智能壓力變送器
1. 概述
本壓力變送器為系列產(chǎn)品。選用多種傳感器（擴(kuò)散硅、陶瓷電容、陶瓷應(yīng)變橋、藍(lán)寶石）與高品質(zhì)的集成電路組裝而成。主體電路工藝材料先進(jìn)，密封固化與外部隔離，能滿足防潮、防爆、防腐、防塵等惡劣工況的要求。
本系列壓力變送器可廣泛應(yīng)用于石油、化工、鋼鐵、電力、建材、紡織、制藥、食品、氣體、科學(xué)實(shí)驗(yàn)和軍工等各個(gè)領(lǐng)域，測(cè)量液體、氣體或蒸汽的壓力，然后將其轉(zhuǎn)變成4-20mADC的電流信號(hào)輸出。
本系列壓力變送器，有模擬型和智能型兩種，智能數(shù)字型具有HART通信功能，可與上位機(jī)通訊、組態(tài)、調(diào)整及設(shè)置變送器參數(shù)等。
2. 工作原理
如圖1 所示，壓力傳感器核心部件是一個(gè)應(yīng)變橋。它是在一塊硅基片上由激光光刻并生長(zhǎng)四個(gè)阻值高度接近的電阻。并組成一個(gè)平衡電橋。當(dāng)硅基片受到壓力作用，產(chǎn)生微小形變時(shí)，四個(gè)橋臂的電阻受到不同壓力，阻值變化也不同，使電橋失去平衡狀態(tài)，橋路有電壓輸出。傳感器輸出的這一電壓信號(hào)與供電電壓、橋臂電阻的阻值相關(guān)。由于橋路電路由恒流源供電，這時(shí)輸出信號(hào)僅與橋臂阻值的變化有關(guān)。阻值的變化與所受壓力成正比，信號(hào)電壓大小就與壓力信號(hào)強(qiáng)弱成正比關(guān)系。此信號(hào)經(jīng)過(guò)前置放大電路、AD轉(zhuǎn)換電路、溫度補(bǔ)償、顯示電路、DA轉(zhuǎn)換電路，轉(zhuǎn)換為4－20mA的輸出電流信號(hào)。從而實(shí)現(xiàn)了壓力的測(cè)量。
3. 主要特性
1） 輸出與通訊同時(shí)進(jìn)行
通過(guò)Hart協(xié)議來(lái)通訊，使用了工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的Bell202頻率漂移鍵控（FSK）技術(shù)。通過(guò)在4-20mA輸出信號(hào)上跌加一個(gè)高頻信號(hào)來(lái)完成遠(yuǎn)程通訊。利用這一技術(shù)，可使輸出與通訊同時(shí)進(jìn)行而不損害回路的完整性。
2） 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)
組態(tài)數(shù)據(jù)存貯在變送器線路板上的非易失性EEPROM存貯器中。變送器斷電數(shù)據(jù)仍能保存，因此變送器一通電可立刻工作。
3） 數(shù)/模轉(zhuǎn)換和信號(hào)傳輸
過(guò)程量以數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)方式存貯，可進(jìn)行精度修正和工程單位轉(zhuǎn)換。經(jīng)修正的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成模擬輸出信號(hào)。
4） 組態(tài)軟件功能
Hart協(xié)議使用戶很容易對(duì)智能壓力變送器進(jìn)行組態(tài)，測(cè)試和具體設(shè)置。或者通過(guò)任意支持Hart通訊協(xié)議的與上位機(jī)完成通訊。
5） 故障連續(xù)自檢
智能型壓力變送器可進(jìn)行連續(xù)自檢。如發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，變送器則激活用戶可選的模擬輸出報(bào)警。（3.8mA 或22.8mA可選）
智能型壓力變送器能夠很方便地與各種智能顯示、控制儀、PDA、PLC，PC或DCS系統(tǒng)組成測(cè)量顯示或控制系統(tǒng)。
4. 技術(shù)參數(shù)
·被測(cè)介質(zhì)：液體、氣體、蒸汽
·測(cè)量范圍：
（無(wú)隔離膜片）0-500Pa~0-2.5KPa
（有隔離膜片）0-3KPa ~0-80MPa
·精度等級(jí)：±0.2%FS，±0.25%FS
·溫度漂移：≤0.2% FS /℃
（在0-70℃范圍內(nèi)）
·環(huán)境溫度：-38℃ +85℃
·介質(zhì)溫度：-20℃~+85℃
·輸出信號(hào)：4-20mA或Hart數(shù)字輸出
·供電電壓：16-28VDC
·負(fù)載特性：見(jiàn)圖（.2）
·允許過(guò)載：額定壓力的2倍
·顯示表頭：0-100%模擬指示（精度2.5%），
LCD用戶可選
·防爆等級(jí)：本安ia II C T6 隔爆 dII C T6
·接濕件材質(zhì)：316不銹鋼和1Gr18Ni9Ti
·外殼材質(zhì)：壓鑄合金鋁，表面環(huán)氧噴涂，四氟，鉭膜片
·引壓接口：M20×1.5外螺紋，
或1/2”NPT外螺紋
·重 量： 1.4kg
5. 外形結(jié)構(gòu) 智能壓力變送器的外型尺寸見(jiàn)圖（3）
6 安裝
6-1壓力儀表準(zhǔn)確的進(jìn)行測(cè)量，很大程度上取決于儀表的正確安裝：因此必須滿足壓力儀表的安裝要求：
（1）盡可能選擇溫度波動(dòng)較小（不超過(guò)80°）、灰塵少、振動(dòng)較小、腐蝕性不強(qiáng)的地方；
（2）測(cè)量?jī)x表與取壓點(diǎn)的距離越短越好，必須安裝切斷用的閥門(mén)，閥門(mén)應(yīng)安裝在靠近取壓點(diǎn)處；
（3）測(cè)壓儀表低于取壓點(diǎn)時(shí)如果檢測(cè)介質(zhì)是液體或帶有冷凝液的其它介質(zhì)，要修正導(dǎo)壓管中由于液柱所產(chǎn)生的壓力誤差；
（4）檢測(cè)脈動(dòng)介質(zhì)壓力時(shí)，應(yīng)在儀表前裝設(shè)緩沖器和阻尼裝置；
(5)當(dāng)被測(cè)介質(zhì)溫度較高時(shí)，應(yīng)在儀表前加裝冷卻裝置，使高溫介質(zhì)冷卻到30-40°以下，再進(jìn)入儀表；
（6）測(cè)量粘度很大或腐蝕性介質(zhì)壓力時(shí)，應(yīng)在儀表前安裝隔離裝置，檢測(cè)含塵或能形成沉淀的介質(zhì)壓力時(shí)，應(yīng)在儀表前安裝沉積器；
（7）要根據(jù)介質(zhì)的物理、化學(xué)性質(zhì)選擇墊片，注意使用安全；
（8）取壓管端頭應(yīng)與管道內(nèi)壁平齊，嚴(yán)禁突出；
（9）導(dǎo)壓管水平敷設(shè)時(shí)要有1：10～1：20的坡度。管內(nèi)介質(zhì)為氣體時(shí)在管路的最低位置安裝排液裝置或排液閥。管內(nèi)介質(zhì)為液體時(shí)，在管路的最高點(diǎn)安裝一個(gè)氣體收集裝置或一個(gè)排氣閥。
6-2常用的壓力檢測(cè)儀表安裝示意圖
7 接線
儀表回路基本接線圖見(jiàn)圖9
壓力變送器為兩線制儀表，電源和信號(hào)端子位于儀表殼體內(nèi)的接線側(cè)，兩線即是信號(hào)線又是電源線。
為防止儀表殼內(nèi)進(jìn)水，確保防爆功能，必須注意下述事項(xiàng)：
（1）蓋子必須用力擰緊，但不得損壞螺紋；
（2）接線孔必須用密封件密封；過(guò)渡連接件必須擰緊；
（3）如果儀表外殼上另一側(cè)的接線孔不用，必須用帶螺紋的金屬塞擰緊；
（4）殼體的電路板側(cè)和隔離層不得損壞，接線端子必須完好；
（5）開(kāi)蓋時(shí)必須斷電。
本質(zhì)安全型：防爆標(biāo)志iaIICT6，本安儀表必須與關(guān)聯(lián)設(shè)備（安全柵）配套使用，組成本安防爆系統(tǒng)。
8. 儀表校準(zhǔn)
壓力變送器在出廠時(shí)，若用戶沒(méi)有特別約定一般按最大測(cè)量范圍整定，即壓力量程下限對(duì)應(yīng)4mA，量程上限值對(duì)應(yīng)20mA。
8-1模擬型壓力變送器校驗(yàn)
（1）將變送器安裝在標(biāo)準(zhǔn)壓力校準(zhǔn)裝置上,打開(kāi)后端蓋并按圖10接線，將通電預(yù)熱5分鐘；
（2）用小螺刀調(diào)節(jié)線路板上調(diào)零電位器（Z）的位置，使測(cè)量下限對(duì)應(yīng)4mA；
（3）將壓力升至量程上限穩(wěn)定后，用小螺刀調(diào)節(jié)線路板上量程調(diào)節(jié)電位器（S）使量程上限值對(duì)應(yīng)20mA；
（5）將壓力再次升降、重復(fù)（3）、（4）步驟使之準(zhǔn)確，然后，設(shè)置多點(diǎn)進(jìn)行線性和重復(fù)性校驗(yàn)；
校驗(yàn)用標(biāo)準(zhǔn)儀器的精度必須是被校驗(yàn)儀表精度3倍以上。
8-2智能型壓力變送器的校驗(yàn)
智能型壓力變送器表頭顯示如圖11，調(diào)試方法除了用HART手操器進(jìn)行調(diào)試和使用上位機(jī)組態(tài)軟件進(jìn)行調(diào)試以外，本節(jié)主要介紹表頭按鍵進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)組態(tài)和調(diào)試
組態(tài)數(shù)據(jù)設(shè)置
在正常顯示狀態(tài)下，按下z鍵進(jìn)入設(shè)置密碼狀態(tài)，再按下Z鍵進(jìn)行移位，按S鍵使密碼由00000變?yōu)?0002，按M鍵進(jìn)入單位設(shè)置。按S鍵選擇單位，按確認(rèn)鍵M進(jìn)入量程下限，繼續(xù)重復(fù)上面的操作至主變量調(diào)量零后返回正常顯示。
以上操作是在無(wú)源情況下進(jìn)行，量程下限和量程上限設(shè)置后即可按模擬儀表校驗(yàn)方法對(duì)智能儀表進(jìn)行檢驗(yàn)。
如果進(jìn)行零點(diǎn)遷移與量程遷移，必須對(duì)變送器施加壓力信號(hào)。
其操作方法如下：
（1）同時(shí)按下變送器（Z）鍵和(S）鍵5秒鐘，在LCD左下角顯示“7”時(shí)，放開(kāi)按鍵。
（2）對(duì)變送器施加零點(diǎn)壓力，按下（Z）鍵2秒種，變送器輸出4.000 mA電流，完成零點(diǎn)遷移。
（3）待顯示返回正常顯示后，重復(fù)(1)操作,對(duì)變送器施加滿點(diǎn)壓力，按下（S）鍵2秒種，變送器輸出20.000mA電流，完成量程遷移。
9．注意事項(xiàng)
智能變送器，有時(shí)會(huì)輸出最大電流22.8mA或最小3.8mA。除了變送器損壞以外，多數(shù)情況是由于過(guò)程值超限（上限或下限）而輸出的報(bào)警電流，此時(shí)用戶要及時(shí)檢查工藝狀況。
設(shè)定報(bào)警電流值（故障電流）時(shí)，應(yīng)考慮系統(tǒng)安全。