Расходомер 4-20мА: новые тренды? 

Вот скажите, когда слышите ?расходомер 4-20мА?, что первое приходит в голову? Старая добрая классика, ?рабочая лошадка? АСУ ТП, которую все знают и любят. И сразу же мысль: какие уж тут могут быть тренды, всё давно устоялось. Вот в этом и кроется главный подвох. Потому что если копнуть глубже, в саму суть применения, а не просто в принцип действия, картина начинает меняться. Мне кажется, многие инженеры до сих пор воспринимают токовую петлю как нечто данное и неизменное, просто способ передачи данных от точки А к точке Б. А зря. Вокруг этой, казалось бы, архаичной технологии сейчас кипят очень даже современные страсти.

Не просто сигнал, а ?умный? сигнал

Раньше 4-20мА был по сути аналогом стрелки на шкале, только дистанционной. Показал 12 мА — значит, расход такой-то. Всё. Сейчас же сам расходомер часто становится сложным вычислительным устройством. Возьмем, к примеру, современные электромагнитные или вихревые модели. Они внутри уже давно не просто сенсор и преобразователь. Там микропроцессор, который считает, компенсирует температуру, давление, проводимость, выравнивает профиль потока.

И вот здесь ключевой момент: вся эта цифровая ?кухня? в итоге упаковывается обратно в тот самый аналоговый 4-20мА. Но это уже не ?голое? значение. Это значение, прошедшее через кучу поправок и алгоритмов. Тренд — в усложнении ?начинки? при сохранении простоты и надежности выходного интерфейса. Заказчик хочет точности и стабильности, но не хочет заморачиваться с цифровыми шинами на каждом углу. Особенно когда речь о модернизации старого парка.

Я сам сталкивался с ситуацией на одной ТЭЦ: ставили новый электромагнитный расходомер вместо изношенного сужающего устройства. По паспорту точность фантастическая. А на месте оказалось, что старый трубопровод, эрозия, неидеальные условия. Если бы прибор просто тупо передавал сигнал с сенсора, толку было бы мало. А встроенные функции усреднения и фильтрации импульсов (которые, по сути, идут в комплекте с тем самым аналоговым выходом) позволили получить пригодные для управления данные без замены километров труб. Вот она — практическая ценность ?старого? формата.

Сосуществование с цифрой: не война, а симбиоз

Много говорят, что HART, Foundation Fieldbus, Profibus вытеснят аналог. Да, вытесняют, но не там, где думают. На новых крупных объектах — безусловно. А вот в мире реконструкций, точечных замен, ответвлений — царство 4-20мА. И здесь интересный тренд — гибридизация.

Практически все приличные приборы сейчас имеют тот самый аналоговый выход плюс опциональный цифровой интерфейс поверх него (тот же HART) или отдельно. Это стало стандартом де-факто. Для инженера это золотая середина. Основной контур управления работает по надежной токовой петле. А когда нужно провести диагностику, посмотреть дополнительные параметры или перенастроить — подключаешься ноутбуком или портативным коммуникатором. Никакого простоя.

Вот, например, в ассортименте ООО Шанхай Кэньчуань Прибор и ООО Уху Кэньчуань Прибор (их сайт kenchuang.ru хорошо знаком тем, кто ищет надежные полевые приборы) многие магнитные перекидные уровнемеры и радарные уровнемеры именно такие. Основной выход — 4-20мА, а настройка и диагностика — цифровые. Компания, как известно, производит датчики давления, электромагнитные расходомеры, интегрированные датчики температуры. Так вот, я заметил, что даже в их ?цифровых? моделях почти всегда дублируют выход аналоговым сигналом. Это не консерватизм, а ответ на реальные запросы с мест.

Проблемы, которые никуда не делись

Говоря о трендах, нельзя забывать и о вечных спутниках. Токовая петля — она как лакмусовая бумажка состояния щитов и кабельных трасс. Новые тренды рождаются часто из старых проблем.

Первое — питание. Схема с двухпроводной петлей, где прибор питается от того же контура, — это гениально и… головная боль. Нагрузочное сопротивление, падение напряжения на длинных линиях, необходимость точных источников. С появлением более ?прожорливых? интеллектуальных преобразователей эта проблема обострилась. Тренд? Более энергоэффективные схемы и четкие технические требования в паспортах. Раньше могло быть написано ?питание 24 В?, а теперь все чаще видишь: ?Напряжение питания: 12-36 В DC, макс. нагрузка: 750 Ом при 24 В?. Это важнейшая для практика деталь.

Второе — наводки и помехи. Чем больше вокруг частотных приводов, мощного оборудования, тем актуальнее. Качественный экран, правильное заземление — это не пустые слова. Однажды на мясокомбинате поставили расходомер на подачу воды. Сигнал прыгал. Оказалось, рядом проходил силовой кабель к мощной пиле. Переложили кабель — всё устаканилось. Никакой хитрый цифровой протокол тут не спас бы, проблема была на физическом уровне. Так что тренд — это повышенное внимание производителей к помехозащищенности именно аналоговой части.

Будущее: сужение ниши или вечная жизнь?

Так есть ли будущее у 4-20мА? Мой ответ — да, и весьма долгое. Но его ниша будет меняться. Он уходит с позиций ?основной шины данных для сложных систем?. Но укрепляется как универсальный, надежный, взрывобезопасный и понятный интерфейс для передачи основного технологического параметра.

Это будет ?рабочий? сигнал для контуров регулирования, где важна скорость, надежность и независимость от ?зависаний? цифровых сетей. Идеальный вариант для стыковки оборудования разных производителей, для систем, где критична простота диагностики ?мультиметром?. Это язык, который понимают все: и новейший PLC, и релейный щит тридцатилетней давности.

Новый тренд, который я наблюдаю, — это даже не в самом сигнале, а в подходе. Раньше выбирали расходомер, а выход смотрели по остаточному принципу. Сейчас грамотный инженер все чаще выбирает прибор, исходя из задачи, и отдельно оговаривает требования к выходному сигналу: нужна ли изоляция, сколько точек питания, необходимость HART для настройки, стойкость к помехам. 4-20мА перестал быть ?просто выходом?, он стал одной из важных, детально специфицируемых опций. И в этом, как ни парадоксально, его новая жизнь.

Вместо заключения: взгляд с места

Если резюмировать, то тренды вокруг расходомера 4-20мА — это тренды не революции, а эволюции. Это про увеличение интеллекта ?под капотом? при сохранении простой и надежной ?маски?. Это про гибкость и способность вписаться в любую, самую архаичную или самую современную систему.

Работая с приборами, будь то датчики давления от Кэньчуань или сложные многопараметрические анализаторы, я вижу, что запрос на надежный аналоговый сигнал никуда не делся. Он стал более осознанным. Его перестали воспринимать как данность, начали ценить за его фундаментальные свойства: непрерывность, устойчивость, простоту верификации.

Так что, отвечая на вопрос из заголовка: да, новые тренды есть. И они заключаются не в том, чтобы похоронить старый добрый 4-20мА, а в том, чтобы научить его новым трюкам, сохранив при этом его стержень. А этот стержень — доверие, которое годами складывалось на тысячах объектов. С этим не поспоришь.