台技变送器

20世纪80年代以来，许多仪表公司相继推出了自己的具有通信能力的流量变送器产品，所采用的同心协议也有多种，其中最著名的是由Rosemount公司提出的HART协议（可寻址远程传感器数据公路），它是在4～20mA电流上叠加1200Hz和2200Hz两个独立的频率信号，分别代表数字1和0。该频率信号呈正弦波形，幅值为±0.5mA，所以其平均值为0，故将其调制于4～20mA之上却不影响4～20mA的平均值，这样就使HART通信可以和4～20mA信号并存而互不干涉。具有通信能力的流量变送器可同手持终端配合实现与4～20mA并存条件下的数字通信，也可经接口与PC机或DCS相连，实现全数字通信，完成多项任务。1 与手持终端器（HHT）或智能现场通信器（SFC）通信手持终端器或智能现场通信器是以微处理器为基础的与智能变送器进行数字通行的接口装置，是一种新型调试工具，利用它能在现场（或控制室）对智能变送器进行组态、测试、调整、校验、查看自诊断信息。图1所示为与手持终端器的连接。现在多家仪表公司都有此类产品，用户对变送器进行维修、校验极为方便。 图1 智能变送器与手持终端器通信的连接2 与流量演算器一起组成多量程流量计差压式流量计现在仍然是应用最广泛的一种流量计，但是它的范围度较小，不能满足要求较大范围度的很多测量对象。例如，我国北方有不少以取暖设备为主要耗热设备的热用户，夏季的耗热量往往比冬季耗热量的1/5还要低，这样，计量仪表在夏季如果使用与冬季相同的测量范围，那么仅差压变送器误差一项就会给夏季计量带来无法容许的系统误差，所以有许多单位使用多量程流量计。像上面的例子是冬季使用高量程，夏季使用低量程。现在有多种智能差压变送器都能采用通信的方法变更其量程，有些变送器量程可调比高达40倍以上，为多量程流量计的实现创造了良好条件。如图2所示的双量程差压式流量计中，流量演算器与差压变送器之间的两根连接线既是变送器电源线，又是4～20mA模拟信号传输线，同时承担HART通信中传送±0.5mA数字信号的任务。 图2双量程差压式流量计线路连接流量演算器设定有高量程流量上限值 和低量程流量上限值 ，并且分别与差压变送器的高低量程差压上限值 相对应。演算器中还设定有高低量程流量切换值 ，当差压变送器处于高量程状态时，演算器用 参与计算流量，如果计算得到的流量值小于等于 则演算器作出切换到低量程的决策，并按设计好的程序采用通信的方法将差压变送器切换到低量程，开始用 参与计算流量。以后如遇流量值大于 ，又采用通信的方法将差压变送器切回到高量程。在具体实施的时候一般还要设置一个切换差，以防高低量程之间的频繁切换。而且需考虑低流量时的雷诺数修正，以保证测量精确度。3与计算机联网组成数采系统国外有的公司推出用于HART协议通信的硬件产品，例如PCSMART模块，将其插入PC机空余槽口中，其输出可与15台SMART设备构成多站网络。例如和5台智能差压变送器、5台智能压力变送器、5台智能温度变送器构成5点带温度压力补偿流量测量系统。该系统由于采用了高精确度、宽量程的智能变送和运算能力极强的PC机，因此测量精确度高，而且扩大了范围度。用数字通信的方法读取变送器的测量结果要比用模拟信号传送测量信号精确度明显提高。例如，现在各主要仪表公司都能生产的0.1级智能差压变送器，其数字量输出精确度可达±0.075％，而若取电流输出，变送器精确度为±0.1％FS，而此信号进入流量二次表或DCS的I/O口，由于模拟信号方法和A/D转换，还要损失0.05％～0.1％的精确度。由于数字通信技术这一突出优点，大大促进了现场总线的发展和推广应用。4建立在通信基础上的设备管理系统AMSAMS（Asset Management Solution）设备管理系统是专对智能化仪表进行管理和维护而设计的系统，它使用户能够监视、管理和调整在过程中运行的设备和过程本身。（1）AMS的硬件结构 AMS的硬件系统结构如图3所示，它由HART转换器、RS-232/RS-485通信转换器、HART调制解调器和PC机组成。 图3 AMS的系统结构①HART转换器（HART Interchange Unit ,简称HIU）。一个HART转换器可带32台HART设备。一个网络最多可带31台HIU，即可带992台HART设备。一旦通电，每台HIU即建立一个连接设备的内部表。当用软件扫描设备时，需要从现场设备中获取过程变量的状态信息。这些信息先储存到HIU的内存中，再传送到PC机中。②RS-232/RS-485转换器。RS-232/RS-485转换器用来连接HART转换器与PC机的通信口，因为RS-485网络具有传输距离长，抗干扰能力强等优点，现场采用RS-485网络通信。而普通的PC机只有RS-232接口，所以两者之间需要使用转换器。③HART调制解调器（HART Mo-dem）。HART调制解调器是一种结构紧凑、牢固的外部接口，可满足现场和车间维护的需要，它提供了单台设备与AMS相连的手段，它装在一个DB-9外壳内，附有一个9针的RS-232接口。它是隔离的、电流限制的、与极性无关、无干扰的连接方式。HART调制解调器适用于台式和笔记本PC机，无需外部供电，可与任何HART设备以轮询或突发方式进行通信。（2）AMS的软件功能①组态（configuration）。在软件的支持下，通过PC机对现场的智能化仪表进行组态。②仪表校准及维护。维护人员不需将以表从安装地点拆下，也不需将压力等信号输入仪表，在控制室或办公室就可实现仪表的校准和检查维护。③位号查询；状态查询；回路检测与设备资源检测；向HART手持终端下载信息；自动维护文档 查看设备历史信息等。（3）AMS的特点① AMS软件以现场服务器为平台的T型结构，为用户提供一个图形化界面。② AMS为现场设备数据在工厂不同地点之间的交换带来方便。③ AMS通过一个集中数据库获取现场设备数据，从而提高劳动效率。④ AMS通过在线获取现场设备的状态和诊断信息，改进了设备的可用性。

压力/差压变送器介绍差压变送器除了测量两个被测量压力的差压值外，它还可以配合各种节流元件来测量流量，可以直接测量受压容器的液位和常压容器的液位以及压力和负压。在诸类仪表中，变送器的应用最广泛、最普遍，变送器大体分为压力变送器和差压变送器。变送器常用来测量压力、差压、真空、液位、流量和密度等。变送器有两线制、三线制和四线制之分，两线制变送器尤多。有智能和非智能之分，智能变送器渐多。有气动和电动之分，电动变送器居多。另外，仪器仪表按应用场合有本安型和隔爆型之分。按应用工况变送器的主要种类如下： 低(微)压/低差压变送器 中压/中差压变送器 高压/高差压变送器 绝压/真空/负压差压变送器 高温/压力、差压变送器 耐腐蚀/压力、差压变送器 易结晶/压力、差压变送器变送器的选型通常根据安装条件、环境条件、仪表性能、经济性和应用介质等方面考虑。实际运用中分为直接测量和间接测量；其用途有过程测量、过程控制和装置联锁。常见的变送器有普通压力变送器、差压变送器、单法兰变送器、双法兰变送器、插入式法兰变送器等。压力变送器和差压变送器单从名词上讲测量的是压力和两个压力的差，但它们间接测量的参数是有很多的。如压力变送器，除测量压力外，它还可以测量设备内的液位。在常压容器测量液位时，需用一台压变即可。当测量受压容器液位时，可用两台压变，即测量下限一台，测量上限一台，它们的输出信号可进行减法运算，即可测出液位，一般选用差压变送器。在容器内液位与压力值不变的情况下它还可以用来测量介质的密度。压力变送器的测量范围可以做的很宽，从绝压0开始可以到100MPa(一般情况)。原理从压力和差压变送器制作的结构上来分有普通型和隔离型。普通型的测量膜盒为一个，它直接感受被测介质的压力和差压；隔离型的测量膜盒接受到的是一种稳定液(一般为硅油)的压力，而这种稳定液是被密封在两个膜片中间，接受被测压力的膜片为外膜片。原普通型膜盒的膜片为内膜片，当外膜片上接受压力信号时通过硅油的传递原封不动的将外膜片的压力传递到了普通膜盒上，测出了外膜片所感受的压力。隔离型变送器主要是针对特殊的被测量介质使用的，如被测介质离开设备后会产生结晶，而使用普通型变送器需要取出介质，会将导压管和膜盒室堵塞使其不能正常工作，所以必须选用隔离型。隔离型通常作成法兰式安装，即在被测设备上开口加法兰使变送器安装后它的感应膜片是设备壁的一部分，红外测温仪这样它不会取出被测介质，一般不会造成结晶堵塞。当被测介质需求结晶温度较高时，可选用将膜片凸出的结构，这样可将传感膜片插入到设备内部，从而感应到的介质温度不会降低，这样测量是有保障的，即选用插入式法兰变送器。隔离型变送器有远传型和一体型。远传型即外膜盒与测量膜盒之间用加强毛细管连接，红外测温仪一般毛细管为 3～5米，这样外膜盒装在设备上，内膜盒及变送器可以安装在便于维护的支架上；另一种形式是外膜盒与变送器作成一体直接由法兰安装在设备上。对于隔离型压力变送器它还可以作成螺纹连接型，即外膜盒或外弹性元件可在安装螺纹的前面，只要在被测设备上焊接上内螺纹凸台，便可将变送器直接拧到设备上，安装非常方便。隔离型压力/差压变送器的制作复杂，材质要求高，所以它的价格通常是普通型的3倍。选型原则在压力/差压变送器的选用上主要依据：以被测介质的性质指标为准，以节约资金、便于安装和维护为参考。如被测介质为高黏度易结晶强腐蚀的场合，必须选用隔离型变送器。在选型时要考虑它的介质对膜盒金属的腐蚀，一定要选好膜盒材质，风速仪否则使用后很短时间就会将外膜片腐蚀坏，法兰也会被腐蚀坏造成设备和人身事故，所以材质选择非常重要。变送器的膜盒材质有普通不锈钢、304不锈钢、316L不锈钢、钽膜盒材质等。在选型时要考虑被测介质的温度，如果温度高一般为200℃～400℃，要选用高温型，否则硅油会产生汽化膨胀，使测量不准。在选型时要考虑设备工作压力等级，变送器的压力等级必须与应用场合相符合。从经济角度上讲，外膜盒及插入部分材质比较合适，但连接法兰可以选用碳钢、镀铬，这样会节约很多资金。隔离型压力变送器选用最好是选用螺纹连接形式的，风速仪这样既节约资金安装又方便。对于普通压力和差压变送器选型，也要考虑被测介质的腐蚀性问题，但使用的介质温度可以不考虑，因为普通型压变是引压到表内，长期工作温度为常温，但普通型使用的维护量要比隔离型大。首先是保温问题，在北方冬季零下，导压管会结冰，变送器无法工作甚至损坏，这就需要增加伴热和保温箱等。从经济角度上来讲，选用变送器时，只要不是易结晶介质都可以采用普通型变送器，而且对于低压易结晶介质也可以加吹扫介质来间接测量(只要工艺允许用吹扫液或气)，应用普通型变送器就是要求维护人员多进行定时检查，包括各种导压管是否泄漏、吹扫介质是否正常、保温是否良好等，只要维护好，大量使用普通型变送器一次性投资会节约很多。从选用变送器测量范围上来说，一般变送器都具有一定的量程可调范围，最好将使用的量程范围设在它量程的1/4～3/4段，这样精度会有保证，对于微差压变送器来说更是重要。实践中有些应用场合(液位测量)需要对变送器的测量范围迁移，根据现场安装位置计算出测量范围和迁移量，迁移有正迁移和负迁移之分。目前，智能变送器已相当普及，它的特点是精度高、可调范围大，而且调整非常方便、稳定性好，选型时应多考虑。川仪横河EJA、北京远东1751、霍尼韦尔ST3000、ARK800系列等，使用都非常可靠。按照设计规范，在工程设计选型中，究竟采用气动变送器还是电动变送器，因其各有特长，应该根据装置的具体条件进行综合考虑和分析。以下几点可供选用时参考：集中操作程度； 是否与DCS计算机相操作配合； 响应速度； 经济性； 可靠性及使用维护方面； 安全性(防爆、停电、气源故障等)； 环境条件及传输距离。一般来说，下列条件以选用气动仪表为宜：自变送器至显示调节仪表间的距离较短，通常以不超过150m较为合适； 工艺物料是易燃易爆介质及相对湿度很大的场合； 要求仪表投资少； 一般中小型企业要求易维修，经济可靠； 在以电动仪表为主的大型装置里，有些现场就地调节回路不要求引入中央控制室集中操作。下列条件以选择电动仪表为宜：变送器至显示调节单元间的距离超过150m以上； 大型企业要求高度集中管理的中央控制； 设置有DCS计算机进行控制及管理的对象； 要求响应速度快，信息处理及运算复杂的场合。实际中，在现代化生产装置中都是发挥它们各自的特点进行混合选用的。差压变送器的选型差压变送器根据以下几点选型：(1) 测量范围、需要的精度及测量功能；(2) 测量仪表面对的环境，如石油化工的工业环境，

电压变送器和电流变送器都属于电子仪器仪表中的变送器种类。电压变送器它通过输入、输出、电源、通道间全隔离，用于监视超负荷的非标准压降。电流变送器直接将被测主回路交流电流转换成按线性比例输出的恒流环规范信号，连续保送到接纳安装。　　电压变送器有可以分为三相电压变送器，产品精度等级高，线性度高，采用进口元器件，集成度高，免于定期校验。　　电压变送器的技术参数：　　●输入负载：电流互感器CT:≤0.2VA　　●超负荷能力：可承受2倍额定值（连续），10倍额定值（10s）　　●精度：交流：±0.2%、±0.5%　　●响应时间：400ms　　●输出电压：0~10Vdc, 0~5Vdc　　（负载电阻=输入电压/10mAdc）　　●输出电流：0~20mAdc ,4~20mAdc　　（负载电阻=10Vdc/输出电流）　　●输出波纹：≤0.5% RO　　●工作环境温度：0~50℃/小于80%相对湿度（无冷凝状态）　　●贮存环境温湿度：-20~70℃/小于70%相对湿度（无冷凝状态）　　●耐压强度：AC2KVrms/min　　●绝缘阻抗：DC500V时大于100MΩ　　●电磁兼容性：符合GB/T18268工业设备应用要求　　（等同IEC61326-1）　　电流变送器的技术参数：　　1.精度：优于0.5% ;　　2.非线性失真：优于0.5%;　　3.额定工作电压Vcc:+24V±20% ,极限工作电压：≤35V ;　　4.电源功耗：静态4mA,动态时相等于环路电流，内部限制25mA+10%;　　5.额定输入：5A……1KA（42个规格）；　　6.穿孔穿芯圆孔直径：9、12、20、25、30mm;　　7.输出形式：两线制DC4~20mA;　　8.输出电流温漂系数：≤50ppm/℃；　　9.响应时间：≤100mS;　　10.输入/输出绝缘隔离强度：AC3000V / 1min、1mA;　　11.输出负载电阻：RLmax ≤ （Vcc-10V）/ 20mA　　注：（1）标准Vcc=24V时负载阻抗为700Ω；　　（2）RLmax=250Ω （转换1~5V的电阻）+ 两根传输线路总铜阻。　　12.输入过载保护：30倍1min;　　13.输出过流限制保护：内部限制25mA+10%;　　注：国际标准输出过流限制保护：内部限制25mA+10%;　　传感器是能够受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置的总称，通常由敏感元件和转换元件组成。当传感器的输出为规定的标准信号时，则称为变送器。　　变送器的概念是将非标准电信号转换为标准电信号的仪器，传感器则是将物理信号转换为电信号的器件，过去常讲物理信号，现在其他信号也有了。一次仪表指现场测量仪表或基地控制表，二次仪表指利用一次表信号完成其他功能：诸如控制，显示等功能的仪表。　　电压变送器与电流变送器除了在定义和技术参数有明显的不同之处，它们的显著特点上也不同，电流变送器精度高，体积小、功耗小、频响宽、抗干扰。电压变送器精度等级高、线性度高、采用进口元器件，集成度高，免于定期校验。虽然电压变送器与电流变送器的详细工作原理可能有不同。但是它的转换部分都是一个电压装换（放大）器，把一定范围的电压转换为规定的标准信号。差别只在于取得信号的方式不同。