1、第九章第九章 智能變送器智能變送器 第一節(jié)第一節(jié) 3051智能變送器智能變送器 一、構(gòu)成原理一、構(gòu)成原理 愛(ài)默生愛(ài)默生-羅斯蒙特公司的羅斯蒙特公司的3051C差壓變送器差壓變送器是一種智能型兩線制變送儀表，它將輸入是一種智能型兩線制變送儀表，它將輸入差壓（或壓力）信號(hào)轉(zhuǎn)換成差壓（或壓力）信號(hào)轉(zhuǎn)換成420mA的直的直流電流和數(shù)字通信（流電流和數(shù)字通信（HART）信號(hào)。）信號(hào)。 3051C的產(chǎn)生的產(chǎn)生 3051C智能變送器是在智能變送器是在1151S智能變送器的智能變送器的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出來(lái)的，而基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出來(lái)的，而1151S智能變送器是智能變送器是在在1151模擬變送器的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出來(lái)的。模擬變送器

2、的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出來(lái)的。 1151S的膜盒和的膜盒和1151模擬變送器是一樣的，模擬變送器是一樣的，也是電容式室（或稱室，的含義是微位移）也是電容式室（或稱室，的含義是微位移）傳感器，但它的電子部件卻是不同的。傳感器，但它的電子部件卻是不同的。1151模擬變送器采用的是模擬電子線路，模擬變送器采用的是模擬電子線路，輸出是輸出是420mA模擬信號(hào)；而模擬信號(hào)；而1151S是以是以微處理器為核心部件的專用集成電路，整微處理器為核心部件的專用集成電路，整個(gè)變送器的電子部件由一塊板組成，它既個(gè)變送器的電子部件由一塊板組成，它既可以輸出可以輸出420mA模擬信號(hào)，又能在模擬信號(hào)，又能在420mA上疊加數(shù)字信

3、號(hào)，還可以和手持終端上疊加數(shù)字信號(hào)，還可以和手持終端或其他支持或其他支持HART通信協(xié)議的設(shè)備進(jìn)行數(shù)字通信協(xié)議的設(shè)備進(jìn)行數(shù)字通信，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程設(shè)定零點(diǎn)和量程。通信，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程設(shè)定零點(diǎn)和量程。 1151S的技術(shù)性能比的技術(shù)性能比1151模擬變送器好，模擬變送器好，基本精度為基本精度為0.1，最大測(cè)量范圍為模擬，最大測(cè)量范圍為模擬變送器的變送器的2倍，量程比為倍，量程比為15：1，其他如穩(wěn)，其他如穩(wěn)定性、溫度特性等也比定性、溫度特性等也比1151模擬變送器要模擬變送器要好。好。 將將1151S電容室移到了電子罩的頸部后，電容室移到了電子罩的頸部后，1151S就成為了就成為了3051C。這樣做的目的是使。

4、這樣做的目的是使電容式室遠(yuǎn)離過(guò)程法蘭和被測(cè)介質(zhì)，當(dāng)被電容式室遠(yuǎn)離過(guò)程法蘭和被測(cè)介質(zhì)，當(dāng)被測(cè)介質(zhì)溫度發(fā)生變化時(shí)，電容傳熱影響減測(cè)介質(zhì)溫度發(fā)生變化時(shí)，電容傳熱影響減弱，儀表的溫度性能和抗干擾性能提高。弱，儀表的溫度性能和抗干擾性能提高。 傳感器組件傳感器組件 3051C有電容式和壓電式兩種傳感器類型。有電容式和壓電式兩種傳感器類型。電容式傳感器適用于測(cè)量差壓和表壓。常電容式傳感器適用于測(cè)量差壓和表壓。常用于表壓、流量和液位測(cè)量。壓電式傳感用于表壓、流量和液位測(cè)量。壓電式傳感器適用于測(cè)量絕壓，常用于真空及液位測(cè)器適用于測(cè)量絕壓，常用于真空及液位測(cè)量。量。 電容式傳感器電容式傳感器 電容式傳感器將差壓

5、變化轉(zhuǎn)換為電容的變電容式傳感器將差壓變化轉(zhuǎn)換為電容的變化。化。3051C變送器選用高精度電容式傳感變送器選用高精度電容式傳感器器,它的工作原理參見(jiàn)第八章第一節(jié)它的工作原理參見(jiàn)第八章第一節(jié)1151模模擬變送器傳感器部分。擬變送器傳感器部分。 電容式傳感器如圖電容式傳感器如圖9-1所示。所示。圖中：圖中： 全焊接的密封設(shè)計(jì)；全焊接的密封設(shè)計(jì)； 316L不銹鋼外殼；不銹鋼外殼； 土星檢測(cè)技術(shù)；土星檢測(cè)技術(shù)； 共平面的過(guò)程隔離法蘭；共平面的過(guò)程隔離法蘭； 多總線輸出信號(hào)；多總線輸出信號(hào)； 專用集成電路專用集成電路ASIC技術(shù)；技術(shù)； 單一電路板。單一電路板。 傳感器組件中的電容室采用激光焊封。機(jī)傳感器

6、組件中的電容室采用激光焊封。機(jī)械部件和電子組件同外界隔離，既消除了械部件和電子組件同外界隔離，既消除了靜壓的影響，也保證了電子線路的絕緣性靜壓的影響，也保證了電子線路的絕緣性能。同時(shí)檢測(cè)溫度值，以補(bǔ)償熱效應(yīng)，提能。同時(shí)檢測(cè)溫度值，以補(bǔ)償熱效應(yīng)，提高測(cè)量精度。電容式壓力傳感器具有測(cè)量高測(cè)量精度。電容式壓力傳感器具有測(cè)量精度高、測(cè)量重復(fù)性好、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、對(duì)精度高、測(cè)量重復(fù)性好、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、對(duì)溫度靜壓敏感度小、制造重復(fù)性好等突出溫度靜壓敏感度小、制造重復(fù)性好等突出優(yōu)點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)。 壓電式傳感器壓電式傳感器 具有壓電效應(yīng)的敏感功能材料叫壓電材料。具有壓電效應(yīng)的敏感功能材料叫壓電材料。壓電材料可分成壓電晶體

7、、壓電陶瓷、新壓電材料可分成壓電晶體、壓電陶瓷、新型壓電材料三大類。壓電晶體是一種單晶型壓電材料三大類。壓電晶體是一種單晶體，例如石英晶體；壓電陶瓷是一種人工體，例如石英晶體；壓電陶瓷是一種人工制造的多晶體，如鈦酸鋇、鋯鈦酸鉛等。制造的多晶體，如鈦酸鋇、鋯鈦酸鉛等。壓電式傳感器是一種典型的有源傳感器，壓電式傳感器是一種典型的有源傳感器，又稱自發(fā)電式傳感器，其工作原理是基于又稱自發(fā)電式傳感器，其工作原理是基于某些材料受力后在其相應(yīng)的特定表面產(chǎn)生某些材料受力后在其相應(yīng)的特定表面產(chǎn)生電荷的壓電效應(yīng)。電荷的壓電效應(yīng)。 某些電介質(zhì)，當(dāng)沿著一定方向?qū)ζ涫┘訅耗承╇娊橘|(zhì)，當(dāng)沿著一定方向?qū)ζ涫┘訅毫蛄Χ顾?/p>

8、變形后，其內(nèi)部就產(chǎn)生極化力或力而使它變形后，其內(nèi)部就產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時(shí)在它的兩個(gè)表面上便產(chǎn)生符號(hào)現(xiàn)象，同時(shí)在它的兩個(gè)表面上便產(chǎn)生符號(hào)相反的電荷，當(dāng)外力去掉后，其又重新恢相反的電荷，當(dāng)外力去掉后，其又重新恢復(fù)到不帶電狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。復(fù)到不帶電狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。晶體上所產(chǎn)生的電荷的大小與外部施加的晶體上所產(chǎn)生的電荷的大小與外部施加的壓力或力成正比。壓力或力成正比。 壓電式傳感器如圖壓電式傳感器如圖9-2所示。當(dāng)壓電片受到所示。當(dāng)壓電片受到力的作用后，壓電片發(fā)生變形，虛框變?yōu)榱Φ淖饔煤螅瑝弘娖l(fā)生變形，虛框變?yōu)閷?shí)框，壓電片外表面和壓電片內(nèi)表面的電實(shí)框，壓電片外表面和壓電片內(nèi)表面

9、的電荷極性相反。壓電片一側(cè)表面聚集正電荷，荷極性相反。壓電片一側(cè)表面聚集正電荷，另一側(cè)表面聚集負(fù)電荷，兩個(gè)極板上的電另一側(cè)表面聚集負(fù)電荷，兩個(gè)極板上的電荷量相等，但極性相反，由此產(chǎn)生的電勢(shì)荷量相等，但極性相反，由此產(chǎn)生的電勢(shì)與被測(cè)壓力成正比。與被測(cè)壓力成正比。 壓電式傳感器可以看作是一個(gè)電荷發(fā)生器，壓電式傳感器可以看作是一個(gè)電荷發(fā)生器，同時(shí)，它也是一個(gè)電容器，晶體上聚集正同時(shí)，它也是一個(gè)電容器，晶體上聚集正負(fù)電荷的兩表面相當(dāng)于電容的兩個(gè)極板，負(fù)電荷的兩表面相當(dāng)于電容的兩個(gè)極板，極板間物質(zhì)等效于一種介質(zhì)。壓電傳感器極板間物質(zhì)等效于一種介質(zhì)。壓電傳感器可以等效為一個(gè)與電容相串聯(lián)的電壓源，可以等效為

10、一個(gè)與電容相串聯(lián)的電壓源，也可以等效為一個(gè)電荷也可以等效為一個(gè)電荷(流流)源與一個(gè)電容并源與一個(gè)電容并聯(lián)，其電容量為聯(lián)，其電容量為dAC兩極板間的電壓為兩極板間的電壓為CqU 式中，是極板上聚集的電荷。因此，壓電傳感器式中，是極板上聚集的電荷。因此，壓電傳感器可看作是電容為可看作是電容為C、電源電壓為的串聯(lián)電路。經(jīng)、電源電壓為的串聯(lián)電路。經(jīng)壓電傳感器轉(zhuǎn)換，差壓或壓力的變化轉(zhuǎn)換為輸出壓電傳感器轉(zhuǎn)換，差壓或壓力的變化轉(zhuǎn)換為輸出電壓的變化。電壓的變化。 壓電式傳感器體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、不需外加電源、壓電式傳感器體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、不需外加電源、靈敏度和響應(yīng)頻率高，適用于壓力的測(cè)量。靈敏度和響應(yīng)頻率高，適

11、用于壓力的測(cè)量。 膜盒膜盒 3051C的膜盒部件和傳統(tǒng)的膜盒部件不同，體積的膜盒部件和傳統(tǒng)的膜盒部件不同，體積縮小，重量減輕，整機(jī)的性能有很大提高，基本縮小，重量減輕，整機(jī)的性能有很大提高，基本精度精度0.0750.1，量程比，量程比100：1，其他，其他如靜壓、溫度、單向特性，也都上了一個(gè)檔次。如靜壓、溫度、單向特性，也都上了一個(gè)檔次。 膜盒在制造過(guò)程中，需經(jīng)溫度和壓力等特膜盒在制造過(guò)程中，需經(jīng)溫度和壓力等特性試驗(yàn)。雖然膜盒是成批生產(chǎn)的，但不同性試驗(yàn)。雖然膜盒是成批生產(chǎn)的，但不同的膜盒特性仍有差異，需要不同的校正系的膜盒特性仍有差異，需要不同的校正系數(shù)。在數(shù)。在3051C的檢測(cè)部件中，增加了

12、傳感的檢測(cè)部件中，增加了傳感器存貯器器存貯器,它是用來(lái)存放傳感器的信息和校它是用來(lái)存放傳感器的信息和校正系數(shù)的。轉(zhuǎn)換時(shí)，微處理器可根據(jù)這些正系數(shù)的。轉(zhuǎn)換時(shí)，微處理器可根據(jù)這些信息和校正系數(shù)，對(duì)傳感器進(jìn)行線性修正，信息和校正系數(shù)，對(duì)傳感器進(jìn)行線性修正，這不但提高了儀表精度，而且還增加了零這不但提高了儀表精度，而且還增加了零部件之間的互換性。此外，在部件之間的互換性。此外，在3051C的檢的檢測(cè)部件中，還增加了測(cè)溫傳感器，用以修測(cè)部件中，還增加了測(cè)溫傳感器，用以修正環(huán)境溫度變化而引起的熱影響。正環(huán)境溫度變化而引起的熱影響。 構(gòu)成原理構(gòu)成原理 圖圖9-3是是3051C變送器的原理框圖，該變送器變送器

13、的原理框圖，該變送器選用的是電容傳感器。選用的是電容傳感器。3051C變送器由傳感器變送器由傳感器組件和電子組件兩部分組成。組件和電子組件兩部分組成。3051C變送器的變送器的工作原理是：被測(cè)差壓通過(guò)隔離膜片和填充液工作原理是：被測(cè)差壓通過(guò)隔離膜片和填充液作用于電容室中心的感壓膜片，使之產(chǎn)生微小作用于電容室中心的感壓膜片，使之產(chǎn)生微小位移，感壓膜片和它兩側(cè)電容極板所構(gòu)成的差位移，感壓膜片和它兩側(cè)電容極板所構(gòu)成的差動(dòng)電容值也隨之改變。這一差動(dòng)電容值與被測(cè)動(dòng)電容值也隨之改變。這一差動(dòng)電容值與被測(cè)差壓的大小成比例關(guān)系。電容傳感器輸出的信差壓的大小成比例關(guān)系。電容傳感器輸出的信號(hào)經(jīng)信號(hào)處理（號(hào)經(jīng)信號(hào)處

14、理（AD轉(zhuǎn)換）和微機(jī)處理后得轉(zhuǎn)換）和微機(jī)處理后得到一個(gè)與輸入差壓對(duì)應(yīng)的到一個(gè)與輸入差壓對(duì)應(yīng)的420mA直流電流直流電流或數(shù)字信號(hào)，作為變送器的輸出。或數(shù)字信號(hào)，作為變送器的輸出。 變送器的電子部件安裝在一塊電路板上，使用變送器的電子部件安裝在一塊電路板上，使用專用集成電路專用集成電路(ASIC)和表面封裝技術(shù)。和表面封裝技術(shù)。 3051C是由傳感器和微處理器相結(jié)合而構(gòu)成的，是由傳感器和微處理器相結(jié)合而構(gòu)成的，它充分利用了微處理器的運(yùn)算和存儲(chǔ)能力，可它充分利用了微處理器的運(yùn)算和存儲(chǔ)能力，可對(duì)傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，包括對(duì)測(cè)量信號(hào)的對(duì)傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，包括對(duì)測(cè)量信號(hào)的調(diào)理或處理調(diào)理或處理(如濾波

15、、放大、如濾波、放大、AD轉(zhuǎn)換等轉(zhuǎn)換等)、數(shù)、數(shù)據(jù)顯示、自動(dòng)校正和自動(dòng)補(bǔ)償?shù)取Ｎ⑻幚砥魇菗?jù)顯示、自動(dòng)校正和自動(dòng)補(bǔ)償?shù)取Ｎ⑻幚砥魇侵悄苁阶兯推鞯暮诵摹Ｋ坏梢詫?duì)測(cè)量數(shù)據(jù)智能式變送器的核心。它不但可以對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算、存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)處理，還可以通過(guò)反饋進(jìn)行計(jì)算、存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)處理，還可以通過(guò)反饋回路對(duì)傳感器進(jìn)行調(diào)節(jié)，以使采集數(shù)據(jù)達(dá)到最回路對(duì)傳感器進(jìn)行調(diào)節(jié)，以使采集數(shù)據(jù)達(dá)到最佳。由于微處理器具有各種軟件和硬件功能，佳。由于微處理器具有各種軟件和硬件功能，因而它可以完成傳統(tǒng)變送器難以完成的任務(wù)。因而它可以完成傳統(tǒng)變送器難以完成的任務(wù)。所以智能式變送器降低了傳感器的制造難度，所以智能式變送器降低了傳感器的制

16、造難度，并在很大程度上提高了傳感器的性能。并在很大程度上提高了傳感器的性能。 二、二、HART手持通信器手持通信器 HART手持通信器主要用途是對(duì)儀表進(jìn)行組手持通信器主要用途是對(duì)儀表進(jìn)行組態(tài)，用于功能與參數(shù)的確定。它的工作原態(tài)，用于功能與參數(shù)的確定。它的工作原理是利用現(xiàn)場(chǎng)總線的通信能力在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)理是利用現(xiàn)場(chǎng)總線的通信能力在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)連接儀表，組態(tài)構(gòu)造系統(tǒng)功能。例如，連接儀表，組態(tài)構(gòu)造系統(tǒng)功能。例如，HART（375）通信器，該通信器可以與任）通信器，該通信器可以與任何何HART或或FF相容的設(shè)備在相容的設(shè)備在420mA回路回路的任何點(diǎn)接入，但在通信器的接入端子和的任何點(diǎn)接入，但在通信器的接入端子

17、和電源之間必須提供最小負(fù)載為電源之間必須提供最小負(fù)載為250的電阻。的電阻。375通信器使用通信器使用FSK技術(shù)，因而，在通信時(shí)技術(shù)，因而，在通信時(shí)不會(huì)干擾不會(huì)干擾420mA信號(hào)。信號(hào)。 HART（375）通信器的如圖）通信器的如圖9-4所示。所示。375通信器的微處理器為通信器的微處理器為80MHz；內(nèi)置閃存；內(nèi)置閃存32MB；系統(tǒng)卡為；系統(tǒng)卡為128MB；隨機(jī)存儲(chǔ)器為；隨機(jī)存儲(chǔ)器為32 MB；可充電電池，根據(jù)情況最多可使；可充電電池，根據(jù)情況最多可使用用10h,電池充電電壓為電池充電電壓為85240V；顯示為；顯示為1/4VGA(240320象素象素)9.6cm觸摸屏，單觸摸屏，單色，自動(dòng)

18、調(diào)光顯示，抗反光涂層；鍵盤為色，自動(dòng)調(diào)光顯示，抗反光涂層；鍵盤為25個(gè)鍵，包括個(gè)鍵，包括4個(gè)功能鍵、個(gè)功能鍵、6個(gè)動(dòng)作鍵、個(gè)動(dòng)作鍵、12個(gè)字母數(shù)字符號(hào)鍵和個(gè)字母數(shù)字符號(hào)鍵和3個(gè)遷移鍵；個(gè)遷移鍵；HART和和現(xiàn)場(chǎng)總線接口為現(xiàn)場(chǎng)總線接口為3個(gè)個(gè)4mm的香蕉插孔的香蕉插孔（HART與與FF共用其中一個(gè)插孔）。共用其中一個(gè)插孔）。 功能鍵指的是功能鍵指的是F1、F2、F3、F4鍵，它們鍵，它們用于解釋顯示于屏幕底部的命令。例如在用于解釋顯示于屏幕底部的命令。例如在屏幕底部屏幕底部F3的位置處出現(xiàn)的位置處出現(xiàn)“EDIT”(編輯編輯)，則當(dāng)按功能鍵則當(dāng)按功能鍵F3時(shí)，屏幕上就出現(xiàn)時(shí)，屏幕上就出現(xiàn)“編輯編輯

19、菜單頁(yè)菜單頁(yè)”；如在；如在F2的位置處顯示的位置處顯示“DEL”，則按功能鍵則按功能鍵F2時(shí)，就會(huì)刪除當(dāng)前字符。時(shí)，就會(huì)刪除當(dāng)前字符。 動(dòng)作鍵指的是電源開(kāi)關(guān)鍵動(dòng)作鍵指的是電源開(kāi)關(guān)鍵(IO)、光標(biāo)、光標(biāo)移動(dòng)鍵（移動(dòng)鍵（）和熱鍵）和熱鍵()，其功能，其功能是接通或關(guān)閉電源、上下左右移動(dòng)光標(biāo)和是接通或關(guān)閉電源、上下左右移動(dòng)光標(biāo)和為用戶快速定義選項(xiàng)菜單。為用戶快速定義選項(xiàng)菜單。 字母數(shù)字符號(hào)鍵指的是字母數(shù)字符號(hào)鍵指的是26個(gè)英文字母、個(gè)英文字母、10個(gè)阿拉伯?dāng)?shù)字和個(gè)阿拉伯?dāng)?shù)字和12個(gè)符號(hào)。個(gè)符號(hào)。 遷移鍵指的是遷移鍵指的是“ 、 ”3個(gè)鍵。當(dāng)按個(gè)鍵。當(dāng)按 鍵時(shí)，字母數(shù)字鍵上的左邊字母起作鍵時(shí)，字母數(shù)字

20、鍵上的左邊字母起作用；當(dāng)按用；當(dāng)按鍵時(shí)，字母數(shù)字鍵上的中間字鍵時(shí)，字母數(shù)字鍵上的中間字母起作用；當(dāng)按母起作用；當(dāng)按 鍵時(shí)，字母數(shù)字鍵上鍵時(shí)，字母數(shù)字鍵上的右邊字母起作用。的右邊字母起作用。 三、組態(tài)三、組態(tài) HART通信器組態(tài)有兩種組態(tài)方式：在通信器組態(tài)有兩種組態(tài)方式：在線（聯(lián)機(jī)）組態(tài)和離線（脫機(jī)）組態(tài)。前線（聯(lián)機(jī)）組態(tài)和離線（脫機(jī)）組態(tài)。前者是在通信器和變送器建立通信連接的狀者是在通信器和變送器建立通信連接的狀態(tài)下進(jìn)行的組態(tài)，組態(tài)數(shù)據(jù)輸入到態(tài)下進(jìn)行的組態(tài)，組態(tài)數(shù)據(jù)輸入到375通信通信器的工作寄存器中，然后直接傳送到連接器的工作寄存器中，然后直接傳送到連接的變送器上。后者則在未建立通信連接的的

21、變送器上。后者則在未建立通信連接的狀態(tài)下，將組態(tài)數(shù)據(jù)存入狀態(tài)下，將組態(tài)數(shù)據(jù)存入375通信器的非易通信器的非易失性存儲(chǔ)器失性存儲(chǔ)器(EEPROM)中，待連接設(shè)備時(shí)中，待連接設(shè)備時(shí)可以將這些數(shù)據(jù)傳送至變送器。可以將這些數(shù)據(jù)傳送至變送器。 在組態(tài)中將修改參數(shù)傳送至變送器時(shí)，為在組態(tài)中將修改參數(shù)傳送至變送器時(shí)，為避免修改參數(shù)對(duì)控制回路帶來(lái)影響，通信避免修改參數(shù)對(duì)控制回路帶來(lái)影響，通信器會(huì)顯示提示信息器會(huì)顯示提示信息“WARNINGControl loop should be in manual”(警告：控制回警告：控制回路應(yīng)置于手動(dòng)狀態(tài)路應(yīng)置于手動(dòng)狀態(tài))，該顯示信息僅僅是一，該顯示信息僅僅是一個(gè)提示，

22、不能將控制回路自動(dòng)切換至手動(dòng)，個(gè)提示，不能將控制回路自動(dòng)切換至手動(dòng)，必須在控制室進(jìn)行人工操作。必須在控制室進(jìn)行人工操作。 當(dāng)當(dāng)HART通信器與通信器與 HART變送器相連時(shí)，在變送器相連時(shí)，在線菜單的頂部顯示變送器的名稱和標(biāo)簽；線菜單的頂部顯示變送器的名稱和標(biāo)簽；在線菜單的底部顯示在線菜單的底部顯示F1F4軟功能鍵，每軟功能鍵，每一幅屏幕畫(huà)面都可確定一幅屏幕畫(huà)面都可確定F1F4鍵的新用途。鍵的新用途。當(dāng)當(dāng)HART通信器上電后，屏幕顯示為主菜單，通信器上電后，屏幕顯示為主菜單，如圖如圖9-5。圖中：。圖中：HART Communicator為為HART通信器；通信器；Off line為離線；為離

23、線；On line為為在線；在線；Frequency Device為頻率設(shè)備；為頻率設(shè)備；Utility為效用。為效用。 HART通信器連到變送器回路時(shí)，變送器電通信器連到變送器回路時(shí)，變送器電源可以不關(guān)，但手持通信器的電源要關(guān)掉。源可以不關(guān)，但手持通信器的電源要關(guān)掉。如果在電源開(kāi)著的時(shí)候連到變送器回路，如果在電源開(kāi)著的時(shí)候連到變送器回路，則有時(shí)會(huì)打亂變送器的程序，所以不能帶則有時(shí)會(huì)打亂變送器的程序，所以不能帶電連接。若電連接。若HART通信器沒(méi)有與變送器相連通信器沒(méi)有與變送器相連接時(shí)稱為離線，否則稱為在線，圖接時(shí)稱為離線，否則稱為在線，圖9-6所示所示為在線菜單。為在線菜單。 “Burst”

24、 是可選的通信模式，在這種通信是可選的通信模式，在這種通信模式下，允許單一的從站連續(xù)的廣播一個(gè)模式下，允許單一的從站連續(xù)的廣播一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)的HART 響應(yīng)信息。這種模式將主站響應(yīng)信息。這種模式將主站從為得到更新的過(guò)程變量信息而不斷對(duì)從從為得到更新的過(guò)程變量信息而不斷對(duì)從站發(fā)送命令請(qǐng)求的重復(fù)中解放出來(lái)。同樣站發(fā)送命令請(qǐng)求的重復(fù)中解放出來(lái)。同樣的的 HART 響應(yīng)信息響應(yīng)信息(PV或其他或其他) 連續(xù)的由從連續(xù)的由從站廣播，直到主站指示其他命令。采用站廣播，直到主站指示其他命令。采用“burst” 通信方式，根據(jù)選擇的命令不同，通信方式，根據(jù)選擇的命令不同，數(shù)據(jù)更新為每秒數(shù)據(jù)更新為每秒 3-4

25、次。次。Burst 模式只能使模式只能使用在單個(gè)從設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)中。用在單個(gè)從設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)中。 HART通信器的快鍵順序表如表通信器的快鍵順序表如表9-1所示。所示。它說(shuō)明了組態(tài)某一功能時(shí)的按鍵順序。它說(shuō)明了組態(tài)某一功能時(shí)的按鍵順序。HART通信器的菜單樹(shù)如圖通信器的菜單樹(shù)如圖9-7所示。所示。 3051C變送器的配線如圖變送器的配線如圖9-8所示。手持通所示。手持通信器可接在信號(hào)回路的任一端點(diǎn)，讀取變信器可接在信號(hào)回路的任一端點(diǎn)，讀取變送器輸出的反映差壓大小的數(shù)字信號(hào)，并送器輸出的反映差壓大小的數(shù)字信號(hào)，并對(duì)變送器進(jìn)行組態(tài)。對(duì)變送器進(jìn)行組態(tài)。 HART手持通信器是一個(gè)與所有遵循手持通信器是一個(gè)與所

26、有遵循HART協(xié)協(xié)議的變送器相連接的手持終端，議的變送器相連接的手持終端，3051智能變智能變送器是遵循送器是遵循HART協(xié)議的變送器，它的校驗(yàn)和協(xié)議的變送器，它的校驗(yàn)和調(diào)整可以在調(diào)整可以在HART手持通信器上進(jìn)行，也可以手持通信器上進(jìn)行，也可以在裝有在裝有HART通信卡的通信卡的DCS上進(jìn)行。如果這兩上進(jìn)行。如果這兩種設(shè)備都沒(méi)有，那只能在表體上進(jìn)行。不過(guò)種設(shè)備都沒(méi)有，那只能在表體上進(jìn)行。不過(guò)這時(shí)儀表的智能功能便發(fā)揮不了，只能當(dāng)作這時(shí)儀表的智能功能便發(fā)揮不了，只能當(dāng)作一臺(tái)高精度的模擬變送器使用。一臺(tái)高精度的模擬變送器使用。 HART手持通信器可以連到變送器接線端子，手持通信器可以連到變送器接線

27、端子，也可連到其他任何連接處，但不能直接接在也可連到其他任何連接處，但不能直接接在電源兩端，一定要經(jīng)過(guò)負(fù)載電阻（需電源兩端，一定要經(jīng)過(guò)負(fù)載電阻（需250）。）。HART的兩根通信電線是沒(méi)有極性的，可以隨的兩根通信電線是沒(méi)有極性的，可以隨便連接。便連接。 在接線端子處：在接線端子處：PWR/COMM為電源或通信端子，為電源或通信端子，表示電源線或數(shù)字通信線應(yīng)接在此處，當(dāng)然手表示電源線或數(shù)字通信線應(yīng)接在此處，當(dāng)然手持通信器也可接在此處；持通信器也可接在此處；TEST為測(cè)試端子，校為測(cè)試端子，校驗(yàn)時(shí)高精度電流表或電壓表（應(yīng)并聯(lián)驗(yàn)時(shí)高精度電流表或電壓表（應(yīng)并聯(lián)250）可）可接在此處。此線路檢測(cè)疊加在接

28、在此處。此線路檢測(cè)疊加在420mA信號(hào)的信號(hào)的數(shù)字信號(hào)，并通過(guò)回路傳送所需信息，完成數(shù)字信號(hào)，并通過(guò)回路傳送所需信息，完成DCS或或HART手持通信器（也稱為數(shù)據(jù)設(shè)定器）手持通信器（也稱為數(shù)據(jù)設(shè)定器）與與3051C智能變送器的雙向數(shù)字通信。智能變送器的雙向數(shù)字通信。 設(shè)定過(guò)程變量單位（快鍵順序?yàn)椋涸O(shè)定過(guò)程變量單位（快鍵順序?yàn)椋?，3，2） 3051C可使用下述過(guò)程變量單位：可使用下述過(guò)程變量單位：inH2O，inHg，ftH2O，mmH2O，mmHg，psi，bar，mbar，g/cm2，kg/cm2，Pa，KPa，torr和和atm(大氣壓大氣壓)。 設(shè)定輸出方式（快鍵順序?yàn)椋涸O(shè)定輸出方式（

29、快鍵順序?yàn)椋?，3，5） 可以將變送器輸出設(shè)定為線性（可以將變送器輸出設(shè)定為線性（Linear）或者）或者平方根平方根(Sq.Root)輸出。設(shè)定變送器為平方根輸出。設(shè)定變送器為平方根輸出模式輸出模式,可使模擬輸出與流量成正比。為避免可使模擬輸出與流量成正比。為避免因輸入接近零值而產(chǎn)生極高的增益，當(dāng)輸入接因輸入接近零值而產(chǎn)生極高的增益，當(dāng)輸入接近零時(shí)，近零時(shí)， 3051自動(dòng)地切換到線性輸出，如圖自動(dòng)地切換到線性輸出，如圖9-9所示。在平方根輸出模式下，線性輸出分兩所示。在平方根輸出模式下，線性輸出分兩段：對(duì)于差壓輸入量程的段：對(duì)于差壓輸入量程的0%0.6%，曲線的，曲線的斜率斜率(Slope)

30、為為1（y=x）；對(duì)于差壓輸入量程）；對(duì)于差壓輸入量程的的0.6%0.8%，曲線的斜率為，曲線的斜率為42（y=42x）。）。分兩段的目的是使線性段與平方根曲線段相互分兩段的目的是使線性段與平方根曲線段相互轉(zhuǎn)變時(shí)有較好的平滑性或連續(xù)性，以保證變送轉(zhuǎn)變時(shí)有較好的平滑性或連續(xù)性，以保證變送器在零輸入附近有穩(wěn)定輸出。器在零輸入附近有穩(wěn)定輸出。 零點(diǎn)和量程調(diào)整零點(diǎn)和量程調(diào)整 最常用的一項(xiàng)組態(tài)是調(diào)整變送器的零點(diǎn)和量程。最常用的一項(xiàng)組態(tài)是調(diào)整變送器的零點(diǎn)和量程。對(duì)變送器有三種調(diào)整的方法：使用通信器直接對(duì)變送器有三種調(diào)整的方法：使用通信器直接輸入量程的上下限值；使用通信器和壓力輸入輸入量程的上下限值；使用通

31、信器和壓力輸入源；使用變送器上的零點(diǎn)和量程按鈕與壓力輸源；使用變送器上的零點(diǎn)和量程按鈕與壓力輸入源；其中后兩種調(diào)校的效果一樣。入源；其中后兩種調(diào)校的效果一樣。 1)通過(guò)通信器鍵盤輸入改變量程時(shí)（快鍵順序通過(guò)通信器鍵盤輸入改變量程時(shí)（快鍵順序?yàn)椋簽椋?或或5） ，4mA點(diǎn)和點(diǎn)和20mA點(diǎn)的設(shè)定互不點(diǎn)的設(shè)定互不影響，但改變兩點(diǎn)的設(shè)定值都會(huì)引起量程的變影響，但改變兩點(diǎn)的設(shè)定值都會(huì)引起量程的變化。例如：如一臺(tái)變送器原設(shè)置為化。例如：如一臺(tái)變送器原設(shè)置為4mA(0kPa)，20mA(100kPa)，如果通過(guò)通信器鍵盤輸入新，如果通過(guò)通信器鍵盤輸入新的的4mA(50kPa)，此時(shí)，此時(shí)20mA仍保持為仍保

32、持為100kPa，則變送器的量程變?yōu)閯t變送器的量程變?yōu)?0kPa。 2)使用壓力輸入源調(diào)校和通信器調(diào)校時(shí)（快鍵順序?yàn)椋菏褂脡毫斎朐凑{(diào)校和通信器調(diào)校時(shí)（快鍵順序?yàn)椋?，2，3，1，2），調(diào)整），調(diào)整4mA點(diǎn)不會(huì)影響表的量程值。點(diǎn)不會(huì)影響表的量程值。例如一臺(tái)變送器原設(shè)置為例如一臺(tái)變送器原設(shè)置為4mA(50kPa)，20mA（100kPa），如果此通過(guò)壓力輸入源進(jìn)行調(diào)校，將），如果此通過(guò)壓力輸入源進(jìn)行調(diào)校，將4mA設(shè)置為設(shè)置為O KPa，則此時(shí)，則此時(shí)20mA變?yōu)樽優(yōu)?0KPa，表的，表的量程保持量程保持50kPa不變。不變。 3)當(dāng)不知道當(dāng)不知道4mA和和20mA點(diǎn)的具體值，并且無(wú)手持通點(diǎn)的具體

33、值，并且無(wú)手持通信器時(shí)，利用本機(jī)零點(diǎn)和量程按鈕與壓力輸入源，可信器時(shí)，利用本機(jī)零點(diǎn)和量程按鈕與壓力輸入源，可以調(diào)整變送器量程。當(dāng)設(shè)定以調(diào)整變送器量程。當(dāng)設(shè)定4mA點(diǎn)時(shí)，量程保持不變；點(diǎn)時(shí)，量程保持不變；當(dāng)設(shè)定當(dāng)設(shè)定20mA點(diǎn)時(shí)，量程改變。如果對(duì)量程下限的調(diào)點(diǎn)時(shí)，量程改變。如果對(duì)量程下限的調(diào)整引起量程上限超出傳感器極限值，量程上限值會(huì)自整引起量程上限超出傳感器極限值，量程上限值會(huì)自動(dòng)設(shè)定在傳感器極限值，而量程也會(huì)相應(yīng)地發(fā)生調(diào)整。動(dòng)設(shè)定在傳感器極限值，而量程也會(huì)相應(yīng)地發(fā)生調(diào)整。利用變送器的量程和零點(diǎn)按鈕調(diào)整變送器量程時(shí)，應(yīng)利用變送器的量程和零點(diǎn)按鈕調(diào)整變送器量程時(shí)，應(yīng)依照下述步驟進(jìn)行操作。依照下述

34、步驟進(jìn)行操作。 擰松變送器表蓋頂上固定的認(rèn)證標(biāo)牌螺釘，旋開(kāi)標(biāo)擰松變送器表蓋頂上固定的認(rèn)證標(biāo)牌螺釘，旋開(kāi)標(biāo)牌，露出零點(diǎn)和量程按鈕牌，露出零點(diǎn)和量程按鈕, 如圖如圖9-10所示。所示。 利用精度為利用精度為310倍于所需校驗(yàn)精度的壓力源，向倍于所需校驗(yàn)精度的壓力源，向變送器高壓側(cè)加量程的下限值相應(yīng)的壓力。變送器高壓側(cè)加量程的下限值相應(yīng)的壓力。 如要設(shè)定如要設(shè)定4mA點(diǎn)，先按住零點(diǎn)按鈕至少點(diǎn)，先按住零點(diǎn)按鈕至少2s，然后核，然后核實(shí)輸出是否為實(shí)輸出是否為4mA。如果安裝了表頭，則表頭將顯示。如果安裝了表頭，則表頭將顯示“ZERO PASS (零點(diǎn)通過(guò)零點(diǎn)通過(guò))”。 向變送器高壓側(cè)加量程的上限值相應(yīng)的

35、壓力。向變送器高壓側(cè)加量程的上限值相應(yīng)的壓力。 如要設(shè)定如要設(shè)定20mA點(diǎn)，先按住量程按鈕至少點(diǎn)，先按住量程按鈕至少2s，然后，然后核實(shí)輸出是否為核實(shí)輸出是否為20mA。如果安裝了表頭，則表頭將。如果安裝了表頭，則表頭將顯示顯示“SPAN PASS (量程通過(guò)量程通過(guò))”。 當(dāng)采用壓力源調(diào)整量程時(shí)，當(dāng)采用壓力源調(diào)整量程時(shí)，4mA和和20mA的設(shè)定值是的設(shè)定值是根據(jù)操作者提供的輸入壓力值進(jìn)行轉(zhuǎn)換的，有時(shí)通信根據(jù)操作者提供的輸入壓力值進(jìn)行轉(zhuǎn)換的，有時(shí)通信器的壓力讀數(shù)與壓力輸入源的值不同。這可能是由以器的壓力讀數(shù)與壓力輸入源的值不同。這可能是由以下幾個(gè)原因造成：下幾個(gè)原因造成：變送器安裝位置；變送器

36、安裝位置；用戶的壓力用戶的壓力標(biāo)準(zhǔn)與工廠（儀表制造廠）標(biāo)準(zhǔn)不同；標(biāo)準(zhǔn)與工廠（儀表制造廠）標(biāo)準(zhǔn)不同；由于過(guò)壓、由于過(guò)壓、過(guò)熱（冷）或長(zhǎng)期漂移造成傳感器原有特性漂移。這過(guò)熱（冷）或長(zhǎng)期漂移造成傳感器原有特性漂移。這種差別可以通過(guò)組態(tài)中的傳感器數(shù)字微調(diào)項(xiàng)進(jìn)行消除。種差別可以通過(guò)組態(tài)中的傳感器數(shù)字微調(diào)項(xiàng)進(jìn)行消除。 設(shè)定阻尼。設(shè)定阻尼。（快鍵順序?yàn)椋海戽I順序?yàn)椋?，3，6） 變送器的電子阻尼特性是使變送器的響應(yīng)時(shí)間對(duì)于輸變送器的電子阻尼特性是使變送器的響應(yīng)時(shí)間對(duì)于輸入快速變化引起的輸出讀數(shù)呈平滑變化曲線。可根據(jù)入快速變化引起的輸出讀數(shù)呈平滑變化曲線。可根據(jù)系統(tǒng)回路動(dòng)態(tài)變化所需要的響應(yīng)時(shí)間、信號(hào)穩(wěn)定性和

37、系統(tǒng)回路動(dòng)態(tài)變化所需要的響應(yīng)時(shí)間、信號(hào)穩(wěn)定性和其他要求決定適當(dāng)?shù)淖枘嵩O(shè)定，缺省阻尼時(shí)間為其他要求決定適當(dāng)?shù)淖枘嵩O(shè)定，缺省阻尼時(shí)間為0.4s, 阻尼時(shí)間的設(shè)定范圍為阻尼時(shí)間的設(shè)定范圍為025.6s。 LCD表頭選項(xiàng)（快鍵順序?yàn)椋罕眍^選項(xiàng)（快鍵順序?yàn)椋?，4，3，4） 表頭選項(xiàng)指令可根據(jù)應(yīng)用設(shè)定表頭，設(shè)定表頭表頭選項(xiàng)指令可根據(jù)應(yīng)用設(shè)定表頭，設(shè)定表頭可以顯示下述信息：工程單位；量程百分比；可以顯示下述信息：工程單位；量程百分比；用戶設(shè)定表頭標(biāo)尺；工程單位和百分比之間交用戶設(shè)定表頭標(biāo)尺；工程單位和百分比之間交替顯示；工程單位和用戶設(shè)定表頭標(biāo)尺之間交替顯示；工程單位和用戶設(shè)定表頭標(biāo)尺之間交替顯示。替顯示

38、。 傳感器數(shù)字微調(diào)傳感器數(shù)字微調(diào) 智能變送器與模擬變送器工作的主要不同是智能變送智能變送器與模擬變送器工作的主要不同是智能變送器被特性化了。進(jìn)行特性化時(shí)，將變送器傳感器的輸器被特性化了。進(jìn)行特性化時(shí)，將變送器傳感器的輸出值與輸入壓力值進(jìn)行比較，并將比較數(shù)據(jù)存入變送出值與輸入壓力值進(jìn)行比較，并將比較數(shù)據(jù)存入變送器的器的EEPROM中。變送器在工作時(shí)，則利用這些數(shù)中。變送器在工作時(shí)，則利用這些數(shù)據(jù)，根據(jù)輸入的壓力產(chǎn)生一種標(biāo)有工程單位的變量輸據(jù)，根據(jù)輸入的壓力產(chǎn)生一種標(biāo)有工程單位的變量輸出值。數(shù)字微調(diào)功能就是讓操作人員能夠改變其特性出值。數(shù)字微調(diào)功能就是讓操作人員能夠改變其特性曲線，不要把傳感器數(shù)字

39、微調(diào)與量程調(diào)整相混淆。雖曲線，不要把傳感器數(shù)字微調(diào)與量程調(diào)整相混淆。雖然通過(guò)量程的調(diào)整也可以使某個(gè)輸入壓力值對(duì)應(yīng)于然通過(guò)量程的調(diào)整也可以使某個(gè)輸入壓力值對(duì)應(yīng)于4mA或或20mA點(diǎn)，但這種調(diào)整不影響變送器其他各點(diǎn)點(diǎn)，但這種調(diào)整不影響變送器其他各點(diǎn)壓力輸出值與輸入壓力的變換關(guān)系。對(duì)于智能變送器，壓力輸出值與輸入壓力的變換關(guān)系。對(duì)于智能變送器，利用傳感器的數(shù)字微調(diào)功能可以修改變送器的數(shù)字讀利用傳感器的數(shù)字微調(diào)功能可以修改變送器的數(shù)字讀數(shù)與輸入壓力之間的變換關(guān)系。數(shù)與輸入壓力之間的變換關(guān)系。 為了變送器更好地工作，可以修改表的特性化，為了變送器更好地工作，可以修改表的特性化，有兩種方式：對(duì)變送器重新進(jìn)

40、行特性化；進(jìn)行有兩種方式：對(duì)變送器重新進(jìn)行特性化；進(jìn)行數(shù)字微調(diào)。一般變送器在出廠時(shí)已經(jīng)被特性化數(shù)字微調(diào)。一般變送器在出廠時(shí)已經(jīng)被特性化了，用戶只要修改表的特性曲線來(lái)適應(yīng)自己的了，用戶只要修改表的特性曲線來(lái)適應(yīng)自己的標(biāo)準(zhǔn)壓力信號(hào)，最簡(jiǎn)便的方法是進(jìn)行數(shù)字微調(diào)。標(biāo)準(zhǔn)壓力信號(hào)，最簡(jiǎn)便的方法是進(jìn)行數(shù)字微調(diào)。 數(shù)字微調(diào)分兩個(gè)步驟進(jìn)行：第一步為傳感器數(shù)字微調(diào)分兩個(gè)步驟進(jìn)行：第一步為傳感器微調(diào)，調(diào)整變送器輸出的數(shù)字讀數(shù)與輸入壓力微調(diào)，調(diào)整變送器輸出的數(shù)字讀數(shù)與輸入壓力相一致；第二步為相一致；第二步為420mA數(shù)字微調(diào)，對(duì)輸數(shù)字微調(diào)，對(duì)輸出級(jí)電子部件進(jìn)行調(diào)整。為取得最佳效果，應(yīng)出級(jí)電子部件進(jìn)行調(diào)整。為取得最佳效

41、果，應(yīng)在穩(wěn)定的環(huán)境下使用高精密儀器進(jìn)行調(diào)校，避在穩(wěn)定的環(huán)境下使用高精密儀器進(jìn)行調(diào)校，避免出現(xiàn)對(duì)變送器的超量調(diào)整，變送器能接收的免出現(xiàn)對(duì)變送器的超量調(diào)整，變送器能接收的微調(diào)值不超過(guò)原來(lái)特性化曲線的微調(diào)值不超過(guò)原來(lái)特性化曲線的5。 傳感器微調(diào)有兩種方法：量程微調(diào)和零點(diǎn)微調(diào)，傳感器微調(diào)有兩種方法：量程微調(diào)和零點(diǎn)微調(diào)，兩者的復(fù)雜程度不一樣，究竟該使用哪種方法兩者的復(fù)雜程度不一樣，究竟該使用哪種方法取決于現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用情況。取決于現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用情況。 零點(diǎn)微調(diào)（快鍵順序?yàn)椋毫泓c(diǎn)微調(diào)（快鍵順序?yàn)椋?，2，3，3，1） 。在采用零點(diǎn)微調(diào)功能，用在采用零點(diǎn)微調(diào)功能，用HART手持通信器校驗(yàn)手持通信器校驗(yàn)傳感器時(shí)，按下

42、述步驟操作：傳感器時(shí)，按下述步驟操作：使變送器通大使變送器通大氣，并且將手持通信器與測(cè)量回路相連；氣，并且將手持通信器與測(cè)量回路相連；從從手持通信器主菜單中選擇手持通信器主菜單中選擇1DeviceSetup2 Diagnostics and Service3Calibration3Sensor trim1Zero trim，準(zhǔn)備進(jìn)行零點(diǎn)微調(diào)；，準(zhǔn)備進(jìn)行零點(diǎn)微調(diào)；遵循遵循手持通信器提供的指令完成零點(diǎn)微調(diào)的調(diào)整。手持通信器提供的指令完成零點(diǎn)微調(diào)的調(diào)整。 量程微調(diào)（快鍵順序?yàn)椋毫砍涛⒄{(diào)（快鍵順序?yàn)椋?，2，3，3） 。采用量程微調(diào)功能，用采用量程微調(diào)功能，用HART手持通信器校驗(yàn)手持通信器校驗(yàn)傳感器

43、，按下述步驟操作：傳感器，按下述步驟操作：將整個(gè)校驗(yàn)系將整個(gè)校驗(yàn)系統(tǒng)連接安裝通電。校驗(yàn)系統(tǒng)包括變送器、統(tǒng)連接安裝通電。校驗(yàn)系統(tǒng)包括變送器、HART手持通信器、電源、壓力輸入源和讀數(shù)手持通信器、電源、壓力輸入源和讀數(shù)裝置；裝置；從手操器主菜單中選擇從手操器主菜單中選擇1DeviceSetup2Diagnostics and Service3Calibration3Sensor trim2Lower sensor trim，準(zhǔn)備進(jìn)行傳感，準(zhǔn)備進(jìn)行傳感器量程下限微調(diào)點(diǎn)的調(diào)整；器量程下限微調(diào)點(diǎn)的調(diào)整；遵循手持通信遵循手持通信器提供的指令，完成對(duì)量程下限值的調(diào)整；器提供的指令，完成對(duì)量程下限值的調(diào)整；重

44、復(fù)以上步驟調(diào)整量程上限值，用重復(fù)以上步驟調(diào)整量程上限值，用3 Upper sensor trim替代步驟中替代步驟中的的2 Lower sensor trim。 量程微調(diào)包括傳感器下限微調(diào)和傳感器上限量程微調(diào)包括傳感器下限微調(diào)和傳感器上限微調(diào)，即需要調(diào)整測(cè)量范圍的兩個(gè)端點(diǎn)值，微調(diào)，即需要調(diào)整測(cè)量范圍的兩個(gè)端點(diǎn)值，使得兩點(diǎn)間的各輸出值呈線性化。要想得到使得兩點(diǎn)間的各輸出值呈線性化。要想得到好的精度，所選的上限和下限值應(yīng)分別等于好的精度，所選的上限和下限值應(yīng)分別等于或略大于或略大于4mA和和20mA點(diǎn)。調(diào)整時(shí)，需要壓力點(diǎn)。調(diào)整時(shí)，需要壓力源的精度至少源的精度至少3倍于變送器，應(yīng)用時(shí)一定要讓倍于變送

45、器，應(yīng)用時(shí)一定要讓壓力穩(wěn)定保持壓力穩(wěn)定保持10s后才進(jìn)行調(diào)整。后才進(jìn)行調(diào)整。 如果沒(méi)有精密的壓力源，可以采用零點(diǎn)微如果沒(méi)有精密的壓力源，可以采用零點(diǎn)微調(diào)。零點(diǎn)微調(diào)為一點(diǎn)調(diào)整，調(diào)整時(shí)變送器必調(diào)。零點(diǎn)微調(diào)為一點(diǎn)調(diào)整，調(diào)整時(shí)變送器必須處于未遷移狀態(tài)，即偏離真正的零壓不超須處于未遷移狀態(tài)，即偏離真正的零壓不超過(guò)過(guò)3。這種方法在消除由于變送器安裝位置。這種方法在消除由于變送器安裝位置帶來(lái)的影響或補(bǔ)償差壓變送器由于靜壓引起帶來(lái)的影響或補(bǔ)償差壓變送器由于靜壓引起的零點(diǎn)漂移時(shí)很有用，但這種調(diào)整保持原有的零點(diǎn)漂移時(shí)很有用，但這種調(diào)整保持原有的特性化曲線的斜率。的特性化曲線的斜率。 微調(diào)可改變傳感器特性化曲線，如

46、果傳感器微調(diào)不當(dāng)，微調(diào)可改變傳感器特性化曲線，如果傳感器微調(diào)不當(dāng)，或者使用不符合精度要求的設(shè)備進(jìn)行微調(diào)，則變送器或者使用不符合精度要求的設(shè)備進(jìn)行微調(diào)，則變送器性能可能降低。性能可能降低。 微處理器在處理了傳感器的信號(hào)之后，輸出一個(gè)數(shù)微處理器在處理了傳感器的信號(hào)之后，輸出一個(gè)數(shù)字量，經(jīng)過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換字量，經(jīng)過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換(DA)線路把該數(shù)字量轉(zhuǎn)換為線路把該數(shù)字量轉(zhuǎn)換為420mA的模擬信號(hào)送往信號(hào)線。變送器在使用一的模擬信號(hào)送往信號(hào)線。變送器在使用一段時(shí)間后或進(jìn)行了特性化后，可能需要對(duì)段時(shí)間后或進(jìn)行了特性化后，可能需要對(duì)DA轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換線路進(jìn)行檢查和微調(diào)。線路進(jìn)行檢查和微調(diào)。Hart通信器提供了兩種通信器提供

47、了兩種DA微調(diào)方式：微調(diào)方式：digital-to-analog trim數(shù)模微調(diào)和數(shù)模微調(diào)和scaled DA trim定標(biāo)數(shù)模微調(diào)。兩者是有區(qū)別的，定標(biāo)數(shù)模微調(diào)。兩者是有區(qū)別的，前者是調(diào)整變送器的前者是調(diào)整變送器的4mA和和20mA點(diǎn)的模擬輸出電流點(diǎn)的模擬輸出電流值，使得這兩點(diǎn)的模擬輸出等于值，使得這兩點(diǎn)的模擬輸出等于4.00mA和和20.00mA。而后者是調(diào)整而后者是調(diào)整4mA和和20mA點(diǎn)與用戶可選擇的參考標(biāo)點(diǎn)與用戶可選擇的參考標(biāo)尺相對(duì)應(yīng)，而不是與尺相對(duì)應(yīng)，而不是與4mA和和20mA對(duì)應(yīng)。例如：通過(guò)對(duì)應(yīng)。例如：通過(guò)一個(gè)一個(gè)250的負(fù)載測(cè)量，則為的負(fù)載測(cè)量，則為15V；這時(shí)如果通過(guò)；這時(shí)

48、如果通過(guò)DCS測(cè)量，則為測(cè)量，則為0100。 第二節(jié)第二節(jié) LD301智能變送器智能變送器 一、構(gòu)成原理一、構(gòu)成原理 LD301是是SMAR公司研制的產(chǎn)品，它是一種公司研制的產(chǎn)品，它是一種測(cè)量差壓、絕壓、表壓、液位和流量的智能測(cè)量差壓、絕壓、表壓、液位和流量的智能變送器，它是在具有運(yùn)行可靠和性能優(yōu)越并變送器，它是在具有運(yùn)行可靠和性能優(yōu)越并經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證的電容傳感器的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證的電容傳感器的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的。LD301采用數(shù)字技術(shù)后能實(shí)現(xiàn)幾種變送功能采用數(shù)字技術(shù)后能實(shí)現(xiàn)幾種變送功能的選擇，在現(xiàn)場(chǎng)和控制室之間接口容易，大的選擇，在現(xiàn)場(chǎng)和控制室之間接口容易，大大減少了安裝、運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用。

49、大減少了安裝、運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用。 LD301由傳感器和主電路板組成，如圖由傳感器和主電路板組成，如圖9-11所示。為為被測(cè)差壓，傳感器采用電容傳感所示。為為被測(cè)差壓，傳感器采用電容傳感器作為壓力敏感元件，其工作原理參見(jiàn)第八器作為壓力敏感元件，其工作原理參見(jiàn)第八章第一節(jié)。章第一節(jié)。 電子轉(zhuǎn)換器。有兩個(gè)電子轉(zhuǎn)換器：一個(gè)是電子轉(zhuǎn)換器。有兩個(gè)電子轉(zhuǎn)換器：一個(gè)是將電容轉(zhuǎn)換為頻率（或數(shù)字信號(hào)），而電容將電容轉(zhuǎn)換為頻率（或數(shù)字信號(hào)），而電容是被測(cè)差壓的函數(shù)；另一個(gè)是將靜壓（被測(cè)是被測(cè)差壓的函數(shù)；另一個(gè)是將靜壓（被測(cè)介質(zhì)的工作壓力）轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。介質(zhì)的工作壓力）轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。 溫度轉(zhuǎn)換器。它將傳感器工作溫度

50、轉(zhuǎn)換為溫度轉(zhuǎn)換器。它將傳感器工作溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，進(jìn)行工作溫度變化的補(bǔ)償，以提數(shù)字信號(hào)，進(jìn)行工作溫度變化的補(bǔ)償，以提高測(cè)量精度。高測(cè)量精度。 中央處理單元。它是變送器的智能核心，中央處理單元。它是變送器的智能核心，擔(dān)負(fù)著測(cè)量范圍調(diào)整、擔(dān)負(fù)著測(cè)量范圍調(diào)整、 功能設(shè)定、比例積功能設(shè)定、比例積分微分控制、輸出控制、模擬傳輸和分微分控制、輸出控制、模擬傳輸和HART通信等任務(wù)。通信等任務(wù)。 HART調(diào)制解調(diào)器。它負(fù)責(zé)在主設(shè)備和從設(shè)備之間調(diào)制解調(diào)器。它負(fù)責(zé)在主設(shè)備和從設(shè)備之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。變送器從供電電流中解調(diào)信息，并進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。變送器從供電電流中解調(diào)信息，并把回應(yīng)信息調(diào)制在電流上。把回應(yīng)信息調(diào)制在

51、電流上。1200Hz 表示表示“1”，2200Hz 表示表示“0”。由于頻率信號(hào)是對(duì)稱的，因此對(duì)。由于頻率信號(hào)是對(duì)稱的，因此對(duì)420mA 信號(hào)的直流電平?jīng)]有影響。信號(hào)的直流電平?jīng)]有影響。 D/A轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器把來(lái)自轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器把來(lái)自CPU 的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)。成模擬信號(hào)。 數(shù)字協(xié)處理器。數(shù)字協(xié)處理器。 顯示控制器。接收顯示控制器。接收CPU 的數(shù)據(jù)并使液晶顯示器的的數(shù)據(jù)并使液晶顯示器的相應(yīng)字段變亮。同時(shí)控制器驅(qū)動(dòng)背景光和字段的控相應(yīng)字段變亮。同時(shí)控制器驅(qū)動(dòng)背景光和字段的控制信號(hào)。制信號(hào)。 輸出。控制供給變送器的電流。其作用如同一個(gè)輸出。控制供給變送器的電流。其作用如同一個(gè)

52、可變的電阻負(fù)載，電阻數(shù)值取決于來(lái)自可變的電阻負(fù)載，電阻數(shù)值取決于來(lái)自D/A 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器的電壓。的電壓。 供電。采用信號(hào)線（兩線制）向變送器電路供電。采用信號(hào)線（兩線制）向變送器電路供電。變送器靜態(tài)耗電供電。變送器靜態(tài)耗電3.6mA；運(yùn)行時(shí)，視測(cè)；運(yùn)行時(shí)，視測(cè)量信號(hào)大小和傳感器狀態(tài)而定，耗電可高達(dá)量信號(hào)大小和傳感器狀態(tài)而定，耗電可高達(dá)21mA。LD301 在變送器模式時(shí)，如果設(shè)置成在變送器模式時(shí)，如果設(shè)置成低信號(hào)故障，則用低信號(hào)故障，則用3.6mA 指示故障；如果設(shè)置指示故障；如果設(shè)置成高信號(hào)故障，則是成高信號(hào)故障，則是21mA。如果低于測(cè)量下。如果低于測(cè)量下限，指示限，指示3.8mA；如果高

53、于測(cè)量上限，則是；如果高于測(cè)量上限，則是20.5mA；測(cè)量值在；測(cè)量值在3.8mA20.5mA 間正比間正比于量程內(nèi)的給定壓力。于量程內(nèi)的給定壓力。4mA 對(duì)應(yīng)工作量程的對(duì)應(yīng)工作量程的0，而，而20mA 對(duì)應(yīng)對(duì)應(yīng)100。 本機(jī)零點(diǎn)本機(jī)零點(diǎn)/量程調(diào)整。兩個(gè)用于調(diào)整的開(kāi)關(guān)，量程調(diào)整。兩個(gè)用于調(diào)整的開(kāi)關(guān)，利用磁性激活。該磁性工具不需通過(guò)機(jī)械的或利用磁性激活。該磁性工具不需通過(guò)機(jī)械的或電氣的接觸即可激活開(kāi)關(guān)。電氣的接觸即可激活開(kāi)關(guān)。 二、顯示器二、顯示器 根據(jù)根據(jù)DISPLAY 中的設(shè)置可以交替顯示兩個(gè)中的設(shè)置可以交替顯示兩個(gè)指示。可以顯示由用戶選定的一到兩個(gè)變量。指示。可以顯示由用戶選定的一到兩個(gè)變

54、量。當(dāng)選擇兩個(gè)變量時(shí)，顯示變量每當(dāng)選擇兩個(gè)變量時(shí)，顯示變量每3 秒間隔進(jìn)秒間隔進(jìn)行一次交替。液晶顯示包括一個(gè)行一次交替。液晶顯示包括一個(gè)4 位位(因因有一位數(shù)碼管不完整，故稱為四位半有一位數(shù)碼管不完整，故稱為四位半) 數(shù)字?jǐn)?shù)字區(qū)，一個(gè)區(qū)，一個(gè)5 位字母數(shù)字區(qū)和信息區(qū)，如圖位字母數(shù)字區(qū)和信息區(qū)，如圖9-12所示。所示。 正常運(yùn)行時(shí)，正常運(yùn)行時(shí)，LD301 處于監(jiān)視模式。此模處于監(jiān)視模式。此模式下，顯示在用戶設(shè)置的主要和次要變量式下，顯示在用戶設(shè)置的主要和次要變量間交替，見(jiàn)圖間交替，見(jiàn)圖9-13，此時(shí)表頭顯示的是測(cè)，此時(shí)表頭顯示的是測(cè)定值，為定值，為25毫米水柱。顯示器將指示工程毫米水柱。顯示器將

55、指示工程單位、數(shù)值和參數(shù)，同時(shí)還有多個(gè)狀態(tài)指單位、數(shù)值和參數(shù)，同時(shí)還有多個(gè)狀態(tài)指示字符。當(dāng)用戶進(jìn)行完全本地調(diào)整時(shí)，監(jiān)示字符。當(dāng)用戶進(jìn)行完全本地調(diào)整時(shí)，監(jiān)視方式被中斷。顯示還能指示錯(cuò)誤和其它視方式被中斷。顯示還能指示錯(cuò)誤和其它信息，見(jiàn)表信息，見(jiàn)表9-2。 三、組態(tài)三、組態(tài) LD301 智能變送器是數(shù)字儀表，它的數(shù)字通信智能變送器是數(shù)字儀表，它的數(shù)字通信協(xié)議協(xié)議 (HART) 使儀表可以連接到計(jì)算機(jī)上，以使儀表可以連接到計(jì)算機(jī)上，以便通過(guò)非常簡(jiǎn)單并完全的方式進(jìn)行組態(tài)。便通過(guò)非常簡(jiǎn)單并完全的方式進(jìn)行組態(tài)。SMAR 為其為其HART設(shè)備研發(fā)了兩種類型的組態(tài)設(shè)備研發(fā)了兩種類型的組態(tài)器：器：HT2 組態(tài)器

56、（舊）和組態(tài)器（舊）和HPC301 組態(tài)器組態(tài)器（新）。（新）。HT2 組態(tài)器采用組態(tài)器采用PSION 膝上電腦為膝上電腦為平臺(tái)，而平臺(tái)，而HPC301 采用最新技術(shù)的采用最新技術(shù)的Palm 掌上掌上電腦。電腦。 利用利用HART組態(tài)器，可以實(shí)現(xiàn)如下組態(tài)功能：組態(tài)器，可以實(shí)現(xiàn)如下組態(tài)功能：變送器標(biāo)識(shí)和制造數(shù)據(jù)；主變量微調(diào)（壓力）；變送器標(biāo)識(shí)和制造數(shù)據(jù)；主變量微調(diào)（壓力）；主變量微調(diào)（電流）；變送器調(diào)整到工作量程；主變量微調(diào)（電流）；變送器調(diào)整到工作量程；工程單位選擇；流量測(cè)量的傳遞函數(shù)；線性化工程單位選擇；流量測(cè)量的傳遞函數(shù)；線性化表格；累計(jì)組態(tài)；表格；累計(jì)組態(tài)；PID 調(diào)節(jié)器組態(tài)和調(diào)節(jié)器組態(tài)

57、和MV%特性特性化表格；設(shè)備組態(tài)；裝置維護(hù)。在組態(tài)器和變化表格；設(shè)備組態(tài)；裝置維護(hù)。在組態(tài)器和變送器間發(fā)生的操作不會(huì)中斷壓力測(cè)量，也不會(huì)送器間發(fā)生的操作不會(huì)中斷壓力測(cè)量，也不會(huì)干擾信號(hào)輸出。組態(tài)器可以同時(shí)連接在干擾信號(hào)輸出。組態(tài)器可以同時(shí)連接在420mA信號(hào)線對(duì)上，距變送器最遠(yuǎn)可達(dá)信號(hào)線對(duì)上，距變送器最遠(yuǎn)可達(dá)2km。 上位機(jī)組態(tài)上位機(jī)組態(tài) 在計(jì)算機(jī)中裝入在計(jì)算機(jī)中裝入CONF401軟件并電氣接線軟件并電氣接線圖接好線，就可以在控制室內(nèi)對(duì)圖接好線，就可以在控制室內(nèi)對(duì)LD301進(jìn)行進(jìn)行組態(tài)，圖組態(tài)，圖9-14為為CONF401的組態(tài)屏幕。的組態(tài)屏幕。 屏幕中：屏幕中： Table為表格；為表格；

58、User Unit為用戶單位；為用戶單位； Totalization為累積；為累積； LCD Indicator為液晶顯示器；為液晶顯示器； Maintenance為維護(hù)；為維護(hù)； Trim為微調(diào)；為微調(diào)； Graphics為圖形；為圖形； Multidrop為多掛接；為多掛接； Factory為工廠；為工廠； Information為信息；為信息； Divice Info 為設(shè)備信息；為設(shè)備信息； Date sheet Info為數(shù)據(jù)頁(yè)信息；為數(shù)據(jù)頁(yè)信息； Monitor為監(jiān)控；為監(jiān)控； Specific Monitor為特殊監(jiān)控；為特殊監(jiān)控； Device Status設(shè)備狀態(tài)；設(shè)備狀態(tài)；

59、 Rerange為重調(diào)量程；為重調(diào)量程； Configration為組態(tài)；為組態(tài)； Write Protect為寫(xiě)保護(hù)；為寫(xiě)保護(hù)； Read Only為只讀；為只讀； Alarm Selection為報(bào)警選擇；為報(bào)警選擇； High為高；為高； Low為低；為低； Function為輸出功能；為輸出功能； linear為線性。為線性。 目前，很多目前，很多HART變送器都當(dāng)作模擬變送器變送器都當(dāng)作模擬變送器使用，由于不能通信的原因，很少利用上位使用，由于不能通信的原因，很少利用上位機(jī)對(duì)變送器進(jìn)行組態(tài)，這是機(jī)對(duì)變送器進(jìn)行組態(tài)，這是HART變送器在變送器在生產(chǎn)應(yīng)用中亟待解決的問(wèn)題。上位機(jī)組態(tài)是生產(chǎn)

60、應(yīng)用中亟待解決的問(wèn)題。上位機(jī)組態(tài)是現(xiàn)場(chǎng)總線變送器的主要組態(tài)方式，詳細(xì)內(nèi)容現(xiàn)場(chǎng)總線變送器的主要組態(tài)方式，詳細(xì)內(nèi)容請(qǐng)見(jiàn)現(xiàn)場(chǎng)總線變送器。請(qǐng)見(jiàn)現(xiàn)場(chǎng)總線變送器。 HPC301手持終端組態(tài)手持終端組態(tài) 圖圖9-15顯示了顯示了HPC301終端的面板。終端的面板。LD301遵循遵循HART協(xié)議，可以用協(xié)議，可以用HART手持通信器手持通信器組態(tài)，它與組態(tài)，它與3051C的組態(tài)操作相同，這里不的組態(tài)操作相同，這里不再重述。再重述。 HT2手持終端組態(tài)手持終端組態(tài) HT2組態(tài)器組態(tài)器 圖圖9-16為為HT2組態(tài)器外形。手持終端的主要組態(tài)器外形。手持終端的主要特性：特性：RAM 32KB；EPROM 64KB(可