用于检测电流上限范围内的故障信号A
IA ≥ 21.0 mA - IFM.H [IFM.H = 高故障电流范围内的安全裕度]。
NE 43对于标准应用,规定了安全裕度极限值 IFM.L=0.1 mA 和 IFM.H=0.2 mA。因此,信号处理系统中故障信号检测的标准限值为:
0 ≤ IA ≤ 3.7 mA ; IA ≥ 20.8 mA
变送器输出的测量信号难免出现短暂下降或上升,当处于测量信号边缘时很可能被信号处理系统判断为故障信号。因此,要求信号处理系统必须连续4秒检测到故障信号才判定有故障发生。
3. 自有温度变送器
沈阳中科博微科技股份有限公司出品的4~20mA+HART协议的温度变送器均符合NE 43建议。
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