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变送器 - PowerPoint PPT Presentation


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变送器. 变送器在自动检测和 控制 系统中的作用,是将各种工艺参数,如温度、压力、流量、液位、成分等物理量转换成统一的标准信号,以供显示、记录或控制之用. 变送器. 变送器的理想输入输出特性. 按照被测参数分类. 差压变送器. 压力变送器. 温度变送器. 液位变送器. 流量变送器等. 3.1. 概述. 变送器的构成原理. 模拟式变送器的构成原理. 数字式变送器的构成原理. 模拟式 变送器的构成原理. 目的:将输入的各种参数转换成统一 的标准信号. 模拟式 变送器的组成. 测量部分. 放大器. 反馈部分. 模拟式 变送器的构成原理图.

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Presentation Transcript
slide1

变送器

变送器在自动检测和控制系统中的作用,是将各种工艺参数,如温度、压力、流量、液位、成分等物理量转换成统一的标准信号,以供显示、记录或控制之用

slide2
变送器

变送器的理想输入输出特性

按照被测参数分类

差压变送器

压力变送器

温度变送器

液位变送器

流量变送器等

slide3
3.1. 概述

变送器的构成原理

模拟式变送器的构成原理

数字式变送器的构成原理

slide4
模拟式变送器的构成原理

目的:将输入的各种参数转换成统一 的标准信号

模拟式变送器的组成

测量部分

放大器

反馈部分

模拟式变送器的构成原理图

slide5

当满足>>1的条件时

模拟式变送器的理想

输入输出特性

模拟式变送器的输出输入关系
slide6

模拟式变送器的构成原理

在小型电子式变送器中,反馈部分往往仅由几个电阻和电位器构成,因此常把反馈部分和放大器合在一起作为一个负反馈放大部分看待;或者将反馈部分和放大器合做在一块芯片内,这样变送器即可看成由测量部分和放大器两部分组成。另外,调零和零点迁移环节也常常合并在放大器中。

slide8
数字式变送器的软件

数字式变送器软件部分包括:

A/D采样程序量程转换程序

工程量变换程序 滤波程序

误差校正程序D/A输出程序

通讯程序 辅助功能程序

数字式变送器还配置有手持终端

3 1 2
3.1.2 变送器的一些共性问题

量程调整

零点调整和零点迁移

线性化

变送器信号传输方式

3 1 2 1
3.1.2.1. 量程调整

使变送器的输出信号上限值ymax与测量范围的上限值xmax相对应

量程调整相当于改变变送器的输入输出特性的斜率,也就是改变变送器输出信号y与输入信号x之间的比例系数

slide11
量程调整的方法

模拟式变送器

数字式变送器

改变反馈部分的反馈系数

改变测量部分转换系数

软件实现

3 1 2 2
3.1.2.2.零点调整和零点迁移

使变送器的输出信号下限值ymin与测量范围的下限值xmin相对应,在xmin=0时,称为零点调整,在xmin≠0时,称为零点迁移

零点调整使变送器的测量起始点为零

零点迁移是把测量的起始点由零迁移到某一数值:

当测量的起始点由零变为某一正值,称为正迁移;

当测量的起始点由零变为某一负值,称为负迁移

slide13
零点调整和零点迁移的方法

零点迁移,再辅以量程调整,可以提高仪表的测量精度。

零点调整和零点迁移的方法 :

模拟式变送器

改变放大器输入端上的调零信号z0

数字式变送器

软件实现

3 1 2 3
3.1.2.3. 线性化

原因:传感器组件的输出信号与被测参数之间往往存在着非线性关系

模拟式变送器非线性补偿方法:

使反馈部分与传感器组件具有相同的非线性特性

slide15
非线性补偿方法
  • 使测量部分与传感器组件具有相反的非线性特性

数字式变送器非线性补偿方法: 软件实现

3 1 2 4
3.1.2.4.变送器信号传输方式

气动变送器:两根气动管线

电动模拟式变送器:二线制

四线制

数字式变送器:双向全数字量传输信号

(现场总线通信方式)

HART通讯协议方式

slide17
电动模拟式变送器信号传输方式

二线制

二根导线同时传送变送器所需的电源和输出电流信号

四线制传输

供电电源和输出信号分别用二根导线传输

slide18
二线制

二线制优点:

节省连接电缆、有利于安全防爆和抗干扰

条件:

工作电流:

工作电压:

最小有效功率P:

P<I0min (Emin-I0minRLmax)

slide19
数字式变送器信号传输方式

HART通讯协议:

在一条电缆上同时传输4~20mA的模拟信号和数字信号

HART通信协议是依照国际标准化组织(ISO)的开放式

系统互连(OSI)参考模型,简化并引用其中三层:

物理层

数据链路层

应用层

slide20
物理层

物理层规定了信号的传输方法和传输介质

信号传输:基于Bell 202 通讯标准,采用频移键控(FSK)方法,在4~20mA基础上叠加幅度为±0.5mA的正弦调制波作为数字信号

传送速率为1200 bit/s

slide21

传输介质:

单芯带屏蔽双绞电缆 3000米

多芯带屏蔽双绞电缆 1500米

短距离可使用非屏蔽电缆

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数据链路层

规定了数据帧的格式和数据通讯规程

数据帧格式:由链路同步信息、寻址信息、用户信息及校验和组成

定界符定义了帧的类型和寻址格式

地址有短格式和长格式

响应码在变送器向主设备通信时才有,表示数据

通信状态和变送器工作状态

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HART协议按主/从方式通讯,这意味着只有在主站呼叫时,现场设备(从站)才传送信息有三种通讯模式:

点对点模式---在一条电缆上传输4~20mADC的

模拟信号和数字信号

多点模式---一条电缆连接多个现场设备,这是

全数字通信模式

阵发模式---允许总线上单一的从站自动、连续

地发送一个标准的HART 响应信息

slide24
应用层

应用层规定了通讯命令的内容

命令类型:

通用命令

适用于所有符合HART协议的现场仪表

通用操作命令

适用于大部分符合HART协议的现场仪表

特殊命令 各制造厂的产品自己所特有的命令

slide25

HART通讯方式的实现方法

输出波形整形电路: 使输出信号波形上升沿/下降沿的时间满足HART物理层规范所要求,较平缓的上升沿/下降沿的时间可以降低与其它HART网络间的串扰。

带通滤波器: 抑制接收信号中的感应噪声,其频宽大约为1200 Hz~2200Hz

slide26
HART通讯模块

HART通讯模块实现二进制的数字信号与FSK信号之间的相互转换

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现场总线通信方式

通信控制单元实现物理层的功能,完成信息帧的

编码和解码、帧校验、数据的发送与接收

媒体访问单元MPU的主要功能是发送与接收符合

现场总线规范的信号