應(yīng)用

該智能壓力變送器由傳感器技術(shù)與微電子技術(shù)結(jié)合形成的智能型變送器，因其在功能、、可靠性、維護、組態(tài)上較常規(guī)模擬變送器有很大提高，近年來已被廣泛應(yīng)用。其典型產(chǎn)品如羅斯蒙特（Rosement）1151，費希爾-羅斯蒙特（Fisher-Rosement）3051，霍尼威爾（Honeywell）ST3000

，川儀/橫河（Centum）EJA系列，德國哈特曼布勞恩（Hartmann&Braun）公司AS系列等。變送器的智能化主要表現(xiàn)為具有自我監(jiān)測、遠(yuǎn)程通訊的能力，及因采用微機械電子加工技術(shù)、超大規(guī)模的用集成電路（ASIC）和表面安裝技術(shù)，而使變送器具有高可靠性、量程范圍寬及穩(wěn)定的溫壓補償性能。

特點

　　具有反向極性和限流保護；激光調(diào)阻溫度補償，范圍寬，抗腐蝕，適于多種介質(zhì)；過載及抗干擾能力強，性能穩(wěn)定；獨特顯示表頭設(shè)計，可以選配模擬、數(shù)字顯示表頭；零點和滿量程可通過手操器調(diào)節(jié)，量程遷移范圍寬。

零點和量程調(diào)節(jié):

　　變送器的零點和量程調(diào)節(jié)可以通過變送器本身的按鍵進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)節(jié)；也可以通過手持終端遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)。具體方法是：加零點壓力并穩(wěn)定后，同時按住Z和S鍵（Z為零點調(diào)節(jié)，S為量程調(diào)節(jié)）5秒鐘松開，按Z鍵2秒調(diào)節(jié)零點，加滿程壓力并穩(wěn)定后，按S鍵2秒調(diào)節(jié)滿程。注：零點校準(zhǔn)調(diào)節(jié)范圍為壓力量程的±8%，量程校準(zhǔn)范圍為壓力量程的30%～100%，連續(xù)可調(diào)。調(diào)節(jié)完畢后，蓋好密封蓋并擰緊。

智能變送器的組成

　　一般是由傳感器、微處理器、存儲器及模數(shù)、數(shù)模轉(zhuǎn)換器組成。傳感器用來檢測被測量的信號，其所用材料因廠家而異。橫河EJA為硅諧振式，把被測參數(shù)轉(zhuǎn)換為硅梁的振動頻率；ST300的傳感器是擴散硅復(fù)合半導(dǎo)體式，把被測參數(shù)轉(zhuǎn)換為硅芯片電阻值的變化；1151、3051及富士的FCX-A/C是硅微電容式，通過測電容來獲得被測的差壓或壓力值，而8600系列智能變送器則為電感式。微處理器是智能變送器的，負(fù)責(zé)對數(shù)據(jù)的綜合運算處理，如對檢測信號線性化、量程重調(diào)、函數(shù)運算、工作單位換算及診斷與通訊功能。存儲器用來存貯供微處理器調(diào)用的各種常數(shù)、程序及變送器的組態(tài)等，現(xiàn)在一般都是可擦寫的。模數(shù)、數(shù)模轉(zhuǎn)換器是將模擬信號與數(shù)字信號進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換，傳感器的檢測信號到微處理器須用模數(shù)轉(zhuǎn)換器，微處理器輸出4～20mA信號須用數(shù)模轉(zhuǎn)換器。智能變送器需要輸出一路數(shù)字信號與DCS進(jìn)行通訊，并附有一智能現(xiàn)場通訊器（SFC）或稱手操器來與變送器通訊。此外，智能變送器備有后備電源，以免停電時存儲器內(nèi)數(shù)據(jù)丟失。

智能變送器的特點及典型應(yīng)用實例

　　現(xiàn)在的智能變送器一般都是既有數(shù)字信號又有模擬信號的混合式智能變送器，與DCS的通訊是以傳遞4～20mA模擬信號為主，然后在其上面疊加數(shù)字信號用來遠(yuǎn)程設(shè)定零點、量程以及對變送器的校驗、組態(tài)和診斷等。它只是為和現(xiàn)有DCS兼容而設(shè)計的，是真正意義上的全數(shù)字式智能變送器（如現(xiàn)場總線型智能變送器）的過渡產(chǎn)品。與常規(guī)模擬變速器相比，智能變速器在應(yīng)用中具有以下特點：

1 量程范圍寬，量程比大

　　智能變送器一般都具有寬廣的量程范圍，量程比大，從30：1到100：1，有的甚至達(dá)到400：1。變送器的量程比是指測量范圍（URV）與小測量范圍（LRV）之比[1]。智能變送器量程與常規(guī)模擬變送器相比，的好處就是可以減少庫存量，同時可根據(jù)工藝要求，在不更換表的情況下隨時更改量程，而不用顧忌量程超限。例如中原大化集團有限責(zé)任公司由于新增了3套三聚氰胺裝置，中間副產(chǎn)品CO2都要返回尿素裝置的中壓吸收塔進(jìn)行重新吸收，而吸收CO2就要大大增加進(jìn)人中壓吸收塔的氨量，這樣用來測氨的儀表量程要由原來的10 t/h擴大到30t/h，這時用智能變送器就非常方便，在線調(diào)整一下量程就可以了，不用重新更換儀表。如果是常規(guī)模擬變送器就要更換量程較大的新表。

2 維護簡單方便

　　用手持通信器與智能變送器通信可選在現(xiàn)場變送器接線端子處或主控室控制柜內(nèi)的接線端子處。這樣儀表檢修人員可在相對較安全、周圍環(huán)境較好的控制室來對變送器進(jìn)行量程修改、參數(shù)設(shè)置、儀表維護等工作。中原大化集團有限責(zé)任公司尿素裝置有一測液氨罐液位的儀表，在開車階段總是指示有誤，原因是開車階段與生產(chǎn)正常階段液氨的密度不同造成儀表指示不準(zhǔn)。只能是開車時給變送器設(shè)一測量范圍，生產(chǎn)正常時再設(shè)一測量范圍。另外，開車時現(xiàn)場容易漏氨等有害氣體，儀表維護人員每次不得不戴著防毒面具來進(jìn)行處理。如果用智能變送器代替原先的模擬儀表，可以同時解決上述問題，在控制室就可對儀表進(jìn)行參數(shù)修改，保證了人員的人身安全。需要注意的是，手持通信器不能直接連在儀表控制回路中給變送器供電的電源兩端，原因是電源為低阻抗，手持通信器在它兩端無法讀取信息，一般要求回路電阻在250～600Ω，電阻太小不能通訊，電阻太大變送器工作就會異常。

3 具有高低壓側(cè)轉(zhuǎn)換功能

　　智能變送器一般有傳感器高低壓側(cè)轉(zhuǎn)換的功能，用手持通訊器調(diào)整內(nèi)部參數(shù)即可。在生產(chǎn)中就遇到過這樣的問題，由于儀表已運行多年，連接到變送器的導(dǎo)壓管因漏需要更換，更換后儀表投用時發(fā)現(xiàn)正負(fù)相導(dǎo)壓管接反（因為導(dǎo)壓管較長，又有伴熱管在一塊，正負(fù)相容易接反）。如果把2個導(dǎo)壓管互換工作量很大。而智能變送器有高低壓側(cè)轉(zhuǎn)換功能，把表內(nèi)的參數(shù)“D45：H/L SWAP”項由NOROMAL（右側(cè)高壓，左側(cè)低壓）改為REVERSE（右側(cè)低壓，左側(cè)高壓），重新組態(tài)后表一切正常，很省時省力。

　　4 智能變送器的固定輸出功能

　　這項功能在下列情況下使用起來比較方便：①當(dāng)變送器出現(xiàn)故障時，為保證生產(chǎn)設(shè)備和人身安全，或為保證產(chǎn)品質(zhì)量需要變送器輸出在一個固定值上。②在年度大修后，由于儀表控制回路中的各個環(huán)節(jié)都進(jìn)行了檢修，需要在開車前對整個回路進(jìn)行聯(lián)校，這時可以用手操器運用智能變送器的固定輸出功能，找到菜單中的“OUTPUTSET（輸出設(shè)定）”項，一般可以設(shè)定3.8～21.6mA間的任一數(shù)值，聯(lián)校其所在整個回路是否正常。

智能變送器的通訊協(xié)議及常見問題

　　智能變送器的可靠性與穩(wěn)定性非常高，但經(jīng)常遇到通訊方面的問題。由于智能變送器誕生時國際上沒有制定出統(tǒng)一的通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，所以各生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的變送器用的通信協(xié)議不盡相同。典型的如Honeywell的ST3000用的是DE協(xié)議，F(xiàn)isher-Rosement的3051用的是HART協(xié)議，橫河川儀的EJA系列為Brain（布朗）協(xié)議/HART協(xié)議，還有遵循現(xiàn)場總線通信標(biāo)準(zhǔn)的全數(shù)字式智能變送器。影響智能變送器現(xiàn)場不通訊的因素主要有高頻電磁波干擾；因電纜太長、電纜的分布電容超過了網(wǎng)絡(luò)限制，及負(fù)載電阻較低等。各協(xié)議的特點及可能伴生的通訊問題如下。

　　1 HART協(xié)議

　　HART（Highway Addressable Remote Transducer）是基于貝爾202通訊標(biāo)準(zhǔn)的移頻鍵控（FSK）技術(shù)[2]，通過在4～20mA電流上疊加頻率信號實現(xiàn)數(shù)字通訊。2個不同頻率：1200 Hz和2200H：代表“0”和“1”，以正弦波的形式疊加在4～20mA直流信號上，因這些正弦波的平均值為零，所以不產(chǎn)生直流分量，不會對4～20rnA過程信號產(chǎn)生影響，它是在不中斷傳輸信號的情況下完成了真正的同步通訊。

　　中山化工有限公司曾現(xiàn)場應(yīng)用了幾臺HART協(xié)議的3051變送器和1臺渦街流量計，投運后均出現(xiàn)異常，撤回到車間校驗，儀表通訊及工作正常。經(jīng)細(xì)致檢查，發(fā)現(xiàn)裝置中運行了60 Hz的電機、泵，為適應(yīng)50 Hz的電源，采用了大量的變頻器，而變頻器的載波頻率大都組態(tài)設(shè)置為2000 Hz，這個頻率正好與HART通訊頻率接近，從而影響了智能變送器的正常工作。采取增大儀表電纜與動力電纜槽架的改造措施后問題得到解決[3]。另外在智能變送器和連線的附近使用發(fā)報機也會影響正常通訊與工作。

　　2 DE協(xié)議

　　DE協(xié)議是以脈沖電流的多少來代表“1”和“0”的，數(shù)字信號和模擬信號是分開傳輸?shù)?，?dāng)傳送數(shù)字信號時，模擬信號須中斷[1]。HART通訊頻率較高（約1～2 kHz），要求網(wǎng)絡(luò)的時間常數(shù)不大于0.65μs，這樣HART通訊設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)的電容限制了通訊的距離，一般為不大于400m。而DE協(xié)議通訊頻率較低，網(wǎng)絡(luò)的時間常數(shù)為104μs，允許的電纜分布電容比HART協(xié)議寬的多，所以，就會出現(xiàn)同一套裝置中用DE通訊協(xié)議的儀表通訊正常而用HART協(xié)議的智能變送器卻不能通訊的現(xiàn)象。對于具有HART協(xié)議的變送器如果通訊距離確實需要足夠長，可以用電容較低的交聯(lián)電纜。

　　3 現(xiàn)場總線通訊協(xié)議

　　IEC（國際電工委員會）對現(xiàn)場總線（Fieldbus）的定義是“安裝在制造和過程區(qū)域的現(xiàn)場裝置與控制室內(nèi)的自動控制裝置之間的數(shù)字式、串行、多點通信的數(shù)據(jù)總線稱為現(xiàn)場總線。”它是一種全數(shù)字化、雙向、串行、多站的通信網(wǎng)絡(luò)，一對導(dǎo)線上可傳輸多種信息。純數(shù)字的現(xiàn)場總線智能變送器，是根據(jù)現(xiàn)場總線通信協(xié)議開發(fā)出來的一種變送器。它已不是傳統(tǒng)意義上的變送器，而是同時起著變送、控制和通信的作用。在整個控制系統(tǒng)中，每臺變送器都是一個網(wǎng)絡(luò)接點。使用現(xiàn)場總線后，自控系統(tǒng)的配線、安裝、調(diào)試和維護等方面的費用可以大大降低，隨著現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS）的發(fā)展應(yīng)用，作為現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)基礎(chǔ)的現(xiàn)場總線智能變送器必將被廣泛應(yīng)用。

模擬型特點

      ● 高

　　● 量程、零點外部連續(xù)可調(diào)

　　● 穩(wěn)定性能好

　　● 正遷移可達(dá)500%、負(fù)遷移可達(dá)600%

　　● 二線制

　　● 阻尼可調(diào)、耐過壓

　　● 固體傳感器設(shè)計

　　● 無機械可動部件、維修量少

　　● 重量輕（2.5kg）

　　● 全系列統(tǒng)一結(jié)構(gòu)、互換性強

　　● 小型化（166mm總高）

　　● 接觸介質(zhì)的膜片材料可選

　　● 單邊抗過壓強

　　● 低壓澆鑄鋁合金殼體

智能型特點

　　●超級的測量性能，用于壓力、差壓、液位、流量測量

●數(shù)字：+（-）0.05%

　　●模擬：+（-）0.75%+（-）0.1%F.S

　　●全性能：+（-）0.25F.S

　　●穩(wěn)定性：0.25% 60個月

　　●量程比：100：1

　　●測量速率：0.2S

　　●小型化（2.4kg）全不銹鋼法蘭，易于安裝

　　●過程連接與其它產(chǎn)品兼容，實現(xiàn)測量

　　●世界上采用H合金護套的傳感器（技術(shù)），實現(xiàn)了優(yōu)良的冷、熱穩(wěn)定性

　　●采用16位計算機的智能變送器

　　●標(biāo)準(zhǔn)4-20mA，帶有基于HART協(xié)議的數(shù)字信號，遠(yuǎn)程操控

　　●支持向現(xiàn)場總線與基于現(xiàn)場控制的技術(shù)的升級。

　　八大特點

　　1. 智能一體化設(shè)計：集壓力信號采集、處理、顯示和輸出于一體。

　　2. 微功耗雙電源設(shè)計，可靠性高。

　　3. 具有獨特的動態(tài)自動跟蹤溫度補償功能。

　　4. 具有軟件修正零點漂移功能。

　　5. 上、下限報警記憶閃光指示功能。

　　6. 壓力滿量程軟件設(shè)置遷移功能。

　　7. 低電源自診斷功能。

　　8. 具有斷電保護功能。

　　產(chǎn)品的選形說明：

性能規(guī)格

　?。慊鶞?zhǔn)校驗范圍，參考條件下，硅油充液，316 L不銹鋼隔離膜片。）

　　1.1. 參考

　　1.1.1. 數(shù)字、智能：±0.1%校驗量程

　　1.1.2. 模擬、線性：±0.2%校驗量程

　　1.2. 穩(wěn)定性

　　1.2.1. 數(shù)字、智能：6個月，±0.1%URL

　　1.2.2. 模擬、線性：6個月，±0.2%URL

　　1.3. 環(huán)境溫度影響

　　1.3.1.數(shù)字、智能：

　　零點誤差：±0.2%URL/56℃

　　總體誤差：±(0.2%URL+0.18%校驗量程）/56℃

　　1.3.2.模擬、線性

　　零點誤差：±0.5%URL/56℃

　　總體誤差：±(0.5%URL+0.5%校驗量程）/56℃

　　1.4. 振動影響

　　在任意軸向上，200Hz下振動影響為±0.05%URL/g

　　1.5. 電源影響

　　小于±0.005%輸出量程/伏特。

　　1.6. 負(fù)載影響：

　　沒有負(fù)載影響，除非電源電壓有變化。

　　1.7. 電磁干擾/射頻干擾（EMI/RFI影響）

　　由20至1000MHz，場強達(dá)至30V/M時，輸出漂移小于±0.1%量程。

　　1.8. 安裝位置影響

　　零點漂移至多為±0.25kPa。所有的零點漂移

　　都可修正掉；對量程無影響。

功能規(guī)格

　　2.1. 測量范圍：0-0.125-41370KPa

　　2.2. 零點與量程

　　2.2.1. 數(shù)字、智能

　　可用本機量程和零點按鈕調(diào)整，或用HART手操器遠(yuǎn)程調(diào)整

　　2.2.2. 模擬、線性

　　量程和零點連續(xù)可調(diào)

　　2.3. 零點正、負(fù)遷移

　　零點負(fù)遷移時，量程下限必須大于或等于-URL；零點正遷移時，量程上限必須小于或等于+URL。校驗量程必須大于或等于小量程。

　　2.4. 輸出

　　數(shù)字、智能：

　　4～20mA DC，用戶可選擇線性或平方根輸出。數(shù)字過程變量疊加在4～20mA 信號上，可供采用HART協(xié)議的上位機使用

模擬線性

　　4～20mA DC,與過程壓力成線性。對于普通壓力和差壓變送器選型，也要考慮被測介質(zhì)的腐蝕性問題，但使用的介質(zhì)溫度可以不考慮，因為普通型壓變是引壓到表內(nèi)，長期工作溫度為常溫，但普通型使用的維護量要比隔離型大。首先是保溫問題，在北方冬季零下，導(dǎo)壓管會結(jié)冰，變送器無法工作甚至損壞，這就需要增加伴熱和保溫箱等。從經(jīng)濟角度上來講，選用變送器時，只要不是易結(jié)晶介質(zhì)都可以采用普通型變送器，而且對于低壓易結(jié)晶介質(zhì)也可以加吹掃介質(zhì)來間接測量（只要工藝允許用吹掃液或氣），應(yīng)用普通型變送器就是要求維護人員多進(jìn)行定時檢查，包括各種導(dǎo)壓管是否泄漏、吹掃介質(zhì)是否正常、保溫是否良好等，只要維護好，大量使用普通型變送器性投資會節(jié)約很多。從選用變送器測量范圍上來說，一般變送器都具有一定的量程可調(diào)范圍，將使用的量程范圍設(shè)在它量程的1/4~3/4段，這樣會有保證，對于微差壓變送器來說更是重要。實踐中有些應(yīng)用場合（液位測量）需要對變送器的測量范圍遷移，根據(jù)現(xiàn)場安裝位置計算出測量范圍和遷移量，遷移有正遷移和負(fù)遷移之分。

優(yōu)勢分析

　　模擬型特點

　　● 高

　　● 量程、零點外部連續(xù)可調(diào)

　　● 穩(wěn)定性能好

　　● 正遷移可達(dá)500%、負(fù)遷移可達(dá)600%

　　● 二線制

　　● 阻尼可調(diào)、耐過壓

　　● 固體傳感器設(shè)計

　　● 無機械可動部件、維修量少

　　● 重量輕（2.4kg）

　　● 全系列統(tǒng)一結(jié)構(gòu)、互換性強

　　● 小型化（166mm總高）

　　● 接觸介質(zhì)的膜片材料可選

　　● 單邊抗過壓強

　　● 低壓澆鑄鋁合金殼體

　　智能型特點：

　　●超級的測量性能，用于壓力、差壓、液位、流量測量

　　●數(shù)字：+（-）0.05%

　　●模擬：+（-）0.75%+（-）0.1%F.S

　　●全性能：+（-）0.25F.S

　　●穩(wěn)定性：0.25% 60個月

　　●量程比：100：1

　　●測量速率：0.2S

　　●小型化（2.4kg）全不銹鋼法蘭，易于安裝

　　●過程連接與其它產(chǎn)品兼容，實現(xiàn)測量

　　●世界上采用H合金護套的傳感器（技術(shù)），實現(xiàn)了優(yōu)良的冷、熱穩(wěn)定性

　　●采用16位計算機的智能變送器

　　●標(biāo)準(zhǔn)4-20mA，帶有基于HART協(xié)議的數(shù)字信號，遠(yuǎn)程操控

　　●支持向現(xiàn)場總線與基于現(xiàn)場控制的技術(shù)的升級。

選型表