控制仪表与计算机控制装置 教学课件 作者 周泽魁 主编第三章 第一节05.ppt

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1、第三章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1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──按被测参数2变送器的理想输入输出特性33.1.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4模拟式变送器的构成原理模拟式变送器的组成测量部分放大器反馈部分零点调整和零点迁移5当满足>>1的条件时模拟式变送器的输入输出关系模拟式变送器的理想输入输出特性6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

2、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。7数字式变送器组成:二大部分软件──包括系统程序和功能模块硬件电路──以微处理器CPU为核心数字式变送器的构成原理8数字式变送器的硬件构成9智能式变送器还配置有手持终端(外部数据设定器或组态器)，用于对变送器参数进行设定，如设定变送器的型号、量程调整、零点调整、输入信号选择、输出信号选择、工程单位选择和阻尼时间常数设定以及自诊断等。10数字式变送器的软件构成──包括系统程序和功能模块系统程序:对变送器硬件的各部分电路进行管理，并使变送器能完成最

3、基本的功能，如模拟信号和数字信号的转换、数据通信、变送器自检等11功能模块可能有：·资源模块·变量转换·模拟输入·量程自动切换·非线性校正·温度误差校正·阻尼时间设定·显示转换·运算功能·PID控制功能·警报123.1.2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133.1.2.1.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14量程调整的方法模拟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数字式变送器153.1.2.2.

4、零点调整和零点迁移使变送器的输出信号下限值ymia与测量范围的下限值xmin相对应零点调整使变送器的测量起始点为零在xmin=0时，称为零点调整；在xmin≠0时，称为零点迁移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16零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。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173.1.2.3.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

5、线性特性18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193.1.2.4.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HART通讯协议方式数字式变送器：双向全数字量传输信号(现场总线通信方式)20电动模拟式变送器信号传输方式二根导线同时传送变送器所需的电源和输出电流信号二线制四线制传输供电电源和输出信号分别用二根导线传输21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：二线制最小有效功率P:P

6、信号和数字信号HART通讯协议:物理层数据链路层应用层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：23物理层──规定了信号的传输方法和传输介质传送速率为1200bit/s信号传输：基于Bell202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24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25数据链路层──规定了数据帧的格式和数据通讯规程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

7、通信状态和变送器工作状态数据帧格式：由链路同步信息、寻址信息、用户信息及校验和组成26HART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27应用层──规定了通讯命令的内容命令类型：通用命