實(shí)驗(yàn)2智能差壓變送器

1、實(shí)驗(yàn)二、智能差壓變送器一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.進(jìn)一步理解變送器的有關(guān)概念2.了解智能差壓變送器的原理和結(jié)構(gòu)。3.掌握差壓變送器的調(diào)試與基本操作方法。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1.智能差壓變送器一臺(tái)：3051DP兩線制差壓變送器?；緶y(cè)量變送范圍01MPa，變送輸出420mA DC標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。2.壓力表校驗(yàn)器一臺(tái)：產(chǎn)生壓力。3.標(biāo)準(zhǔn)壓力表一只：測(cè)量實(shí)際壓力（壓差）。4.穩(wěn)壓電源一臺(tái)：給智能差壓變送器供電，24V DC。5.直流毫安表一只：測(cè)量智能差壓變送器的實(shí)際變送輸出電流。6.電阻箱一只：作為智能差壓變送器的負(fù)載電阻，典型值為250。 三、智能差壓變送器的原理1. 原理變送器的作用是分別將各種被測(cè)工藝變量（如溫度、壓

2、力、差壓、流量、物位）轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)（010mA DC、420mA DC、02V DC、15V DC），作為指示記錄儀表、調(diào)節(jié)器或計(jì)算機(jī)裝置的輸入信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)上述變量的遠(yuǎn)傳顯示、記錄或自動(dòng)控制。采用微處理器和先進(jìn)傳感器技術(shù)的智能變送器是新型現(xiàn)場(chǎng)變送類儀表，可以輸出模擬信號(hào)、模擬數(shù)字混合信號(hào)或全數(shù)字信號(hào)，可以通過(guò)通訊接口電路與上位計(jì)算機(jī)通訊，與模擬式變送器相比具有精度高、穩(wěn)定性好、可靠性高和智能化的優(yōu)點(diǎn)。差壓變送器用途廣泛，可用于測(cè)量變送差壓、液位、流量等工藝參數(shù)。 實(shí)驗(yàn)中使用的3051DP智能差壓變送器是在電容傳感器技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合先進(jìn)的單片機(jī)技術(shù)和傳感器數(shù)字轉(zhuǎn)換技術(shù)設(shè)計(jì)而成，工作原

3、理框圖見圖1。16 位單片機(jī)信號(hào)轉(zhuǎn)換電路電流控制電路 420mA輸出通訊接口電路 與上位機(jī)通訊感壓元件 壓力 壓力設(shè)定模塊·線性常數(shù)設(shè)定·變送范圍設(shè)定·變送器組態(tài)顯示模塊 圖1：3051DP智能差壓變送器工作原理框圖外部引入的壓力或差壓使電容式傳感器的電容值發(fā)生變化，經(jīng)信號(hào)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào)送單片機(jī)，微處理器進(jìn)行運(yùn)算處理后輸出電流控制信號(hào)經(jīng)電流控制電路轉(zhuǎn)化為420mA DC標(biāo)準(zhǔn)模擬電流輸出，同時(shí)微處理器負(fù)責(zé)互交操作（顯示和設(shè)定）。通過(guò)菜單設(shè)定，液晶顯示器可以顯示壓力或差壓、變送輸出電流、介質(zhì)溫度等，可以在基本測(cè)量變送范圍內(nèi)零點(diǎn)調(diào)整、零點(diǎn)遷移、上限調(diào)整?？梢赃x擇

4、HART通訊接口，實(shí)現(xiàn)HART協(xié)議數(shù)字通訊。2. 變送器基本概念零點(diǎn)調(diào)整（調(diào)零點(diǎn)）：當(dāng)變送參數(shù)的下限值（測(cè)量起點(diǎn)）為零時(shí)，使得變送器的輸出為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的下限值（4.00mA），這樣的調(diào)整稱零點(diǎn)調(diào)整，習(xí)慣上稱調(diào)零點(diǎn)。在本實(shí)驗(yàn)中，調(diào)零點(diǎn)就是使得變送器的測(cè)量變送起點(diǎn)為0.000 MPa時(shí)變送器輸出為4.00mA。零點(diǎn)遷移：當(dāng)變送參數(shù)的下限值（測(cè)量起點(diǎn)）不為零時(shí)，使得變送器輸出的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)為下限值（4.00mA），這樣的調(diào)整稱零點(diǎn)遷移。在本實(shí)驗(yàn)中，零點(diǎn)遷移就是使得變送器的測(cè)量起點(diǎn)不在0.000 MPa（例如0.100MPa）時(shí)，使得變送器輸出為4.00mA。零點(diǎn)遷移有正遷移和負(fù)遷移之分，當(dāng)測(cè)量變送起點(diǎn)由零

5、變?yōu)槟骋徽禃r(shí)為正遷移，當(dāng)測(cè)量變送起點(diǎn)由零變?yōu)槟骋回?fù)值時(shí)為負(fù)遷移。 零點(diǎn)調(diào)整和零點(diǎn)遷移的目的，都是使變送器輸出信號(hào)的下限值（即統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的下限值）與測(cè)量范圍（變送范圍）的下限值相對(duì)應(yīng)。 上限調(diào)整（滿度調(diào)整）：當(dāng)變送參數(shù)為上限值（測(cè)量上限）時(shí)，使得變送器輸出的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)為上限值（20.00mA），這樣的調(diào)整稱上限調(diào)整，有時(shí)也稱為量程調(diào)整（不嚴(yán)格）。嚴(yán)格講，量程與測(cè)量上限不是同一概念。 兩線制與四線制：電源線與信號(hào)線共用的變送器稱為兩線制變送器，電源線與信號(hào)線分設(shè)的變送器稱為四線制變送器。本實(shí)驗(yàn)使用的智能差壓變送器為兩線制變送器。四、顯示面板與變送上下限的設(shè)定1. 顯示面板 測(cè)量模式下的顯示面板見

6、圖2。顯示值?？娠@示差壓、電流、百分?jǐn)?shù)。本實(shí)驗(yàn)已設(shè)置為差壓（不可修改）輸出電流柱狀顯示 S Z 0. 5 9 959.9% MPa變送量程百分?jǐn)?shù)顯示顯示值的單位 零點(diǎn)或零點(diǎn)遷移調(diào)整按鍵（同一按鍵）變送上限調(diào)整按鍵，即量程調(diào)整（滿度調(diào)整） 圖2：顯示面板注意：顯示值是顯示的當(dāng)前差壓值，與測(cè)量變送的上下限無(wú)關(guān)。變送器輸出的電流值與被變送的差壓值相對(duì)應(yīng)（呈線性關(guān)系），與被變送差壓的上、下限有關(guān)。2. 變送上、下限的調(diào)整 要對(duì)變送上下限進(jìn)行調(diào)零點(diǎn)、零點(diǎn)遷移和調(diào)量程，必須進(jìn)入設(shè)定模式（鍵盤開鎖）。本實(shí)驗(yàn)所用的智能差壓變送器，調(diào)零點(diǎn)和零點(diǎn)遷移使用同一個(gè)按鍵（Z），當(dāng)實(shí)際差壓為測(cè)量變送的下限值時(shí)，按“Z”鍵

7、，輸出電流自動(dòng)調(diào)整為4.00mA。當(dāng)實(shí)際差壓為測(cè)量變送的上限值時(shí)，按“S”鍵，輸出電流自動(dòng)調(diào)整為20.00mA。變送上下限的調(diào)整過(guò)程如下。 0. 1 0 0OPEN MPa 按鍵開鎖 · 同時(shí)按下“Z”和“S”鍵5秒鐘以上。 · 進(jìn)入設(shè)定模式，顯示屏左下角顯示“OPEN”，按鍵自動(dòng)開鎖，可以使用。注意：當(dāng)出現(xiàn)“OPEN”后，同時(shí)松開“Z”和“S”鍵。 0. 1 0 0LSET MPa 調(diào)零點(diǎn)或零點(diǎn)遷移· 將實(shí)際差壓值調(diào)至變送的下限值，按“Z”鍵2秒鐘。· 顯示屏左下角顯示“LSET”，變送器輸出自動(dòng)調(diào)整為4.00mA。 0. 9 0 0HSET MPa

8、調(diào)上限·將實(shí)際差壓值調(diào)至變送的上限值，按“S”鍵2秒鐘。 ·顯示屏左下角顯示“HSET”，變送器輸出自動(dòng)調(diào)整為20.00mA。 退出設(shè)定模式：在不按任何鍵的前提下，2分鐘左右自動(dòng)回到測(cè)量變送模式。此時(shí)顯示屏左下角顯示當(dāng)前測(cè)量變送量程的百分?jǐn)?shù)。五、實(shí)驗(yàn)接線圖 實(shí)驗(yàn)接線如圖3所示。智能差壓變 送 器穩(wěn)壓電源24V DC （紅線） （黑線） 負(fù)載電阻 直流mA表 典型值250 圖3：實(shí)驗(yàn)接線圖差壓變送器是現(xiàn)場(chǎng)儀表，實(shí)際使用中對(duì)于安全要求較高的場(chǎng)合采用安全柵隔離。標(biāo)準(zhǔn)電壓為24V DC，在16V28V內(nèi)智能差壓變送器也能正常工作。六、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟1. 組成實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)由壓力表

9、校驗(yàn)器、標(biāo)準(zhǔn)壓力表、智能差壓變送器、直流毫安表、電阻箱、穩(wěn)壓電源組成。壓力表校驗(yàn)器：產(chǎn)生壓力。標(biāo)準(zhǔn)壓力表：測(cè)量壓力源實(shí)際壓力，安裝在壓力校驗(yàn)器上。智能差壓變送器：正壓室安裝在壓力校驗(yàn)器上，負(fù)壓室通大氣。此時(shí)差壓變送器接受的差壓就是壓力表顯示的表壓。穩(wěn)壓電源：對(duì)智能差壓變送器供電，標(biāo)準(zhǔn)電壓為24VDC。直流毫安表：測(cè)量變送輸出的實(shí)際電流值，使用20mA擋。電阻箱：負(fù)載電阻，標(biāo)準(zhǔn)值為250。由于是兩線制變送器，電源線與輸出電流信號(hào)線公用。壓力校驗(yàn)器、標(biāo)準(zhǔn)壓力表、智能差壓變送器已經(jīng)組裝完成，學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)只要求按圖3完成電氣接線。2. 基本測(cè)量變送范圍實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)中智能差壓變送器的基本測(cè)量變送范圍是01M

10、Pa。. 調(diào)零點(diǎn). 改變體系壓力，讓標(biāo)準(zhǔn)壓力表的示值（實(shí)際差壓）為0.000MPa。同時(shí)按下“Z”和“S”鍵5秒鐘以上，顯示屏左下角顯示“OPEN”后，進(jìn)入設(shè)定模式按鍵開鎖，同時(shí)松開“Z”和“S”鍵。. 按面板下部的右側(cè)“Z”按鍵2秒鐘，顯示屏左下角顯示“LSET”，變送器輸出自動(dòng)完成零點(diǎn)調(diào)整，使得變送輸出4.00mA。 調(diào)上限. 改變體系壓力，讓標(biāo)準(zhǔn)壓力表的示值（實(shí)際差壓）為1.000MPa。在按鍵開鎖的前提下，按面板下部左側(cè) “S”鍵2秒鐘，顯示屏左下角顯示“HSET”，變送器自動(dòng)完成上限調(diào)整，使得變送輸出20.00mA。. 不按任何鍵，等待2分鐘左右，自動(dòng)退出設(shè)定模式回到測(cè)量變送模式。只

11、有回到測(cè)量變送模式，變送器才能正常實(shí)現(xiàn)變送輸出功能。采集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 在測(cè)量變送模式下，選擇實(shí)際差壓0.000、0.250、0.500、0.750、1.000MPa實(shí)驗(yàn)點(diǎn)進(jìn)行上下行程實(shí)驗(yàn)測(cè)試，分別讀取變送器的差壓指示值和實(shí)際輸出電流值，記錄在表1中。2. 零點(diǎn)遷移實(shí)驗(yàn) 在基本測(cè)量變送范圍內(nèi)，進(jìn)行零點(diǎn)遷移和變送量程。測(cè)量變送范圍改為0.2001.000MPa，顯然要進(jìn)行零點(diǎn)遷移。. 零點(diǎn)遷移. 改變體系壓力，讓標(biāo)準(zhǔn)壓力表的示值（實(shí)際差壓）為0.200MPa。同時(shí)按下“Z”和“S”鍵5秒鐘以上，顯示屏左下角顯示“OPEN”后，進(jìn)入設(shè)定模式按鍵開鎖，同時(shí)松開“Z”和“S”鍵。. 按面板下部的右側(cè)“Z”按

12、鍵2秒鐘，顯示屏左下角顯示“LSET”，變送器輸出自動(dòng)完成零點(diǎn)調(diào)整，使得變送輸出4.00mA。. 由于測(cè)量變送上限值仍為1.000MPa，沒(méi)有改變，不必進(jìn)行上限調(diào)整。采集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 在測(cè)量變送模式下，選擇實(shí)際差壓0.200、0.400、0.600、0.800、1.000MPa實(shí)驗(yàn)點(diǎn)進(jìn)行上下行程實(shí)驗(yàn)測(cè)試，分別讀取變送器的差壓指示值和實(shí)際輸出電流值，記錄在表2中。3. 零點(diǎn)遷移與上限調(diào)整實(shí)驗(yàn) 在基本測(cè)量變送范圍內(nèi)，進(jìn)行零點(diǎn)遷移和變送上限的改變。測(cè)量變送范圍改為0.1000.900MPa，顯然要進(jìn)行零點(diǎn)遷移和上限調(diào)整。. 零點(diǎn)遷移. 改變體系壓力，讓標(biāo)準(zhǔn)壓力表的示值（實(shí)際差壓）為0.100MPa。同時(shí)

13、按下“Z”和“S”鍵5秒鐘以上，顯示屏左下角顯示“OPEN”后，進(jìn)入設(shè)定模式按鍵開鎖，同時(shí)松開“Z”和“S”鍵。. 按面板下部的右側(cè)“Z”按鍵2秒鐘，顯示屏左下角顯示“LSET”，變送器輸出自動(dòng)完成零點(diǎn)調(diào)整，使得變送輸出4.00mA。 調(diào)上限. 改變體系壓力，讓標(biāo)準(zhǔn)壓力表的示值（實(shí)際差壓）為0.900MPa。在按鍵開鎖的前提下，按面板下部左側(cè) “S”鍵2秒鐘，顯示屏左下角顯示“HSET”，變送器自動(dòng)完成上限調(diào)整，使得變送輸出20.00mA。. 不按任何鍵，等待2分鐘左右，自動(dòng)退出設(shè)定模式回到測(cè)量變送模式。只有回到測(cè)量變送模式，變送器才能正常實(shí)現(xiàn)變送輸出功能。采集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 在測(cè)量變送模式下，選擇

14、實(shí)際差壓為0.100、0.300、0.500、0.700、0.900MPa實(shí)驗(yàn)點(diǎn)進(jìn)行上下行程實(shí)驗(yàn)測(cè)試，分別讀取變送器的差壓指示值和實(shí)際輸出電流值，記錄在表3中。七、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄與處理表1：基本測(cè)量變送范圍實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表 測(cè)量變送范圍：0.0001.000MPa實(shí)際差壓值（MPa）理論變送輸出電流值IO（mA）上 行 程 下 行 程變送器差壓指示值P11 （MPa）變送電流實(shí)際輸出值I11 （mA）變送器差壓指示值P12 （MPa）變送電流實(shí)際輸出值I12 （mA）0.0004.000.2508.000.50012.000.75016.001.00020.00數(shù)據(jù)處理差壓變送器最大差壓示值絕對(duì)誤

15、差差壓變送器最大差壓示值絕對(duì)變差變送輸出電流最大絕對(duì)誤差變送輸出電流最大絕對(duì)變差表2：零點(diǎn)遷移實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表 測(cè)量變送范圍：0.2001.000MPa實(shí)際差壓值（MPa）理論變送輸出電流值IO（mA）上 行 程 下 行 程變送器差壓指示值P11 （MPa）變送電流實(shí)際輸出值I11 （mA）變送器差壓指示值P12 （MPa）變送電流實(shí)際輸出值I12 （mA）0.2004.000.4008.000.60012.000.80016.001.00020.00數(shù)據(jù)處理差壓變送器最大差壓示值絕對(duì)誤差差壓變送器最大差壓示值絕對(duì)變差變送輸出電流最大絕對(duì)誤差變送輸出電流最大絕對(duì)變差表3：零點(diǎn)遷移與上限調(diào)整實(shí)驗(yàn)數(shù)

16、據(jù)測(cè)量變送范圍：0.1000.900MPa實(shí)際差壓值（MPa）理論變送輸出電流值IO（mA）上 行 程 下 行 程變送器差壓指示值P11 （MPa）變送電流實(shí)際輸出值I11 （mA）變送器差壓指示值P12 （MPa）變送電流實(shí)際輸出值I12 （mA）0.1004.000.3008.000.50012.000.70016.000.90020.00數(shù)據(jù)處理差壓變送器最大差壓示值絕對(duì)誤差差壓變送器最大差壓示值絕對(duì)變差變送輸出電流最大絕對(duì)誤差變送輸出電流最大絕對(duì)變差八、實(shí)驗(yàn)結(jié)論1. 計(jì)算差壓變送器差壓指示的最大引用誤差從三個(gè)實(shí)驗(yàn)記錄表中找出變送器差壓指示的最大示值絕對(duì)誤差，除以差壓變送器基本量量程（1

17、.000MPa）得到，取百分?jǐn)?shù)。2. 計(jì)算差壓變送器差壓指示的最大引用變差從三個(gè)實(shí)驗(yàn)記錄表中找出變送器差壓指示的最大示值絕對(duì)變差，除以差壓變送器基本量程（1.000MPa）得到，取百分?jǐn)?shù)。3. 計(jì)算差壓變送器電流變送輸出最大引用誤差從三個(gè)實(shí)驗(yàn)記錄表中找出變送器變送輸出電流的最大絕對(duì)誤差，除以變送輸出量程（16mA）得到，取百分?jǐn)?shù)。4. 計(jì)算差壓變送器電流變送輸出最大引用變差從三個(gè)實(shí)驗(yàn)記錄表中找出變送器變送輸出電流的最大絕對(duì)變差，除以變送輸出量程（16mA）得到，取百分?jǐn)?shù)。九、注意事項(xiàng)1.在打開油杯上針形閥門，手搖活塞桿讓工作介質(zhì)進(jìn)入工作活塞時(shí)一定要緩慢進(jìn)行，否則產(chǎn)生負(fù)壓損壞標(biāo)準(zhǔn)壓力表。工作介質(zhì)基本充滿工作活塞后關(guān)閉針形閥門，以后的實(shí)驗(yàn)中不必對(duì)工作活塞再次充入工作介質(zhì)。2.實(shí)驗(yàn)中嚴(yán)格按照上下行程改變體系壓力，通過(guò)手搖活塞桿實(shí)現(xiàn)。在升壓和降壓過(guò)程中一定要均勻緩慢，尤其是降壓過(guò)程。3.改變體系壓力過(guò)程中嚴(yán)禁超過(guò)1.100MPa（在標(biāo)準(zhǔn)壓力表上已畫出紅線）。因?yàn)椴顗鹤兯推饔凶畲笊舷蓿^(guò)此上限會(huì)損壞變送器。4.變送器的實(shí)際差壓是標(biāo)準(zhǔn)壓力表的示值，實(shí)驗(yàn)中改變體系壓力讓標(biāo)準(zhǔn)表的示值到達(dá)各實(shí)驗(yàn)點(diǎn)，標(biāo)準(zhǔn)表