智能压力变送器

智能压力变送器由传感器技术与微电子技术结合形成的智能型变送器，因其在功能、精度、可靠性、维护、组态上较常规模拟变送器有很大提高，现阶段已被广泛应用。变送器的智能化主要表现为具有自我监测、远程通讯的能力，及因采用微机械电子加工技术、超大规模的专用集成电路(ASIC)和表面安装技术，而使变送器具有高可靠性、量程范围宽及稳定的温压补偿性能。

智能变送器的可靠性与稳定性非常高，但经常遇到通讯方面的问题。由于智能变送器诞生时国际上没有制定出统一的通信协议标准，所以各生产厂家生产的变送器用的通信协议不尽相同。典型的如Honeywell的ST3000用的是DE协议，Fisher-Rosement的3051用的是HART协议，横河川仪的EJA系列为Brain(布朗)协议/HART协议，还有遵循现场总线通信标准的全数字式智能变送器。影响智能变送器现场不通讯的因素主要有高频电磁波干扰;因电缆太长、电缆的分布电容超过了网络限制，及负载电阻较低等。各协议的特点及可能伴生的通讯问题如下。

1 HART协议

HART(Highway Addressable Remote Transducer)是基于贝尔202通讯标准的移频键控(FSK)技术[2]，通过在4~20mA电流上叠加频率信号实现数字通讯。2个不同频率:1200 Hz和2200H:代表"0"和"1"，以正弦波的形式叠加在4~20mA直流信号上，因这些正弦波的平均值为零，所以不产生直流分量，不会对4~20rnA过程信号产生影响，它是在不中断传输信号的情况下完成了真正的同步通讯。

中山化工有限公司曾现场应用了几台HART协议的3051变送器和1台涡街流量计，投运后均出现异常，撤回到车间校验，仪表通讯及工作正常。经细致检查，发现装置中运行了60 Hz的电机、泵，为适应50 Hz的电源，采用了大量的变频器，而变频器的载波频率大都组态设置为2000 Hz，这个频率正好与HART通讯频率接近，从而影响了智能变送器的正常工作。采取增大仪表电缆与动力电缆槽架的改造措施后问题得到解决[3]。另外在智能变送器和连线的附近使用发报机也会影响正常通讯与工作。

2 DE协议

DE协议是以脉冲电流的多少来代表"1"和"0"的，数字信号和模拟信号是分开传输的，当传送数字信号时，模拟信号须中断[1]。HART通讯频率较高(约1~2 kHz)，要求网络的时间常数不大于0.65μs，这样HART通讯设备及网络的最大电容限制了通讯的最大距离，一般为不大于400m。而DE协议通讯频率较低，网络的最大时间常数为104μs，允许的电缆分布电容比HART协议宽的多，所以，就会出现同一套装置中用DE通讯协议的仪表通讯正常而用HART协议的智能变送器却不能通讯的现象。对于具有HART协议的变送器如果通讯距离确实需要足够长，可以用电容较低的交联电缆。

3 现场总线通讯协议

IEC(国际电工委员会)对现场总线(Fieldbus)的定义是"安装在制造和过程区域的现场装置与控制室内的自动控制装置之间的数字式、串行、多点通信的数据总线称为现场总线。"它是一种全数字化、双向、串行、多站的通信网络，一对导线上可传输多种信息。纯数字的现场总线智能变送器，是根据现场总线通信协议开发出来的一种变送器。它已不是传统意义上的变送器，而是同时起着变送、控制和通信的作用。在整个控制系统中，每台变送器都是一个网络接点。使用现场总线后，自控系统的配线、安装、调试和维护等方面的费用可以大大降低，随着现场总线控制系统(FCS)的发展应用，作为现场总线控制系统基础的现场总线智能变送器必将被广泛应用。

智能压力变送器具有反向极性和限流保护;激光调阻温度补偿，范围宽，抗腐蚀，适于多种介质;过载及抗干扰能力强，性能稳定;独特显示表头设计，可以选配模拟、数字显示表头;零点和满量程可通过手操器调节，量程迁移范围宽。

零点和量程调节

变送器的零点和量程调节可以通过变送器本身的按键进行现场调节;也可以通过手持终端远程调节。具体方法是:加零点压力并稳定后，同时按住Z和S键(Z为零点调节，S为量程调节)5秒钟松开，按Z键2秒调节零点，加满程压力并稳定后，按S键2秒调节满程。注:零点校准调节范围为压力量程的±8%，量程校准范围为压力量程的30%~100%，连续可调。调节完毕后，盖好密封盖并拧紧。

特点

八大特点

智能压力变送器是把带隔离的硅压阻式压力敏感元件封装于不锈钢壳体内制作而成。它能将感受到的液体或气体压力转换成标准的电信号对外输出，广泛应用于供/排水、热力、石油、化工、冶金等工业过程现场测量和控制。

智能压力变送器一般是由传感器、微处理器、存储器及模数、数模转换器组成。传感器用来检测被测量的信号，其所用材料因厂家而异。横河EJA为硅谐振式，把被测参数转换为硅梁的振动频率;ST300的传感器是扩散硅复合半导体式，把被测参数转换为硅芯片电阻值的变化;1151、3051及富士的FCX-A/C是硅微电容式，通过测电容来获得被测的差压或压力值，而8600系列智能变送器则为电感式。微处理器是智能变送器的核心，负责对数据的综合运算处理，如对检测信号线性化、量程重调、函数运算、工作单位换算及诊断与通讯功能。存储器用来存贮供微处理器调用的各种常数、程序及变送器的组态等，一般都是可擦写的。模数、数模转换器是将模拟信号与数字信号进行相互转换，传感器的检测信号到微处理器须用模数转换器，微处理器输出4~20mA信号须用数模转换器。智能变送器需要输出一路数字信号与DCS进行通讯，并附有一智能现场通讯器(SFC)或称手操器来与变送器通讯。此外，智能变送器备有后备电源，以免停电时存储器内数据丢失。

代号 品种

DR 微差压变送器

DP 差压变送器

HP 高静压差压变送器

AP 绝对压力变送器

GP 压力变送器

LT 法兰式液位变送器

DP/GP 远传差压、压力变送器

代号 量程范围

2 0-0.1~1KPa

3 0-1~6KPa

4 0-6~40KPa

5 0-40~250KPa

6 0-0.16~1MPa

7 0-0.4~2.5MPa

8 0-1.6~10MPa

9 0-4~25MPa

0 0-6~40MPa

代号 功能

N 非智能型(4~20mA输出)

S 智能型(HART协议)

代号 静压Mpa

A 1

B 4

C 10

E 25

F 35

(零基准校验范围，参考条件下，硅油充液，316 L不锈钢隔离膜片。)

1.1. 参考精度

1.2. 稳定性

1.3. 环境温度影响

1.4. 振动影响

在任意轴向上，200Hz下振动影响为±0.05%URL/g

1.5. 电源影响

小于±0.005%输出量程/伏特。

1.6. 负载影响:

没有负载影响，除非电源电压有变化。

1.7. 电磁干扰/射频干扰(EMI/RFI影响)

由20至1000MHz，场强达至30V/M时，输出漂移小于±0.1%量程。

1.8. 安装位置影响

零点漂移至多为±0.25kPa。所有的零点漂移

都可修正掉;对量程无影响。

2.1. 测量范围:0-0.125-41370KPa

2.2. 零点与量程

2.3. 零点正、负迁移

零点负迁移时，量程下限必须大于或等于-URL;零点正迁移时，量程上限必须小于或等于+URL。校验量程必须大于或等于最小量程。

2.4. 输出

数字、智能:

4~20mA DC，用户可选择线性或平方根输出。数字过程变量叠加在4~20mA 信号上，可供采用HART协议的上位机使用

在安装使用前应详细阅读产品样本及使用说明书，安装时压力接口不能泄露，确保量程及接线正确。压力传感器及变送器的外壳一般需接地，信号电缆线不得与动力电缆混合铺设，传感器及变送器周围应避免有强电磁干扰。传感器及变送器在使用中应按行业规定进行周期检定。

压力变送器选用必知参数

压力变送器用于测量液体、气体或蒸汽的液位、密度和压力，然后转变成4~20mA DC信号输出。而智能型压力变送器可与HART手操器相互通讯，通过它进行设定，监控或与上位机组成现场监控系统。购买压力变送器必须知道以下几个参数。

一、接液材质

我们要考虑的是压力变送器所测量的介质，一般的压力变送器的接触介质部分的材质采用的是316不锈钢，如果你的介质对316不锈钢没有腐蚀性，那么基本上所有的压力变送器都适合你对介质压力的测量.

如果你的介质对316不锈钢有腐蚀性，那么我们就要采用化学密封，这样不但起到可以测量介质的压力，也可以有效的阻止介质与压力变送器的接液部分的接触，从而起到保护压力变送器，延长了压力变送器的寿命.

二、精度等级

每一种电子式的测量计都会有精度误差的，但是由于各个国家所标的精度等级是不一样的，比如，中国和美国等国家标的精度是传感器在线性度最好的部分，也就是我们通常所说的测量范围的10%到90%之间的精度;而欧洲标的精度则是线性度最不好的部分，也就是我们通常所说的测量反的0到10%以及90%到100%之间的精度.如欧洲标的精度为1%，则在中国标的精度就为0.5%。

三、量程范围

一般传感器测量的最大范围为传感器的满量程70%是最好的，也就是现在要测量70bar的压力，我们选压力变送器的量程应该选100bar.

四、输出信号

现阶段由于各种采集的需要，当前市场上压力变送器的输出信号有很多种，主要4~20mA,0~20mA,0~10V,0~5V等等，但是比较常用的是4~20mA和0~10V两种，在我上面举的这些输出信号中，只有4~20mA为两线制(我们所说的输出为几线制不包含接地或屏蔽线)，其他的均为三线制.

五、介质温度

由于压力变送器的信号是通过电子线路部分转换的，所以一般情况下，压力变送器的测量介质温度为-30到+100度，如果温度过高，我们一般采用的是冷凝弯来冷却介质，这样相对让厂家特地为你生产一个耐高温的压力变送器的成本会降低很多.

六、测量介质

一般我们测量的是相对比较清洁的流体，我们就直接采用标准的压力变送器就可以了，如果你所测量的介质是易结晶的或粘稠的，我们一般采用的是外置膜片的或和化学密封共同使用，这样会有效的阻止介质堵住压力测量孔.

FG300HART协议智能压力变送器，选用多种传感器芯片(扩散硅、陶瓷电容)组件和高品质的集成电路组装而成，它具有高品质、低价位、能适应各种工业应用的特点，主体电路工艺材料先进，密封固化与外部完全隔离，能满足防潮、防水、防爆、防腐、防尘等恶劣工况的要求，选用不同的过程连接件可对强腐性的介质、高低温介质、粘稠介质进行准确测量。

FG300HART协议智能压力变送器可广泛应用于石油、化工、钢铁、电力、建材、纺织、制药、食品、气体、科学实验和军工等各个领域，实现对各工艺点压力的计量、监视和控制。

菲格瑞思压力变送器，分普通和智能型两种，普通型提供标准的直流4-20mA信号输出，智能型除可选HART通信之外，也可选RS485接口，它用编程软件调整变送器零点和量程等参数。