第五章控制儀表智能變送器

《控制儀表及裝置》克拉瑪依職業(yè)技術(shù)學(xué)院自動(dòng)化教研室主講：儲(chǔ)存《控制儀表及裝置》內(nèi)容概述

一.自動(dòng)化基礎(chǔ)及概論二、變送器和轉(zhuǎn)換器三、控制儀表（調(diào)節(jié)器）四.運(yùn)算器和執(zhí)行器五、智能變送器六、可編程調(diào)節(jié)器七、現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)第一篇:模擬式第二篇:數(shù)字式《控制儀表及裝置》

第五章:智能變送器第五章:智能變送器內(nèi)容提要第一節(jié)智能變送器概述一第二節(jié)數(shù)字式差壓變送器

二第三節(jié)數(shù)字式溫度變送器三

智能變送器

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)場變送類儀表。精度、可靠性、穩(wěn)定性均優(yōu)于模擬控制儀表。輸出：模擬、數(shù)字混合信號(hào)或全數(shù)字信號(hào)。通過現(xiàn)場總線可與上位機(jī)連接，能滿足DCS和FCS的應(yīng)用要求。

第一節(jié)概述一、智能變送器的特點(diǎn)：（1）測量精度高、響應(yīng)快、性能穩(wěn)定、可靠；（2）具有較寬的零點(diǎn)遷移范圍和較大的可調(diào)比；（3）具有溫度、靜壓補(bǔ)償功能（差壓變送器）和非線性校正能力（溫度變送器）；（4）有些智能變送器還具有計(jì)算、顯示、報(bào)警、控制、診斷等功能；與智能執(zhí)行器配合，可就地構(gòu)成控制回路；（5）輸出模擬、數(shù)字混合信號(hào)或全數(shù)字信號(hào)（符合現(xiàn)場總線協(xié)議）（6）通過手持通訊器（數(shù)據(jù)設(shè)定器）或其他組態(tài)工具，能對(duì)變送器進(jìn)行就地或遠(yuǎn)程組態(tài)，包括調(diào)零、調(diào)量程、設(shè)置報(bào)警、阻尼、工程單位等變量。第一節(jié)概述

一、智能變送器的組成：由硬件、軟件組成。不同廠家，不同種類的儀表大同小異，只是在器件類型、電路形式、程序編碼和軟件功能等方面不同。電路結(jié)構(gòu)組成：傳感器部件、電子部件傳感器部件：因變送器的設(shè)計(jì)原理或功能而異；電子部件：由微處理器、A/D轉(zhuǎn)換氣、D/A轉(zhuǎn)換器、通訊器件等組成。變送器

變送器在自動(dòng)檢測和控制系統(tǒng)中的作用，是將各種工藝參數(shù)，如溫度、壓力、流量、液位、成分等物理量轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，以供顯示、記錄或控制之用

按照被測參數(shù)分類

差壓變送器

壓力變送器

溫度變送器

液位變送器

流量變送器等

變送器的理想輸入輸出特性

xyxminxmaxyminymaxxmin

可能＝0，也可能≠0第一節(jié)概述

概述

變送器的構(gòu)成原理

模擬式變送器的構(gòu)成原理

數(shù)字式變送器的構(gòu)成原理

模擬變送器的構(gòu)成原理測量部分

放大器

反饋部分

x測量部分Ki模擬式變送器的組成：zi放大器Koy反饋部分Kfzf+－零點(diǎn)調(diào)整零點(diǎn)遷移+z0關(guān)鍵環(huán)節(jié)：當(dāng)滿足KoKf>>1的條件時(shí)

輸入輸出關(guān)系

xKiziKoyKfzf+－+z0RETURN如果，[ymin，ymax]

與[xmin，xmax]

，如何調(diào)整？？1.調(diào)整Ki、Kf可以改變線性關(guān)系的斜率，調(diào)試會(huì)影響零點(diǎn)2.調(diào)整z0可以改變零點(diǎn)，同時(shí)也會(huì)引起線性關(guān)系的平移數(shù)字式變送器的構(gòu)成原理

x檢測元件A/D轉(zhuǎn)換CPU通信電路數(shù)字信號(hào)存儲(chǔ)器一般形式x檢測元件A/D轉(zhuǎn)換CPU通信電路FSK信號(hào)存儲(chǔ)器A/D轉(zhuǎn)換Frequencyshiftkeying采用HART協(xié)議通信方式RETURN軟件數(shù)字式變送器軟件部分包括:

A/D采樣程序

量程轉(zhuǎn)換程序

工程量變換程序?yàn)V波程序

誤差校正程序

D/A輸出程序

通訊程序輔助功能程序數(shù)字式變送器還配置有手持終端

變送器的一些共性問題

零點(diǎn)調(diào)整和零點(diǎn)遷移

線性化變送器信號(hào)傳輸方式

量程調(diào)整

量程調(diào)整

量程調(diào)整相當(dāng)于改變變送器的輸入輸出特性的斜率，也就是改變變送器輸出信號(hào)y與輸入信號(hào)x之間的比例系數(shù)

xyxminxmaxyminymax使變送器的輸出信號(hào)上限值ymax與測量范圍的上限值xmax相對(duì)應(yīng)

量程調(diào)整的方法

改變反饋部分的反饋系數(shù)Kf

改變測量部分轉(zhuǎn)換系數(shù)Ki

軟件實(shí)現(xiàn)

模擬式變送器數(shù)字式變送器

Kf↑Ki↑量程

量程

↑↓零點(diǎn)調(diào)整零點(diǎn)調(diào)整的方法·模擬變送器：調(diào)Z0·數(shù)字變送器：軟件使變送器的輸出信號(hào)下限值ymin與測量范圍的下限值xmin=0相對(duì)應(yīng)

xy0xmaxyminymax零點(diǎn)遷移

使變送器的輸出信號(hào)下限值ymia與測量范圍的下限值xmin相對(duì)應(yīng)，在xmin=0時(shí)，稱為零點(diǎn)調(diào)整，在xmin≠0時(shí)，稱為零點(diǎn)遷移

當(dāng)測量的起始點(diǎn)由零變?yōu)槟骋徽?，稱為正遷移；當(dāng)測量的起始點(diǎn)由零變?yōu)槟骋回?fù)值，稱為負(fù)遷移

·零點(diǎn)調(diào)整使變送器的測量起始點(diǎn)為零·零點(diǎn)遷移是把測量的起始點(diǎn)由零遷移到某一數(shù)值:xminxyxmaxyminymax0xmaxxminxmax零點(diǎn)遷移的方法·模擬變送器：調(diào)Z0·數(shù)字變送器：軟件線性化

原因：傳感器組件的輸出信號(hào)與被測參數(shù)之間往往存在著非線性關(guān)系模擬式變送器非線性補(bǔ)償方法:

1.使反饋部分與傳感器組件具有相同的非線性特性

數(shù)字式變送器

非線性補(bǔ)償方法:軟件實(shí)現(xiàn)

2.使測量部分與傳感器組件具有相反的非線性特性變送器信號(hào)傳輸

氣動(dòng)變送器：電動(dòng)模擬式變送器：HART通訊協(xié)議方式

數(shù)字式變送器：兩根氣動(dòng)管線（氣源和信號(hào)）

二線制四線制

雙向全數(shù)字量傳輸信號(hào)(現(xiàn)場總線通信方式

)電動(dòng)模擬式變送器信號(hào)傳輸方式

二根導(dǎo)線同時(shí)傳送變送器所需的電源和輸出電流信號(hào)

二線制

四線制供電電源和輸出信號(hào)分別用二根導(dǎo)線傳輸

RL四線制變送器Io電源二線制變送器RLErrIo節(jié)省連接電纜、有利于安全防爆和抗干擾

二線制變送器的條件：

工作電流：

工作電壓：二線制二線制優(yōu)點(diǎn)：

目前大多數(shù)變送器均為二線制變送器

二線制變送器RLErrIo+VT—數(shù)字式變送器信號(hào)傳輸方式HART（HighwayAddressableRemoteTransducer）協(xié)議是一種過渡性協(xié)議，它采用FSK技術(shù)，在4～20mA過程測量模擬信號(hào)上疊加了一個(gè)頻率信號(hào)，使模擬信號(hào)與數(shù)字雙向通訊能同時(shí)進(jìn)行，即在一條電纜上同時(shí)傳輸4～20mA的模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)，互不干擾。我國目前工業(yè)現(xiàn)場中4～20mA標(biāo)準(zhǔn)的模擬儀表仍大量存在，HART協(xié)議起到了承前啟后的作用，在我國得到了廣泛的應(yīng)用。(FSK頻移鍵控技術(shù))HART通訊協(xié)議

:物理層

數(shù)據(jù)鏈路層

應(yīng)用層

HART通信協(xié)議是依照國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)的開放式系統(tǒng)互連(OSI)參考模型，簡化并引用其中三層：

這種被稱為可尋址遠(yuǎn)程傳感高速通道最早由Rosemount公司開發(fā)并得到80多家著名儀表公司的支持,于1993年成立了HART通信基金會(huì)。RETURNHART通訊方式的實(shí)現(xiàn)方法物理層物理層規(guī)定了信號(hào)的傳輸方法和傳輸介質(zhì)傳送速率為1200bit/s

FSK信號(hào)相位連續(xù)，均值＝0，則疊加上的信號(hào)對(duì)模擬信號(hào)沒有影響

(FSK頻移鍵控技術(shù)).信號(hào)傳輸方法：基于Bell202通訊標(biāo)準(zhǔn)，采用頻移鍵控FSK方法，在4～20mA基礎(chǔ)上疊加幅度為±0.5mA的正弦調(diào)制波作為數(shù)字信號(hào)

傳輸介質(zhì):

單芯帶屏蔽雙絞電纜3000米多芯帶屏蔽雙絞電纜1500米短距離可使用非屏蔽電纜

數(shù)據(jù)鏈路層規(guī)定了數(shù)據(jù)幀的格式和數(shù)據(jù)通訊規(guī)程定界符定義了幀的類型和尋址格式

地址有短格式(1字節(jié))和長格式(5字節(jié))響應(yīng)碼在變送器向主設(shè)備通信時(shí)才有，表示數(shù)據(jù)通信狀態(tài)和變送器工作狀態(tài)

數(shù)據(jù)幀格式：由鏈路同步信息、尋址信息、用戶信息及校驗(yàn)和組成

校驗(yàn)和數(shù)據(jù)字節(jié)響應(yīng)碼字節(jié)長度命令號(hào)地址定界符鏈路同步碼HART協(xié)議按主/從方式通訊即：只有在主站呼叫時(shí)，現(xiàn)場設(shè)備（從站）才傳送信息。通信由主設(shè)備發(fā)起，即發(fā)出請求(指令)，被訪問的從設(shè)備(即現(xiàn)場儀表)負(fù)責(zé)解析指令并返回對(duì)指令的響應(yīng)。HART的介質(zhì)訪問控制本質(zhì)是上一種令牌總線技術(shù)，它的最大優(yōu)點(diǎn)是保證數(shù)據(jù)在總線上傳輸時(shí)不發(fā)生沖突(只是取得令牌，才有權(quán)發(fā)起通信)，同時(shí)保證在限定時(shí)間內(nèi)任一站點(diǎn)可以取得鏈路控制權(quán)。HART的令牌是隱含的，即沒有“令牌幀”的存在，而是定義了與令牌作用相似的時(shí)限(定時(shí))規(guī)則。數(shù)據(jù)通訊規(guī)程點(diǎn)對(duì)點(diǎn)模式---在一條電纜上同時(shí)傳輸4～20mADC的模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)

多點(diǎn)模式---一條電纜連接多個(gè)現(xiàn)場設(shè)備，這是全數(shù)字通信模式

陣發(fā)模式---允許總線上有一個(gè)從站自動(dòng)、連續(xù)地發(fā)送標(biāo)準(zhǔn)的HART響應(yīng)信息

有三種通訊模式：從設(shè)備可以被主設(shè)備組態(tài)為陣發(fā)模式(Burstmode)，即自動(dòng)執(zhí)行某一特定指令并給出響應(yīng)無需得到請求，只有在此模式下從設(shè)備可以發(fā)起通信，從而可能引起與主設(shè)備間對(duì)鏈路控制權(quán)的爭用，否則從設(shè)備持續(xù)非活動(dòng)(等待)狀態(tài)，僅能對(duì)請求作出響應(yīng)。同一鏈路上只能有一個(gè)陣發(fā)模式從設(shè)備與主設(shè)備，包括一個(gè)第一主設(shè)備和一個(gè)第二主設(shè)備，同時(shí)存在從從從從從主主第一第二陣發(fā)邏輯環(huán)第一主站可以是DCS、PLC、基于計(jì)算機(jī)的控制或監(jiān)測系統(tǒng)，第二主站可以是手持終端，手持終端幾乎可以連接在網(wǎng)絡(luò)任何地方，在不影響第一主站通信的情況下與任何一個(gè)現(xiàn)場設(shè)備通信。從從從從從主主第一第二陣發(fā)邏輯環(huán)應(yīng)用層規(guī)定了通訊命令的內(nèi)容

命令類型：通用命令

通用操作命令特殊命令適用于所有符合HART協(xié)議的現(xiàn)場儀表

包括制造廠商和儀表類型、變量值和單位、阻尼時(shí)間、系列號(hào)等

適用于大部分符合HART協(xié)議的現(xiàn)場儀表

包括讀變量、改變上/下限值、調(diào)零和調(diào)量程、儀表自檢等

各制造廠的產(chǎn)品自己所特有的命令

用于對(duì)儀表中的專門參數(shù)或儀表的特有功能進(jìn)行自由定義，如開始、結(jié)束或清累積，讀寫校正系數(shù)，使能PID，改變給定值等CPUDAC(AD421)HARTMODEMBELL202波形整形電路HART通訊方式的實(shí)現(xiàn)方法Io(4~20mA)RLE帶通濾波器輸出波形整形電路：滿足HART物理層規(guī)范所要求的信號(hào)波形上升沿/下降沿的時(shí)間，較平緩的上升沿/下降沿的時(shí)間可以降低與其它HART網(wǎng)絡(luò)間的串?dāng)_。帶通濾波器:抑制接收信號(hào)中的感應(yīng)噪聲，其頻寬大約為1200Hz～2200Hz

FSKFSK

HART通訊模塊HART通訊模塊實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制的數(shù)字信號(hào)與FSK信號(hào)之間的相互轉(zhuǎn)換

HT2012是SMAR公司專門為HART產(chǎn)品而設(shè)計(jì)生產(chǎn)的通訊模塊(Smar全球著名的制造商)

HT2012功能框圖

調(diào)制器解調(diào)器時(shí)基電路載波監(jiān)測ITXDINRTS460.8kHzIRXAOXTA19.2kHzORXDOCDHT2012功能框圖ITXD從CPU異步串行輸出口獲得數(shù)字信號(hào)，經(jīng)調(diào)制后在OTXA輸出FSK信號(hào)，F(xiàn)SK信號(hào)經(jīng)整形后加載到4～20mA輸出回路上。調(diào)制器解調(diào)器ITXDIRXAOXTAORXD通過IRXA獲得FSK信號(hào)，F(xiàn)SK信號(hào)經(jīng)解調(diào)后在ORXD輸出數(shù)字信號(hào)，ORXD直接與CPU的異步串行輸入口相連。

HART通訊模塊INRTS：調(diào)制、解調(diào)器的控制端

INRTS＝0時(shí)，調(diào)制器工作，解調(diào)器輸出不定

INRTS＝1時(shí)，解調(diào)器工作，調(diào)制器輸出呈高阻狀態(tài)上述機(jī)制說明HART是半雙工的。載波監(jiān)測INRTS調(diào)制器解調(diào)器ITXDIRXAOXTAORXDOCDOCD作為載波偵聽輸出，當(dāng)存在數(shù)字信號(hào)時(shí)，OCD＝0，啟動(dòng)CPU1讀取ORXD處的解調(diào)信號(hào)

HART通訊模塊時(shí)基電路：產(chǎn)生調(diào)制、解調(diào)器所需要的時(shí)鐘信號(hào) 同時(shí)還提供一路19.2kHz的時(shí)鐘輸出時(shí)基電路460.8kHz19.2kHz調(diào)制器解調(diào)器載波監(jiān)測ITXDINRTSIRXAOXTAORXDOCD

HART通訊模塊調(diào)制器 ITXD：二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)輸入

OXTA：FSK信號(hào)輸出解調(diào)器 IRXA：FSK信號(hào)輸入(由信號(hào)回路) ORXD：二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)輸出INRTS：控制端 “0”，調(diào)制器工作，解調(diào)器輸出不定； “1”，解調(diào)器工作，調(diào)制器輸出呈高阻狀態(tài)。載波監(jiān)測電路用于檢測4～20mA直流信號(hào)中是否疊加有數(shù)字信號(hào)

,偵聽網(wǎng)絡(luò)和啟動(dòng)接收時(shí)基電路產(chǎn)生調(diào)制器和解調(diào)器所需的時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)，同時(shí)還提供19.2kHz的脈沖輸出

HART通訊模塊總結(jié)16位串行輸入、4～20mA電流輸出與HART通信模塊共同完成變送器的數(shù)字通信(其它略)AD421第二節(jié):數(shù)字式差壓變送器

3051C差壓變送器

1151數(shù)字式差壓變送器

數(shù)字式（智能式）差壓變送器種類較多，結(jié)構(gòu)各異，但總體結(jié)構(gòu)式相同的。ST3000差壓變送器

結(jié)構(gòu)示意圖Rosemount羅斯蒙特(美國)SUPCON浙大中控

Honeywell霍尼韋爾(美國)

ST3000、3051C、1151數(shù)字式差壓變送器都是采用HART通信方式進(jìn)行通信的HART簡介先講1151ST3000差壓變送器

傳感器——三組件（差壓、溫度和靜壓）差壓傳感器——擴(kuò)散硅壓阻傳感器差壓傳感器溫度傳感器靜壓傳感器多路轉(zhuǎn)換A/DCPUD/A數(shù)字IOROMRAMEPROMHart信號(hào)差壓傳感器——主傳感器，測量差壓溫度、靜壓傳感器——輔助傳感器，用于補(bǔ)償，以提高測量精度RAM——存儲(chǔ)變送器的各種參數(shù)EPROM——存儲(chǔ)著與RAM同樣的數(shù)據(jù)。當(dāng)儀表掉電時(shí)，數(shù)據(jù)被保存，當(dāng)儀表來電時(shí)，EPROM中的數(shù)據(jù)自動(dòng)傳遞到RAM中，不須后備電池變送器設(shè)置——通過數(shù)字設(shè)定器設(shè)置，如：儀表的量程、編號(hào)、零點(diǎn)調(diào)整、量程調(diào)整、阻尼時(shí)間……差壓傳感器溫度傳感器靜壓傳感器多路轉(zhuǎn)換A/DCPUD/A數(shù)字IOROMRAMEPROMHart信號(hào)3051C差壓變送器

3051C差壓變送器：1.傳感器——電容式壓力傳感器2.采用專用傳感器(ASIC)和貼片技術(shù)(SMT)3.溫度傳感器——用以補(bǔ)償熱效應(yīng)帶來的誤差4.CPU——完成對(duì)輸入信號(hào)的線性化、溫度補(bǔ)償、數(shù)字通信、自診斷等處理后得到一個(gè)與被測差壓對(duì)應(yīng)的4~20mA直流電流信號(hào)和數(shù)字信號(hào)，作為變送器的輸出。

5.數(shù)據(jù)設(shè)定器——用于對(duì)變送器進(jìn)行組態(tài)，或讀取變送器的輸出數(shù)據(jù)。

1151數(shù)字式差壓變送器

傳感器AD7715CPUWDTAD421HT2012△PI01151智能式差壓變送器是在模擬的電容式差壓變送器基礎(chǔ)上，結(jié)合HART通信技術(shù)開發(fā)的一種智能式變送器，具有數(shù)字微調(diào)、數(shù)字阻尼、通信報(bào)警、工程單位轉(zhuǎn)換和有關(guān)變送器信息的存儲(chǔ)等功能，同時(shí)又可傳輸4~20mADC電流信號(hào)，特別適用于工業(yè)企業(yè)對(duì)模擬式1151差壓變送器的數(shù)字化改造。其硬件原理框圖如下：

軟件傳感器部分

1.傳感器采用電容式差壓傳感器2.將輸入差壓轉(zhuǎn)換成0～2.5V左右的電壓信號(hào)。3.變送器的正常工作電流必須等于或小于3.5mA4.傳感器部分工作電流為0.8mA左右。

AD7715

1.AD7715是美國ADI公司生產(chǎn)的16位模數(shù)轉(zhuǎn)換器。它具有0.0015％的非線性、片內(nèi)可編程增益放大器、差動(dòng)輸入、三線串行接口、緩沖輸入、輸出更新速度可編程等特點(diǎn)。2.特別適用于智能式變送器

3.帶有模擬前置放大器的A/D轉(zhuǎn)換芯片采用∑-Δ轉(zhuǎn)換技術(shù)，實(shí)現(xiàn)16位的高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換。4.不太適用多路信號(hào)頻繁切換的場合，只有在一路信號(hào)每周期的使用，而其它路信號(hào)不常用的情況下可以使用。5.在低速采樣應(yīng)用中，AD7715的性能最佳。當(dāng)采用60Hz或60Hz以下的更新速度進(jìn)行采樣時(shí)，AD7715對(duì)50Hz的工頻有抑制作用，采樣的效果很好，但當(dāng)更新速度大于60Hz時(shí)，采出碼將出現(xiàn)波動(dòng)，效果變差，這時(shí)可以在讀數(shù)據(jù)時(shí)采用滑動(dòng)平均值數(shù)字濾波，使效果得以改善，即加入所謂的后置濾波器。6.AD7715在小信號(hào)的采樣中得到很好的應(yīng)用，在熱偶、熱電阻測溫的應(yīng)用方面也取得了令人滿意的效果。

∑-Δ轉(zhuǎn)換技術(shù)Σ-Δ調(diào)制器(∑-Δ轉(zhuǎn)換器又稱為過采樣轉(zhuǎn)換器)包含1個(gè)差分放大器、1個(gè)積分器、1個(gè)比較器以及1個(gè)由1bitDAC（1個(gè)簡單的開關(guān)，可以將差分放大器的反相輸入接到正或負(fù)參考電壓）構(gòu)成的反饋環(huán)。反饋DAC的作用是使積分器的平均輸出電壓接近于比較器的參考電平。調(diào)制器輸出中“1”的密度將正比于輸入信號(hào)，如果輸入電壓上升，比較器必須產(chǎn)生更多數(shù)量的“1”，反之亦然。積分器用來對(duì)誤差電壓求和，對(duì)于輸入信號(hào)表現(xiàn)為一個(gè)低通濾波器，而對(duì)于量化噪聲則表現(xiàn)為高通濾波。這樣，大部分量化噪聲就被推向更高的頻段。如果對(duì)噪聲成形后的Σ-Δ調(diào)制器輸出進(jìn)行數(shù)字濾波，將有可能移走比簡單過采樣中更多的噪聲。AD7715是以∑－△原理工作的16位模數(shù)轉(zhuǎn)換器采用單一5V(AD7715－5)或3V(AD7715－3)電源供電可用最少數(shù)量的口線與單片機(jī)或微處理器相接適用于單通道低速小信號(hào)采樣的應(yīng)用場合。

CPU

AT89S8252微處理器，它與MCS-51兼容。2.8Kbytes的FlashROM、2Kbytes的EEPROM、256bytes的RAM、32個(gè)

I/O口線、兩個(gè)DPTR、3個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器、1個(gè)全雙工串行口、可編程看門狗、在片振蕩器和時(shí)鐘電路等。3.CPU采用3V供電，工作頻率1.8432MHz。4.CPU采取間斷工作方式

1/5時(shí)間工作、4/5時(shí)間休眠，以降低CPU功耗

HART通信部分實(shí)現(xiàn)HART協(xié)議物理層的硬件電路

AD421及電壓調(diào)整電路

AD421的作用：

①將CPU輸入的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為4～20mA直流電流作為整機(jī)的輸出②將通信部分輸入的數(shù)字信號(hào)疊加在4～20mA直流電流上一起輸出③與場效應(yīng)管VT1等組成電壓調(diào)整電路

三極管VT2起分流作用，以減少流過場效應(yīng)管VT1的電流作用：

WDT監(jiān)控電路MAX6304ESA復(fù)位電路CPU正常工作時(shí)WDO輸出為高電平，對(duì)CPU的工作沒有影響CPU受外界干擾不能正常工作時(shí)WDO輸出將變?yōu)榈碗娖?，使CPU產(chǎn)生不可屏蔽的中斷，將正在處理的數(shù)據(jù)進(jìn)行保護(hù)；同時(shí)經(jīng)過一段等待時(shí)間之后，輸出RESET信號(hào)對(duì)CPU進(jìn)行復(fù)位，使CPU重新進(jìn)入正常工作

電源故障端PFI經(jīng)過分壓電阻R1、R2接供電源UCC，當(dāng)電源發(fā)生較大波動(dòng)時(shí)，監(jiān)控電路將產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)，從而有效地防止了電源干擾對(duì)CPU的影響。

1151數(shù)字式差壓變送器的軟件

測控程序包括A/D采樣程序、非線性補(bǔ)償程序、量程轉(zhuǎn)換程序、線性或開方輸出程序、阻尼程序以及D/A輸出程序等通信程序采用串行口中斷接收/發(fā)送

分為兩部分：測控程序和通信程序

第三節(jié):智能式(數(shù)字式)溫度變送器兩種類型：HART現(xiàn)場總線(Smar全球著名的制造商)TT302溫度變送器(SMAR)1.概述2.硬件構(gòu)成

3.軟件組成

TT302溫度變送器(SMAR)數(shù)據(jù)傳輸類型：FF現(xiàn)場總線輸入信號(hào)類型：各種熱電阻Cu10、Ni120、Pt50、Pt100、Pt500

各種熱電偶B、E、J、K、N、R、S、T、L、U其它mV、Ω量程可以組態(tài)輸出信號(hào)類型：現(xiàn)場總線數(shù)字信號(hào)(FF)精度：0.02％環(huán)境溫度：-40～85oC貯存溫度：-40～100oC數(shù)字顯示：-10～60oC(正常運(yùn)行)-40～85oC(無損壞)濕度范圍：10~60%相對(duì)濕度TT302溫度變送器的硬件構(gòu)成輸入板內(nèi)容：多路轉(zhuǎn)換器MUX、信號(hào)調(diào)理電路、A／D轉(zhuǎn)換器和隔離部分回作用：將輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制的數(shù)字信號(hào)，傳送給CPU；并實(shí)現(xiàn)輸入板與主電路板的隔離。

不同的信號(hào)與不同的端子連接，由MUX根據(jù)輸入信號(hào)的類型，將相應(yīng)端子連接到信號(hào)調(diào)理電路

信號(hào)調(diào)理電路：信號(hào)放大

隔離部分包括信號(hào)隔離和電源隔離（信號(hào)隔離采用光電隔離），目的：為了避免控制系統(tǒng)可能多點(diǎn)接地形成地環(huán)電流，而引入干擾影響整個(gè)系統(tǒng)的正常工作

環(huán)境溫度傳感器：用于熱電偶的冷端溫度補(bǔ)償。

主電路板

內(nèi)容：微處理器系統(tǒng)、通信控制器、信號(hào)整形電路、本機(jī)調(diào)整部分和電源部分，它是變送器的核心部件。

TT302溫度變送器是由現(xiàn)場總線電源通過通信電纜供電供電電壓為9～32VDC電源部分將供電電壓轉(zhuǎn)換為變送器內(nèi)部各芯片所需電壓，為各芯片供電。變送器輸出的數(shù)字信號(hào)也是通過通信電纜傳送的，因此通信電纜同時(shí)傳送變送器所需的電源和輸出信號(hào)這與二線制模擬式變送器相類似?；匾壕э@示器

液晶顯示器是一個(gè)微功耗的顯示器可以顯示四位半數(shù)字和五位字母用于接收CPU來的數(shù)據(jù)并加以顯示。

回TT302溫度變送器的軟件組成軟件分為系統(tǒng)程序和功能模塊兩大部分。系統(tǒng)程序使變送器各硬件電路能正常工作并實(shí)現(xiàn)所規(guī)定的功能，同時(shí)完成各組成部分之間的管理。功能模塊提供了各種功能，用戶可以選擇所需要的功能模塊以實(shí)現(xiàn)用戶所要求的功能。變送器提供的功能模塊主要有：·資源模塊RES-包含與資源相關(guān)的硬件數(shù)據(jù)；·轉(zhuǎn)換功能模塊TRD-將輸入/輸出變量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的工程數(shù)據(jù)；·顯示轉(zhuǎn)換DSP-用于組態(tài)液晶顯示上的過程變量；·組態(tài)轉(zhuǎn)換DIAG-提供在線測量功能模塊執(zhí)行時(shí)間，檢查功能模塊與其它程序之間的連接；·模擬輸入AI-此功能模塊從轉(zhuǎn)換功能模塊獲得輸入數(shù)據(jù)，然后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后傳送給其它功能模塊。AI模塊具有量程轉(zhuǎn)換、過濾、平方根及去掉尾數(shù)等功能；·PID控制功能PID-此功能模塊包含多種功能：如設(shè)定值及變化率范圍調(diào)整、測量值濾波及報(bào)警、前饋、輸出跟蹤等；·增強(qiáng)的PID功能EPID-它除了具有PID控制功能模塊所有標(biāo)準(zhǔn)的功能之外，還包括無擾動(dòng)或強(qiáng)制手動(dòng)/自動(dòng)切換等功能；……思考題：3.智能差壓變送器有哪些?有哪些特點(diǎn)？4、智能溫度變送器有哪些特點(diǎn)？簡述TT302溫度變送器的工作原理。1、試述模擬式變送器和智能式變送器的構(gòu)成原理。2、什么是FSK信號(hào)？HART協(xié)議通信方式是如何實(shí)現(xiàn)的？A/D轉(zhuǎn)換技術(shù)現(xiàn)在的軟件無線電、數(shù)字圖像采集都需要有高速的A/D采樣保證有效性和精度，一般的測控系統(tǒng)也希望在精度上有所突破，人類數(shù)字化的浪潮推動(dòng)了A/D轉(zhuǎn)換器不斷變革，而A/D轉(zhuǎn)換器是人類實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的先鋒。A/D轉(zhuǎn)換器發(fā)展了30多年，經(jīng)歷了多次的技術(shù)革新，從并行、逐次逼近型、積分型ADC，到近年來新發(fā)展起來的∑-Δ型和流水線型ADC，它們各有其優(yōu)缺點(diǎn)，能滿足不同的應(yīng)用場合的使用。A/D轉(zhuǎn)換技術(shù)逐次逼近型、積分型、壓頻變換型等，主要應(yīng)用于中速或較低速、中等精度的數(shù)據(jù)采集和智能儀器中。分級(jí)型和流水線型ADC主要應(yīng)用于高速情況下的瞬態(tài)信號(hào)處理、快速波形存儲(chǔ)與記錄、高速數(shù)據(jù)采集、視頻信號(hào)量化及高速數(shù)字通訊技術(shù)等領(lǐng)域。此外，采用脈動(dòng)型和折疊型等結(jié)構(gòu)的高速ADC，可應(yīng)用于廣播衛(wèi)星中的基帶解調(diào)等方面?！?Δ型ADC主應(yīng)用于高精度數(shù)據(jù)采集特別是數(shù)字音響系統(tǒng)、多媒體、地震勘探儀器、聲納等電子測量領(lǐng)域?！?Δ型ADC∑-Δ轉(zhuǎn)換器又稱為過采樣轉(zhuǎn)換器，它采用增量編碼方式即根據(jù)前一量值與后一量值的差值的大小來進(jìn)行量化編碼?！?Δ型ADC包括模擬∑-Δ調(diào)制器和數(shù)字抽取濾波器?！?Δ調(diào)制器主要完成信號(hào)抽樣及增量編碼，它給數(shù)字抽取濾波器提供增量編碼即∑-Δ碼；