實驗2智能差壓變送器

1、實驗二、智能差壓變送器一、實驗目的1.進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、實驗設備1.智能差壓變送器一臺：3051DP兩線制差壓變送器?；緶y量變送范圍01MPa，變送輸出420mA DC標準信號。2.壓力表校驗器一臺：產(chǎn)生壓力。3.標準壓力表一只：測量實際壓力（壓差）。4.穩(wěn)壓電源一臺：給智能差壓變送器供電，24V DC。5.直流毫安表一只：測量智能差壓變送器的實際變送輸出電流。6.電阻箱一只：作為智能差壓變送器的負載電阻，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工藝變量（如溫度、壓

2、力、差壓、流量、物位）轉(zhuǎn)換成相應的標準信號（010mA DC、420mA DC、02V DC、15V DC），作為指示記錄儀表、調(diào)節(jié)器或計算機裝置的輸入信號，以實現(xiàn)對上述變量的遠傳顯示、記錄或自動控制。采用微處理器和先進傳感器技術(shù)的智能變送器是新型現(xiàn)場變送類儀表，可以輸出模擬信號、模擬數(shù)字混合信號或全數(shù)字信號，可以通過通訊接口電路與上位計算機通訊，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。差壓變送器用途廣泛，可用于測量變送差壓、液位、流量等工藝參數(shù)。 實驗中使用的3051DP智能差壓變送器是在電容傳感器技術(shù)的基礎上，結(jié)合先進的單片機技術(shù)和傳感器數(shù)字轉(zhuǎn)換技術(shù)設計而成，工作原

3、理框圖見圖1。16 位單片機信號轉(zhuǎn)換電路電流控制電路 420mA輸出通訊接口電路 與上位機通訊感壓元件 壓力 壓力設定模塊·線性常數(shù)設定·變送范圍設定·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)信號轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成頻率信號送單片機，微處理器進行運算處理后輸出電流控制信號經(jīng)電流控制電路轉(zhuǎn)化為420mA DC標準模擬電流輸出，同時微處理器負責互交操作（顯示和設定）。通過菜單設定，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，可以在基本測量變送范圍內(nèi)零點調(diào)整、零點遷移、上限調(diào)整。可以選擇

4、HART通訊接口，實現(xiàn)HART協(xié)議數(shù)字通訊。2. 變送器基本概念零點調(diào)整（調(diào)零點）：當變送參數(shù)的下限值（測量起點）為零時，使得變送器的輸出為標準信號的下限值（4.00mA），這樣的調(diào)整稱零點調(diào)整，習慣上稱調(diào)零點。在本實驗中，調(diào)零點就是使得變送器的測量變送起點為0.000 MPa時變送器輸出為4.00mA。零點遷移：當變送參數(shù)的下限值（測量起點）不為零時，使得變送器輸出的標準信號為下限值（4.00mA），這樣的調(diào)整稱零點遷移。在本實驗中，零點遷移就是使得變送器的測量起點不在0.000 MPa（例如0.100MPa）時，使得變送器輸出為4.00mA。零點遷移有正遷移和負遷移之分，當測量變送起點由零

5、變?yōu)槟骋徽禃r為正遷移，當測量變送起點由零變?yōu)槟骋回撝禃r為負遷移。 零點調(diào)整和零點遷移的目的，都是使變送器輸出信號的下限值（即統(tǒng)一標準信號的下限值）與測量范圍（變送范圍）的下限值相對應。 上限調(diào)整（滿度調(diào)整）：當變送參數(shù)為上限值（測量上限）時，使得變送器輸出的標準信號為上限值（20.00mA），這樣的調(diào)整稱上限調(diào)整，有時也稱為量程調(diào)整（不嚴格）。嚴格講，量程與測量上限不是同一概念。 兩線制與四線制：電源線與信號線共用的變送器稱為兩線制變送器，電源線與信號線分設的變送器稱為四線制變送器。本實驗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定1. 顯示面板 測量模式下的顯示面板見

6、圖2。顯示值?？娠@示差壓、電流、百分數(shù)。本實驗已設置為差壓（不可修改）輸出電流柱狀顯示 S Z 0. 5 9 959.9% MPa變送量程百分數(shù)顯示顯示值的單位 零點或零點遷移調(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：顯示值是顯示的當前差壓值，與測量變送的上下限無關(guān)。變送器輸出的電流值與被變送的差壓值相對應（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 要對變送上下限進行調(diào)零點、零點遷移和調(diào)量程，必須進入設定模式（鍵盤開鎖）。本實驗所用的智能差壓變送器，調(diào)零點和零點遷移使用同一個按鍵（Z），當實際差壓為測量變送的下限值時，按“Z”鍵

7、，輸出電流自動調(diào)整為4.00mA。當實際差壓為測量變送的上限值時，按“S”鍵，輸出電流自動調(diào)整為20.00mA。變送上下限的調(diào)整過程如下。 0. 1 0 0OPEN MPa 按鍵開鎖 · 同時按下“Z”和“S”鍵5秒鐘以上。 · 進入設定模式，顯示屏左下角顯示“OPEN”，按鍵自動開鎖，可以使用。注意：當出現(xiàn)“OPEN”后，同時松開“Z”和“S”鍵。 0. 1 0 0LSET MPa 調(diào)零點或零點遷移· 將實際差壓值調(diào)至變送的下限值，按“Z”鍵2秒鐘。· 顯示屏左下角顯示“LSET”，變送器輸出自動調(diào)整為4.00mA。 0. 9 0 0HSET MPa

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

9、校驗器、標準壓力表、智能差壓變送器、直流毫安表、電阻箱、穩(wěn)壓電源組成。壓力表校驗器：產(chǎn)生壓力。標準壓力表：測量壓力源實際壓力，安裝在壓力校驗器上。智能差壓變送器：正壓室安裝在壓力校驗器上，負壓室通大氣。此時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：對智能差壓變送器供電，標準電壓為24VDC。直流毫安表：測量變送輸出的實際電流值，使用20mA擋。電阻箱：負載電阻，標準值為250。由于是兩線制變送器，電源線與輸出電流信號線公用。壓力校驗器、標準壓力表、智能差壓變送器已經(jīng)組裝完成，學生實驗時只要求按圖3完成電氣接線。2. 基本測量變送范圍實驗 實驗中智能差壓變送器的基本測量變送范圍是01M

10、Pa。. 調(diào)零點. 改變體系壓力，讓標準壓力表的示值（實際差壓）為0.000MPa。同時按下“Z”和“S”鍵5秒鐘以上，顯示屏左下角顯示“OPEN”后，進入設定模式按鍵開鎖，同時松開“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”，變送器輸出自動完成零點調(diào)整，使得變送輸出4.00mA。 調(diào)上限. 改變體系壓力，讓標準壓力表的示值（實際差壓）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，自動退出設定模式回到測量變送模式。只

11、有回到測量變送模式，變送器才能正常實現(xiàn)變送輸出功能。采集實驗數(shù)據(jù) 在測量變送模式下，選擇實際差壓0.000、0.250、0.500、0.750、1.000MPa實驗點進行上下行程實驗測試，分別讀取變送器的差壓指示值和實際輸出電流值，記錄在表1中。2. 零點遷移實驗 在基本測量變送范圍內(nèi)，進行零點遷移和變送量程。測量變送范圍改為0.2001.000MPa，顯然要進行零點遷移。. 零點遷移. 改變體系壓力，讓標準壓力表的示值（實際差壓）為0.200MPa。同時按下“Z”和“S”鍵5秒鐘以上，顯示屏左下角顯示“OPEN”后，進入設定模式按鍵開鎖，同時松開“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”，變送器輸出自動完成零點調(diào)整，使得變送輸出4.00mA。. 由于測量變送上限值仍為1.000MPa，沒有改變，不必進行上限調(diào)整。采集實驗數(shù)據(jù) 在測量變送模式下，選擇實際差壓0.200、0.400、0.600、0.800、1.000MPa實驗點進行上下行程實驗測試，分別讀取變送器的差壓指示值和實際輸出電流值，記錄在表2中。3. 零點遷移與上限調(diào)整實驗 在基本測量變送范圍內(nèi)，進行零點遷移和變送上限的改變。測量變送范圍改為0.1000.900MPa，顯然要進行零點遷移和上限調(diào)整。. 零點遷移. 改變體系壓力，讓標準壓力表的示值（實際差壓）為0.100MPa。同時

13、按下“Z”和“S”鍵5秒鐘以上，顯示屏左下角顯示“OPEN”后，進入設定模式按鍵開鎖，同時松開“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”，變送器輸出自動完成零點調(diào)整，使得變送輸出4.00mA。 調(diào)上限. 改變體系壓力，讓標準壓力表的示值（實際差壓）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，自動退出設定模式回到測量變送模式。只有回到測量變送模式，變送器才能正常實現(xiàn)變送輸出功能。采集實驗數(shù)據(jù) 在測量變送模式下，選擇

14、實際差壓為0.100、0.300、0.500、0.700、0.900MPa實驗點進行上下行程實驗測試，分別讀取變送器的差壓指示值和實際輸出電流值，記錄在表3中。七、實驗數(shù)據(jù)記錄與處理表1：基本測量變送范圍實驗數(shù)據(jù)記錄表 測量變送范圍：0.0001.000MPa實際差壓值（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）變送電流實際輸出值I11 （mA）變送器差壓指示值P12 （MPa）變送電流實際輸出值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誤

15、差差壓變送器最大差壓示值絕對變差變送輸出電流最大絕對誤差變送輸出電流最大絕對變差表2：零點遷移實驗數(shù)據(jù)記錄表 測量變送范圍：0.2001.000MPa實際差壓值（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）變送電流實際輸出值I11 （mA）變送器差壓指示值P12 （MPa）變送電流實際輸出值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誤差差壓變送器最大差壓示值絕對變差變送輸出電流最大絕對誤差變送輸出電流最大絕對變差表3：零點遷移與上限調(diào)整實驗數(shù)

16、據(jù)測量變送范圍：0.1000.900MPa實際差壓值（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）變送電流實際輸出值I11 （mA）變送器差壓指示值P12 （MPa）變送電流實際輸出值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誤差差壓變送器最大差壓示值絕對變差變送輸出電流最大絕對誤差變送輸出電流最大絕對變差八、實驗結(jié)論1. 計算差壓變送器差壓指示的最大引用誤差從三個實驗記錄表中找出變送器差壓指示的最大示值絕對誤差，除以差壓變送器基本量量程（1

17、.000MPa）得到，取百分數(shù)。2. 計算差壓變送器差壓指示的最大引用變差從三個實驗記錄表中找出變送器差壓指示的最大示值絕對變差，除以差壓變送器基本量程（1.000MPa）得到，取百分數(shù)。3. 計算差壓變送器電流變送輸出最大引用誤差從三個實驗記錄表中找出變送器變送輸出電流的最大絕對誤差，除以變送輸出量程（16mA）得到，取百分數(shù)。4. 計算差壓變送器電流變送輸出最大引用變差從三個實驗記錄表中找出變送器變送輸出電流的最大絕對變差，除以變送輸出量程（16mA）得到，取百分數(shù)。九、注意事項1.在打開油杯上針形閥門，手搖活塞桿讓工作介質(zhì)進入工作活塞時一定要緩慢進行，否則產(chǎn)生負壓損壞標準壓力表。工作介質(zhì)基本充滿工作活塞后關(guān)閉針形閥門，以后的實驗中不必對工作活塞再次充入工作介質(zhì)。2.實驗中嚴格按照上下行程改變體系壓力，通過手搖活塞桿實現(xiàn)。在升壓和降壓過程中一定要均勻緩慢，尤其是降壓過程。3.改變體系壓力過程中嚴禁超過1.100MPa（在標準壓力表上已畫出紅線）。因為差壓變送器有最大上限，超過此上限會損壞變送器。4.變送器的實際差壓是標準壓力表的示值，實驗中改變體系壓力讓標準表的示值到達各實驗點，標準表