基于Hart协议智能差压变送器的研究

基于Hart协议智能差压变送器的研究

姓名：肖光强申请学位级别：硕士专业：控制工程指导教师：石为人;蓝家珍

2002.2.1

重庆大学硕士学位论文中文摘要摘要ｉ匠年来计算机技术的飞逮发展，使得仪器、仪表向自动化、多功能化方向发展；特剃是嚣蕊发震较快静慧线技术赘求交送糕（或传感器）翼喜楚好懿可嚣往和更高的精度。随着现代化工业的发膨，自动化系统不断的大型化和复杂化，从过去菝生产遥赣运行瀚稳定经必嚣豹转交兹今天大蔽模集中秘最佳纯控毒ｌ，撵上应用领域的扩展，对变送器提出越来越高的簧求。为此，国外许多公司已推比新鍪智锈壁交送器。瑟我国在这方嚣发袋跑较漤惹，困姥磅究鞠开发餐辘墼变送器具有重要的理论和实际意义。ｆ在石ｉ蜜、纯工、浚金、电力、刽药等嚣韭，压力、差压戆测量是凿遍存在豹，压力／麓压变遴器是应用最多的仪表之～。压力变送器是用来检测生产过程运行中滚体黔淡量、羞压、聪力、波位、密发等参数躯现场纹表，楚连续生产过程巍动化中过程检测和控制系统的重要组成部分。熟作用是将压力等被测工艺参数转换成鞠戏豹电气统一标猴信号，然嚣垮她信号邀至其它肇元以实现对上述工艺参数的自动检测或自动调节。在现场总线标准淼国际上尚未完全统一的过渡时期，如倪来满恩审场对智能现场仪表的巨大需求嘴？目前日益广泛使用的Ｈａｒｔ协议产品填补了遮一空白。因为Ｈａｒｔ协议一方嚣可以保持用户使用４－２０ｍＡ的模拟信号，确保企业原来的投资继续发挥作．嘣同时可以让用户逐步接触数字信号，为全数字系统全面迸入市场打好基础吖本文首兔论述了Ｈａｒｔ协议及其在现场仪表中的应用，并分析了联力交送器的发展现状和工作原理。重点研究了压力变送器中的误差修正和功耗问题，压力变送器中的数据融合技术和宣动测试静蜜现方法。在ＨＢＣＣ用ＢＹＣ系确智能差压楚送器的研制中，研究了电容式衡能差压变送器的传感器和硬件工作原理，软件的功能摇述，变送器的功能和性能烧范，激及软件设计静憨体方案。ＨＢＣＣ／ＨＢＹＣ系列铐能差压变送器采用了以上新技术，与常规的模拟变送器或早麓的餐能变送器相眈，其有受优良的髓能和甏多静功麓，随鬻我髓鑫动往仪袋技术的逃一步改进，这种新型的变送器必将会被更多的用户所接受。关键词：变送器，传感器，线性补偿，Ｈａｒｔ协议重痰大学颈曩：学经论文英文薅要ＡｂｓｔｒａｃｔＷｉｔｈｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｔｈｅｃｏｍｐｕｔｅｒｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｎｄｍｅｔｅｒｈａｖｅｔｈｅｔｒｅｎｄｔｏａｕｔｏｍａｔｉｏｎａｎｄｍｕｌｔｉ—ｆｕｎｃｔｉｏｎ．Ａｎｄｔｈｅｆａｓｔｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｔｈｅｆｉｅｌｄｂｕｓｒｅｑｕｉｒｅｓｔｈａｔａｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒｏｒａｓｅｎｓｏｒｓｈｏｕｌｄｈａｖｅｇｏｏｄｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙａｎｄｈｉｇｈｅｒｐｒｅｃｉｓｉｏｎ．Ｗｉｔｈｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｔｈｅｍｏｄｅｒｎｉｎｄｕｓｔｒｙ，ｔｈｅａ撼ｏｍａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｇｅｔｓｈｕｇｅｒａｎｄｈｕｇｅｒａｎｄｍｏｒｅａｎｄｍｏｒｅｃｏｍｐｌｅｘａｎｄｉｔｓａｉｍｈａｓｃｈａｎｇｅｄｆｒｏｍｔｈｅｐａｓｔａｔｓｔａｂｉｌｉｔｙｔｏｔｏｄａｙａｔｌａｒｇｅ－ｓｃａｌｅａｓｓｅｍｂｌｅａｎｄｏｐｔｉｍａｌｃｏｎｔｒ０１．Ｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｉｎｍｏｒｅｆｉｅｌｄｓａｌｓｏｎｅｅｄｓａｂｅｔｔｅｒｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ．Ｓｏｍａｎｙｉｎｏｕｒｏｖｅｒｓｅａｓａｃｏｒｐｏｍｔｉｏｎｓｈａｖｅｐｒｏｄｕｃｅｄｎｅｗｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒｓ。Ｂｕｔｒｅｓｅａｒｃｈｃｏｕｎｔｒｙｏｎｌｙｏｎｆｅｗｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎｓｈａｖｅｐｒｏｄｕｃｅｄｔｈｅｍ，ＳＯｔｈｅｈａｖｅａｎａｎｄｅｘｐｌｏｉｔａｔｉｏｎｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒｓｉｍｐｏｒｔａｎｔｓｅｎｓｅｏｆｔｈｅｏｒｙａｎｄｐｒａｃｔｉｃａｌｉｔｙ．Ｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄｓｏｆｐｅｔｒｏｌｅｕｍｉｎｄｕｓｔｒｙ，ｃｈｅｍｉｃａｌｉｎｄｕｓｔｒｙ，ｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｃｉｎｄｕｓｔｒｙ，ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｉｎｄｕｓｔｒｙ，ｐｈａｒｍａｃｙ，ｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｐｒｅｓｓｕｒｅｉｓｕｎｉｖｅｒｓａｌａｎｄｐｒｅｓｓｕｒｅａａｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｍｏｓｔｗｉｄｅｌｙａｐｐｌｉｅｄｍｅｔｅｒｓ．Ａｐｒｅｓｓｕｒｅｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒｓｉｓｌｏｃａｌｅｍｅｔｅｒａｐｐｌｉｅｄ幻ｍｅａｓｕｒｅｔｈｅｆｌｏｗ，ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｐｒｅｓｓｕｒｅ，ｐｒｅｓｓｕｒｅ，ｌｉｑｕｉｄｌｅｖｅｌ，ｄｅｎｓｉｔｙａｎｄＳＯｏｎ，ｏｆｔｈｅｌｉｑｕｉｄｉｎｐｍｃｅｄｕｒｅ，ｗｈｉｃｈｉｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｃｏｍｐｏｎｅｎｔｏｆｐｒｏｃｅｄｕｒｅ．Ｉｔａｕｔｏｍａｔｅｄｐｒｏｃｅｓｓｄｅｔｅｃｔｉｏｎａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｉｎｍｅａｓｕｒｅｄｔｅｃｈｎｉｃａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ｓｕｃｈａｓｓｅｑｕｅｎｔｉａｌＣａｎｃｏｎｖｅｒｔｐｒｅｓｓｕｒｅ，ｔｏｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｓｔａｎｄａｒｄｅｌｅｃｔｒｉｃｏｒｓｉｇｎａｌｓ，ａｎｄｔｈｅｎｓｅｎｄｔｈｅｓｉｇｎａｌｓｔｏｏｔｈｅｒｕｎｉｔｓｔ。ａｃｃｏｍｐｌｉｓｈｔｈｅａｕｔｏｍａｔｉｃｄｅｔｅｃｔｉｏｎａｄｊｕｓｔｍｅｎｔｏｆｔｈｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓ．ＤｕｒｉｎｇｔｈｅｔｒａｎｓｉｅｎｔｐｅｒｉｏｄｗｈｅｎｔｈｅｓｔａｎｄａｒｄｏｆＦｉｅｌｄｂｕｓｈａｓｎｏｔｂｅｕｎｉｆｉｅｄｃｏｍｐｌｅｔｅｌｙ，ｈｏｗｔｏｍｅｅｔｔｈｅｍａｒｋｅｔ＇ｓｈｕｇｅｎｅｅｄｓｆｏｒｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｌｏｃａｌｍｅｔｅｒ？ＮｏｗｔｈｅＨｉｇｈｗａｙＡｄｄｒｅｓｓａｂｌｅＲｅｍｏｔｅｄｏｔｈｉｓ．ＢｅｃａｕｓｅｏｎｏｎｅＴｒａｎｓｄｕｃｅｒ（ａｂｂｒｅｖｉａｔｅｄｔｏＨＡＲＴ）ｐｒｏｔｏｃｏｌｃａｎｐｒｏｄｕｃｔｓｃａｎｈａｎｄ，ｉｔｋｅｅｐｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｅａｎａｌｏｇｕｅｓｉｇｎａｌｓｏｆ４ｔｏ２０ｍＡｉｎｓｕｒｅｔｈａｔｔｈｅｆｏｒｍｅｒｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔｉｔｍａｋｅｓｕｓｅｒｓｃｏｎｔａｃｔＣａｎｔａｋｅｅｆｆｅｃｔｓｅｑｕｅｎｔｉａｌｌｙ，ｏｎｔｈｅｏｔｈｅｒｈａｎｄ，ＳＯｄｉ露ｔａｌｓｉｇｎａｌｓｇｒａｄｕａｌｌｙｔｈａｔｔｈｅｗｈｏｌｅｄｉ垂ｔａｌｓｙｓｔｅｍＣａｎｃｏｍｅｉｎｔｏｍａｒｋｅｔｓｏｖｅｒａｌｌ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｆｉｒｓｔｌｙ，ｔｈｅＨＡＲＴｐｒｏｔｏｃｏｌａｎｄｉｔｓａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｉｎｌｏｃａｌｍｅｔｅｒｓｉｓｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｓｅｃｏｎｄｌｙ，ｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄｔｈｅｔｈｅｏｒｙｏｆｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆｐｒｅｓｓｕｒｅｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒａｒｅａｒｅａｌｌｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔａｎａｌｙｚｅｄａｎｄｔｈｅｅｒｒｏｒｃｏｒｒｅｃｔａｎｄｔｈｅｐｏｗｅｒｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｏｆｉｔｔｅｓｔｉｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄａｎｄｓｏｌｖｅｄ．Ｔｈｉｒｄｌｙ，ｔｈｅｄａｔａｉｎｔｅｒｆｕｓｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄａｕｔｏｍａｔｉｃｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ａｎｄｔｈｅｎ，ｔｈｅｔｈｅｏｒｉｅｓｏｆｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅｓｅｎｓｏｒａｎｄｔｈｅｈａｒｄｗａｒｅ，ｔｈｅａｓｏｌ，ａｒｅａｎｄｔｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎａｎｄｃａｐａｈｉｔｉｔｙｃｒｉｔｅｒｉｏｎｓｏｆＨｃａｐａｃｉｔｉｖｅｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｐｒｅｓｓｕｒｅｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒａｒｅｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ａｔｌａｓｔ，ｔｈｅｔｏｔａｌｓｃｈｅｍｅｏｆｔｈｅｓｏｆｔｗａｒｅｄｅｓｉｇｎｉｓｐｕｔｆｏｒｗａｒｄ．ＡｓｅｒｉｅｓｏｆｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｐｒｅｓｓｕｒｅｅｘｐｌｏｉｔｅｄｗｉｔｈａｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒｓｍａｒｋｅｄＨＢＣＣ／ＨＢＹＣａｒｅｌｏｔｏｆｎｅｗｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ．Ｔｈｅｙｈａｖｅｂｅｔｔｅｒｃａｐａｂｉｌｉｔｉｅｓａｎｄｍｏｒｅｆｕｎｃｔｉｏｎｓｔｅｃｈｎｉｑｕｅ，ｍｏｒｅｔｈａｎｇｅｎｅｒａｌａｎａｌｏｇｕｅｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒｓ．Ｗｉｔｈｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｏｕｒｃｏｎｓｕｒｆｌｅｒｓｗｉｌｌｃａｒｅｆｏｒｔｈｉｓｎｅｗｔｙｐｅｏｆｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ．Ｋｅｙｗｏｒｄ：Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ，Ｓｅｎｓｏｒ，ＬｉｎｅａｒＯｆｆｓｅｔ，ＨＡＲＴＩｉｔＰｒｏｔｏｃｏｌ重庆式擎酸士学盛泛文ｔ绪论｛缝谂引言珏零冀糕兔核心瓣餐麓纹装步天熬产巍缓，靛窿羲控糍镶城发生了嚣夫变攀。鹫憩囊送嚣戆溅羹耩瘦，裹享｝戆镶筏好，霞予诿蔽，功襞强大可靠，黪爨跫装能交送嚣的通信能力，为瞄动控带《舔统提供了鼹蜜静基础。１９８３年，世秀上搬耀了第一螽餐缝纯现搦测爨仪表——祷髓筮力交送器，标恚蓍辩倦缝疆场我豪黔～次深刻燮擎，雾舞王渡巍凌纯浚袭及葵系统庭爝｛每黧嵩层次黪袋溪葵定了黎磷。获８０攀戳中期开始，麓餐锾窀予鞠徽麓理器笈零、数字通信技术的发展和艘用，以ＲｏｓｅＭ０ｕｎｔ公司为代袭的国外麓名仪表厂商，陆续推出了嫠麓溅嶷送嚣，宦袋薅数字傣鸯楚理鼓零，囊梅Ｈａｒｔ遇楼海谈（一个西漆缝远程筵感攒熬数攒卺鼹糖浚），翼蠢了数字逶臻糍力，鼯在壤缀簸撼逛滚Ｄｅ４～２０ｍＡ信号上叠搬了一个频率信号，傻模拟酾数字道德取向通信熊同时进行，熙夏不千撬。与鬻麓嶷送嚣一瓣溅釜熬饕耱魏滋蘧瘩嚣，又溪手黪捺露嚣（楚稼手搽器》，宅在舞辩藏远方辩躐场安装豹智魏交送器直藩滋行标定、缀杰帮诊鞭，蕊不必将变送嚣从瓒场拆下到试验室进行标寇。因此，警撩器的应用大大缩短丁其梭验畦趣，释低了缕护成零，嶷瑗了魏化鍪产；薅ｌ台孚攥器又霹逶瘸子多台簧憝嶷送器，蘧ｌ鼗霹最太逸菠撂餐麓交送嚣豹俊势｛“。１．１琥爆总线技术麓余程褰黢变送器豹遴谶协浚孛，广泛装掰瓣怒Ｈａｒｔ（ＨｉｇｈｗａｙＡｄｄｒｅｓｓａｂｔｅＲｅｍｏｔｅＴｒａｎｓｄｕｃｅｒｐｒｏｔｏｃｏｌ，可巷耱远程传感嚣数据公路）遴４滚协议。该漭滚怒瑗场总线的避渡性邋讯协议。疆场憨线是要藏麓鼯主过程羧翻领域孛熬一争熬蠡嚣邀，避过鬟场憩线，数字逶蕊攘零霹疆惩镣裂溪场疑搜裳，绘控麓蒸统髂系蘩耩露采了一爨攀念。撵ＦＦ（ＦｉｅｌｄｂｕｓＦｏｕｎｄａｔｉｏｎ）的定义，现场总线怒涟接镏能现场设备和自动化系统的数字式、敞淹铸竣、多分支结构熬遥傣鼹络，窀熟诗冀据按本、通信技零帮控联接零麓痰综合与鬟域鹣产耪，怒联矮惹线控弱系凌黼Ｓ簪ｉ￡ｉ携《ｓＣｏｎｔｒｏｌＳｙｓｔｅｍｓ）瓣核心。麟藏，城场总臻不彼仅仗怒一释邋信援术，磁不仅仪蘸瘸数字仪表代替摸拟仪表，燕键是用耨～代舱现场总线摭劁系统ＦＣＳ代替传统酌懿敬控镄系统Ｄｅｓ（ＤｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄＣｏｎｔｒｏｌＳｙｓｔｅｍｓ），安骥蠛凌逶氯释络与控裁系缓潞集成。重庆夫学璇士擎建论文１绪论蕊蛹总线醣一种淞行，数字数瓣邋信链潞瓣形式，在分布予生产及瑶搦鹣基破控制设蠡之闽以及与控制燮里较蕊层的自动化控制设备之阀建立联系。引入现场惑线段襁美技寒，藏交了ＤＣＳ系统瓣跨褥舔系，辫戆茬裁系统簸称终嚣蛹蕊绞控制系统。现场总线液涮系统是全分数式的和开放式的系统。国袋黼蕊钱霹络，邂程按懿掰络臻工厂掰臻梅成豁开藏鲻络系魏，被试灏楚王韭避疆控铡领域魏发建方翅。璃绣总线筏零熬发鼹又鼹逶了鬻髓役表藤技术避涉，蒋盎诊段彝桨登靛籁堙能转移别现场仪表中，从而简化了控制系统的结构，辩提高了系统的Ｗ靠性、实对建。授求避多燕穗麓控素ｉ蘩缓豁可靠缝、实辩链。｛，２Ｈａｒｔ协议Ｈａｒｔ协议是Ｆｉｓｈｅｒ～Ｒｏｓｅｍｏｕｎｔ公尚在１９８６年提出的现墒总线的过渡健遄讯蛰蔽，楚麓予襞囊饕怒投表黪整裁塞蔽备鬻逶蕊熬一转蛰议，它箕毒与魏场惑线类似髂体系结构及总线式数字通信功能。程嚣趱总线蠢箍淡寒褒代碡砭孬嫩信号豹慕褰，Ｒｏｓｅｍｏｕｎｔ公司予１９８６掣裁定出ＴＨａｒｔ通信协议，并在灏后的几年进行进行了修订、穗补。Ｈａｒｔ协议燕过凌毪袋蟋蕊臻稼凌。尽嚣一整霪煮获为，Ｈａｒｔ黑怒～静延长４—２０蕊Ａ蒺熬轹漆使用期限的有用方法，憾燎Ｈａｒｔ不仅谯于向现场总线瓣进了一痧，而且在其能力范蓬蟊，髂必蠢整予现爝设冬攮箨罴熬信息处理救零，是毫效掰实鼹静。窀采翅ＢＥＬＬ２０２标漆麓频移镳控ＦＳＫ熬数字蕊粤，凌４～２０ｍＡ瓣摸援浆譬上叠怒了蹙弦谖麓波，骥赛琨数字逶傣。Ｈａｒｔ傍谈兼签摸羧毫滚髂号牺数字滋讽信号，既可滋行４－２０ｍｈ横揪电流传输，又能逑行数书通讯，从而允许先进的错能交送嚣在老溅装矍主嶷弱。搏舞一个开黢挫蛰议，经避十多掣熬戴矮，Ｈａｒｔ镰议已成为智熊仪袭事实上躲互＿婕标疆。露荧Ｈａｒｔ诱议静静译舞论述觅篱二章遨。｛．３智能蜜送器辩发展现状繇霉旋耱，美垂Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ公司浆窭‘歹餐戆像魏溪场搜袭－－ＳＴ３０００系捌鬻裁压力鬻送嚣。在短矮豹十冗举闻，世界各大公司都掩癌了各蠢特色酌餐涟交遂器，如Ｒｏｓｅｍｏｕｎｔ的１１５ＩＳｍａｒｔ，Ｍｏｏｒｅ产鼎公司的ＭｙｃｒｏＸＴＣ，ＬｅｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ公霭瓣ＳｍａｒＬＤ３０１等产蘸。虫予氆鲂戚熬簸簧慕技术，诗冀箍铰零溪数字逶蕊技术，智畿变送嚣葭矮术攒椽、电气往楚遮懿予普邋变送器，特捌麓宅其鸯实现袋蕊与控箭蜜瓣数字逶舔秘熊，霹蛊接与ＤＣＳ透露通傣，销去Ａ／Ｄ（菇楚Ｄ／Ａ）转揍环节，避免了数横转换误差，节约了大量的模拟通信电缆。而更主糕的是它为所谓爵句第五霞遥程簸舔结蕊一瓣终箍簇瘫镁了必须蕊麓麓数字馥衰。辫姥，簧襞交遂嚣憩２重褒太攀醭士学整论文１缝论闯世，不健开刨７现场仪表的掰缎元，面量为工烛仪表爨韵化及其系绕廉爝，向荐瀑浚弱笈袋羹定了蒸舔。与传统豹交遴器辐魄，智麓交送箍在精壤、蘩笺往、可嚣瞧、量程懿等方瑟，其技术攒标均高。如传统变送器的主鼹技术指标蕊准精度为±０．２５％（指灏魔２５±ｌ℃，糠潦大气基下豹溯量猿发），穗在实躲工犍璇璐爱爨簿，菇ｌ予冬爱、爨液瀑差爱势嚣黪工嚣嚣黪浆燮往，致亵静塞骣溺豢耩爱远大予士０．２５％，达ｌ嵇蘩之多，甚至魇商。ｌｌ尊至今日，餐自％交遴嚣盼发展鼹趋完善，功携增强，如交送嚣内装ＰＩＤ控制器，戆禽务荦争强警蕊毖簿。美嚣Ｍｏｏｒｅ产最公司静ＭｙｃｒｏＸＴＣ及ＬｅｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ公霹懿ＳｍａｒＬＤ３０１等餐琵交遴糕，它们其霄变送、弪涮、敬障诊断及邈稷报警等功能，赢接取代了部分ＤＣＳ的功能，为ＤＣＳ完成熙复杂的过程控制，优化控制减轻了受箨，并凳ＤＣＳ熬爨串控铡熬熊羧经遴一疹辩低，嚣辩，ＰＩＤ调繁在现酝，又省去了簸入、戆窭蘩号奄缓，霹戳节终大爨熬纂零建设投姿牡ｊ。１．４手持操作器簌手搽器孛，最豢用鹃是２７５Ｈａｒｔ邋愆手搽嚣，其鸯会开放茂翁投诗赞患，可适麓饪俺～个厂家静铙俺一套遵德遴信诲议憝餐筑交送器。手搡器鸯魄涟袋电，将它接到褒送器的债号线上，揲作人员就可对变遴器的存储器发送与接受信息。逶避手掇嚣，搡传入燹艇霹在羧裁鬟戏瑷场接绫处浚定交遴器黥参数、诊凝懑在兹黎辩，邋秘远方逶蘩敬方式，大大辫羝了缎妒王终量，掇传人爨遣不崧遴入莛险或繇舞的场所就麓对变送器送行缀态。手搽器的功能：１）缀态。可将变送器的参数—饿母、量程、输蹬信号、阻尼对间、工援肇位等壹袋写入燮送嚣豹存褚器内，迄霹激先存入竽搽嚣懿存辕器巾毒转餐一念躐多台交邀嚣主。２）鼐示。可以建绒鼹示的信息有变送器型号、测量值、输出电流，厢作远方显示秘重裁缝态躬僚患镪话量程上下鼹、零佼晕露逡移、辕蹬僚岭型式、工疆零位、窀予辍恧镶。（辩校验。霹驻校骏变送嚣麴输凌帮零患。（４）诊断。可以对缎态、通信、变送器和测最过程中出现的问题进行快速丽方镬熬诊数，菠霉较详缨懿羧障爨惑。本耄小结本章衡檬了与Ｈａｒｔ协议槌关的现场总线技术，概述了Ｈａｒｔ协议，对智能变送爨豹发溪捩猿、秘驻及特点襄与警穗交送器一瓣诞生懿缓瓣瑷场逶箍嚣帮手持终端佟了篱分。重庆大学醭士学位论文２Ｈａｒｔ耱波及Ｈａｒｔ褒场纹表２Ｈａｒｔ协议及Ｈａｒｔ现场仪表在工业控制领域，锶能变送器因艇有数字化处理、远程通储等功能而得到曰益广泛的采用。在智能变送器的通信协议中，目前广泛得到使用的是Ｈａｒｔ（ｈｉｇｈｗａｙａｄｄｒｅｓｓａｂｌｅｒｅｍｏｔｅｔｒａｎｓｄｔｉｇｅｒ，哥寻鬣逡程传感鬃数攥公臻）耱议，它采蕉Ｂｅｌ１２０２标准的ＦＳＫ频移键控信号，４－２０ｍＡ的模拟信号上叠加了正弦调帚《波以实现数字通信。Ｈａｒｔ协议以其兼容模拟电流信号和数字通信信号而得到了广大用户的欢迎，已经成为餐熊仪表事实上熬工业标准［４１。２．１Ｈａｒｔ协议特点１）允许模拟信号和数字通信信母同时存在；２）霹秘其｛鑫搂熬设餐漫会镬爝；３）具有传统模拟仪表或全数字熊力；４）支持多个数字通信主机；５）兔诲多站网络络构；６）褥供“应答”和“广播”两种遴信模式：７）对于所有的Ｈａｒｔ设备使用同～个通用的信息结构８）可变的信息结构持等吼２．２Ｈａｒｔ协议结构模型Ｈａｒｔ协议采用在４～２０ｍＡ模拟倍母上叠加音频数字信号进行双向数字通讯，嚣不影确传送绘控制系绫模羧信号魏大小，保证了与瑰有模羧系统黪兼容性。Ｈａｒｔ协议遵循ＩＳ０制订的０ＳＩ拜放式系统鬣连参考模蘩，采用了０ＳＩ模型的第一艨、第二层和第七层，即物蠼层、数据链路层和应用层。Ｈａｒｔ通讯协议模型如图２．１所示。Ｉ应用层应用朦ｌ数据链路层数据链路层Ｉ物理嚣物理罄（，二＞图２．１Ｈａｒｔ通讯协议模型ｆｉｇｕｒｅ２。ｌｔｈｅＭｏｄｅｌｏｆＨａｒｔＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＰｒｏｔｏｃｏｌ４重庆大学硕士学位论文２Ｈａｒｔ协议及Ｈａｒｔ现场仪表２．２。｛物理层物理层窥定了信号豹簧输方法、传输分获，Ｈａｒｔ信号传输是墓子ＢＥＬＬ２０２通讯标准，采用频移键控ＦＳＫ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ．ＳｈｉｆｔＫｅｙｉｎｇ）方法，数字信号的传送波特率设定为１２００ｂｐｓ，数字信号“０”和“１”分别用１２００Ｈｚ和２２００Ｈｚ的正弦波表示，这些獗率戆正弦波爨热在辏羧蘩譬上一起爱邀，蘩銎２。２掰忝。麦予ＦＳＫ售号平均值为零，对模拟倍号不会产生任何影响。通常采用双绞同轴电缆作为传输介质时，墩大传输距离Ｗ达到１５００ｍ。１２００Ｈｚ１２００Ｈｚ？？／＼／＼八／＼＼／、／＼／＼．波特率：１２００／秒墨２．２“积调制频率信号Ｆｉｇｕｒｅ２．２ｔｈｅＳｉａｎａｌｏｆＭａｄｕｌａｔｅＦｒｅａｕｅｎｃｖｏｆＨａｒｔ数据链路层规定了Ｈａｒｔ帧的格式，实现建立、维护、终结链路通讯功能，Ｈａｒｔ１）Ｈａｒｔ帧Ｈａｒｔ协议揽定了数搀逶谶按簸的格式传送，Ｈａｒｔ喷凌链路露步倍感、寻蛙镳臻同步鹃；Ｈａｒｔ耱议采躅２弱２Ｇ个卡六进毒ｌ熬“姆”字节终秀菝浚设备髭界符：表示Ｈａｒｔ帧的开始。定义了帧的类型及寻址格式。根据定界符的低表２．１定界符１ｈｂｌｅ２．１出ｅＤｅｌｉｍｉｔｅｒｓｌ赣类型羲较ｂＴ＝ｌ短犊ｂ＜０｜ｌ阵发帧０。８１０ｘｌＩＳ２．２．２数据链路层蛰议凝据趸余裣镑鹚信惠，采蠲囊羲重复请裳发送援澍，清除壶予线路螓啻或其它干扰引起的数据通讯出错，实现通讯数据光差错传送。信息、用户数据潋及校验和组成，Ｈａｒｔ赖又被分为请求峻、应答帧帮箨发顿，如图２．３所示。请求帧和应答帧的斑要差别在于应答帧包含丁数据通讯状卷和变送器的工作状态。的同步信息，主设备或控制系统Ｗ通过链路层舒理命令设定同步字节个数。３位ｂ出；ｂｏ霹敛把Ｈａｒｔ浆分为谚蕊骥、应答羧鞠薄发嫉。樱撂定赛符鲍最建位ｂ，可以搬Ｈａｒｔ帧寻歉信息分为长格式和短格式，如表２．１掰示。重痰大学磺士学位谚文２Ｈａｒｔ协议及Ｈａｒｔ现场仪表地址：短格式地址长度为一个字节，低４位ｂ幽。ｂ，ｂ。表示从设备的地址譬，Ｈａｒｔ协议规定了地址号的范围为Ｏ～１５位，在总线上最多只能挂１５台变送器。长掺式建缝长发必五令字节，交第一字节的羝６位及其惹连续豳个字节共３８缎棱成，由仪表唯一标识码的低３８位表示，由６位仪波制造厂商标识代号，８位仪表类型代码及２４位仪表序列号组成。使用长格式地址寻址，原理上在总线上所接变送器的数量可以不受，可根据通讯扫接频率、通讯介质、功耗等决定在总线上所挂交送稳的数量。地址第～字节的最商位ｂ，表示主设备地址位，ｂ，＝ｌ时表示第～主设备；ｂ，＝０对表示第二主设备，如：手持器。第一字节的ｂ。彼表示现场仪表的阵发允许位，醅＝ｌ辩表示臻场仪表兔诲阵发；ｂ。＝０器重表示现场搜裘不竞诲薄发，Ｈａｒｔ捺议羧定在总线上只允许一台交邀器以阵发方式通讯。命令号：表示现场仪表所要执行的功能，命令号的有效范围为０～２５５。字节长度：表示后续数据豹长度，表示Ｈａｒｔ峻的结束位置。响应弱：应答顿奄会长度惫两个字节翡响应字，第一字节衮示数据遥谲获态及现场仪寝命令执行结聚，当ｂ，＝ｌ时，数据通讯出错，后续位代表了错误类溅，如：奇／偶校验错，水平校验和错，数据帧错等；渴ｂｆ＝０时，袭示现场仪表命令筏行结果妖态，熬：鑫令来瓠行，愈令魏行毒绩，鑫令撬行警密。第二字节裳示现场仪表的工作状态，如：变量超限、模拟输出馋和、仪表误操作等，保证了现场仪表数据的可靠性及仪表工作的安众性。数据字节：表示与念令穗关豹数掇。校验帮；表示从定努符开始对繇霄字节送行雾躐搡彳乍运算，旃傈通讯数据无差错传送。２）Ｈａｒｔ帧编码Ｈａｒｔ椟骧８整舞一字节透露绽强，瓣每一字节黧上莛始垃，资／疆较验霞及１位停止位熬ｌｌ位传送，保证了对每个字节进行数攒传输同步。３）数据链路层服务Ｈａｒｔ块议采曩类似“令牌”方式访阕通讯链路，它不是在遁诹链路上缀环转发令蓐，只肖得到令薜的站点可鞋访闷链路，两怒采瘸设定定辩器拜重闻常数僚诞所挂设备能够访问链路。Ｈａｒｔ协议把链路上掰挂设备分为兰类：６重庆大士学位论文２Ｈａｒｔ耱汉及Ｈａｒｔ现场仪表！链路同步鹚ｌ链路同步鹞定界符地域她垃命令号字节长度数据字节晌瘟璃校验和鼗撵字节棱验鞠定彝符命令孽字节长度图２．３Ｈａｒｔ请求帧／应答帧格式Ｆｉｇｕｒｅ２．３ｔｈｅＦｏｒｍｍｏｆＲｅｑｕｅｓｔＦｒａｍｅ／ＡｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅＦｒａｍｅｏｆＨａｒｔ第一类为第一主设备，如：控制系统和第二主设备，如：警持器；第二类为从设备表示现场仪表按请求／应答方式进行数据通讯；第三类为阵发设备表示现场纹表哥良皴请求／应答方式数据逶谖，遮支持簿发凌酝淤阵发方式躅麓毪缝广撵数据，Ｈａｒｔ协议把阵发功能作为现场仪农的一种可选功能，设备联接拓扑结构网如图２，４所永。圈２。４Ｈａｒｔ通讯设备联接拓扑结构Ｆｉｇｕｒｅ２．４ｔｈｅＴｏｐｏｌｏｇｉｃａｌＳ艟ｊｅ粕∞ｏｆＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＩｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ通常Ｈａｒｔ协议按主／从方式通讯工，通讯由主设备发起，从设各先“听”后“答”，第～圭设备和第二主设备以襁月的优先权轮流访闷通讯链路，但设寇了不同酌定驿季ｆｌ寸藤常数戮辩正“死镁”，避免两个主设备露嚣访瓣链潞。当菜一生设备通讯结束后，需要酋先侦听载波，等待一段时间以确保另～主设备能够访阀通讯链路，蒋链路上有载波存在，该擞设备放弃使用链路；若定时时间溢出，该主设备可敬继续谤翊逶谖链爨。当逶谖链爨土存在黪发设冬跨，～主设备只鸯在阵发设备阵发给另一主设备通讯结束之后，方可访问通讯链路。为了保持网络的物理性能，以便能进行可靠的储号传输，网络配置需遵循以下准则。这些准则能允许的莱些组合和醚萋，但受数据链路层的约束又是不允许的，或者觚壹瀛电源蕊点来饕楚不链工终瀚。要素：如本规范其他部分所规定，网络由电缆、通信设备及日Ｅ通信设备组成。下列准则用于Ｈａｒｔ网络中要素的组食：重庆大学琰士学篷论文２Ｈａｒｔ协谈及｛｛ａｒｔ现场仪表准则ｌ：一个网络必须至少有一令低阻抗设备。连接到网络的所蠢设备的并联阻抗必籁程１７０－ｔ１００§葱爨之爨。懿鲞懿瓣络哭薅一个撩辍魏设备。准剩２：一个网络不麓蠢一个殴上鹃模撅信号发送竣备。准则３：程崴流电源、电缆长度计算以及噪声计算允许时，一个网络可以礴多达ｌ§个惑线设备灏ｌ令赣劲没舔。准裁４：只允诲鸯一个赣霸设备。准则５：要素组合遴按时，电缆长鹰必须在电缆长魔计算（绒蒲图解）所允ｔ年的嫩大傻。２。２。３应粥藩艨丽鼷执行主设备掰请求静禽令，Ｈａｒｔ漭议撼命令势受暹溺命令、常震命令及专用命令，通用命令袭示符合Ｈａｒｔ协议的现场仪表所必须执行的功能，在一定程霞上镣诞了瑷场铰表懿重操黪接，紫趱愈令袭示大多数瑷缓纹波瘊撬褥瓣魂裁，专震螽令袋示嚣缓纹表凝实瑰瓣骜豫凌戆，蘩：转惑器黪餐纯、过程辍雾、ＰＩＤ运算裳现就地控制。按功能又可把命令分为现场仪表管理命令，仪表变爨相关信息读麓命令，操终方法期关命令。１）瑗溺纹表餐攥念令获取蕊场仅袭静管璞信愚，懿：读墩役袭煎谁《造厂裔及设备鍪号，便表黪硬件、软件版本号，工位母，装配母，描述符（如说明仪表的安装位置），日期（如蔽验、安装缍护辩溜）。纹表懿轮谗溉缝等。２）役裘变量禳荚整爨读霉鑫令按设定单位返阐仪袭检测过程变爨，输出电流及百分数，对于多传感器变送器，挟行一次通诫，主设备可以获取麓多４个变鬃数值；读取传感器僖惑搬：传惑嚣露剜鼍，荤霞键璐稻竣袋麓；凌数变登麓惠麴：交薰罄整、变耋运鬓嚣数代码、豢稷藏围和阻鼹悠，可敬设宠或校正变邀嚣零点和量糕，设定交譬静隰愆霹闯常数及逡算方式如；线性运算、平方运算、歼方运算、按特定曲线进行运嚣处理等。３）操露方法稳荚愈令设定模拟电流网定输出进行回路测试，ｊｃ寸模拟电流输融零点和增益微调，仪表鑫渗鞭、自校夔簿。２．３Ｈａｒｔ现场仪表Ｈａｒｔ现场仪裹特点Ｈａｒｔ璇场纹袭，黄焱是簪籀仪表，颦篓予檄照瑾器熬纹袭。数字｛｛：楚瑗穗管２．３．１藐枝袭毙搂叛纹袭溺嚣精度更箍。交予Ｈａｒｔ遴蕊方式靛攀｜灭，爨多先逶豹功麓鼗重痰灾喾磺鼍：学整谂定２Ｈａｒｔ协议及Ｈａｒｔ溉场纹表赋予簿躯仪袭。这贱特点始下所述。数字逶穆方式馒瑷缓坟表蕊褥爨魏辩麴镑惠，程需要豹嚣亨攘凌窭。辩鸯鼙接惠可敬麓与遥疆量鸯笑戆传怠，铡翔王佼号，对测鬣豹籀述良及仪表的羹糕霸攀位；也可以是眨映现场仪袭本身状态的傣患，进而这然信息可以包括与维护衡＊的活动记蒙。麴，最近一次搽定夔聂凝。逡弱来鑫议裘零是熬激囊瀵患，壤褥或双袭耋动傀篱联系统或魏霹麓。以数字通信方式读测量值，遮健一台仪表（工作在多传感嚣模式下）可以提供一种以上的测量馕（例如，一螽质濑流量变送嚣，可将质爨流速、过程滠艘、密霾鞠基震繁滚囊鹃溅爨毽爰浃劐一条缀文串）。凌一定潼痰蕊壤蠹，莰袋暴晕孛单一黪趋势袋为可能。对于部分Ｈａｒｔ现场仪表，ＰＩＤ控制功能被嵌入变送器，变送器的输出赢接送至《执行器（不经过羧巷《嚣粒调节器），程现场影成闲嚣控到，凑正熨魂了分数澄裁。畿梭溺簸弱辩，霹竣捻套联璐役鬏翁运费获悉，竞袋缓蹲诊凝，簌瓣簿织了仪表维护佟戏，提商潦众性可以使用请求／应答戏猝发邋信方式。多数情况下，使用请靛／应答避信方式：Ｈａｒｔ现场搜裹缓成霖疆Ｈａｒｔ现场仪表，包括Ｈａｒｔ燮邀器和Ｈａｒｔ执行嚣。Ｈａｒｔ协议最初设计对藏是Ｈａｒｔ现场仪表的纂本电路通常包搔两部分：仪波卡和通傣网卡。通信网卡因奄滚邵嚣２．６Ｈａｒｔ餐髓铰表邀辫嚣稳霹意蛰Ｆｉｇｕｒｅ２，６ｔｈｅＣｉｒｃｕｉｔｏｆＨａｒｔＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔ鼙瓣要滚遘强数莛更耨速攀较莰懿疲弱中霹捷掰猝法遴落方式。２．３。２控毒《系统瓣簸入设螽一交送器，嚣羲Ｈａｒｔ协议瞧逡髑予竣龄浚器一执行嚣。慕鼷Ｈａｒｔ终议熬输出浚餐，麓予控裁系统簸警理绥护系绫嚣吉，霪要蕊蔻楚怒可教麸这些设餐获得完善瞧鑫诊断信息。覆予瓣络产菇瑟竣愈名，在瑷菇瓣叙述孛，缀卷被爨器为逡蘩紊。ＣＰＵ绽予逶售卡。鼹专之瀚慕蘩零嚣绞瑟，谈液卡瓣浚诗毽糕对穆感器模掇臻号熬袋群及采徉处理，包捂Ａ／Ｄ转换，滤波，线形化等，使用模拟输出时，还包括Ｄ／Ａ转换。艘示装鬈键被彀括在仪表卡上。检测两躐控制爨，经：；攮仪表卡到达邋信卡，其媳数字鼗攒巍接寒鑫通镶卡，嚣螽被撩输鬟Ｈａｒｔ懑信线藏上。搜袤卡实瑗致淡缒餐裁亿；遴信两卡使彼淡熊备Ｈａｒｔ遴信静麓力，慧察现Ｈａｒｔ瓒黼彼袭静标惑。重痰夫擎联士学霞埝文２Ｈａｒｔ按波及溉ｒｔ臻场纹表Ｈａｒｔ餐能仪袭的缀成原理辩予一个典受熬Ｈａｒｔ智熊仪表，其电路缀成一般毽旗滚潦模块、黪藜器接霉宅爨、＿是／珏转换懿魏、ＭＣＵ、鎏强输爨电路嚣Ｈａｒｔ遘癌电路簿，翔图２．６灏示。鼹体来说，电源模块的功能是将环路２４Ｖ电愿转换为＋３Ｖ戏者＋５Ｖ供电电压，貘纹袋馕掰；转黪器撩鞠瘸予怒斑藩瓣疆爨激聚，爨翔骥藤袋蠢毽滚驱凌，势显涛穗感黎瓣浚窭魏疆经逡当魏滤波嚣霉ｌ入蘩Ａ／Ｄ转换器魏貘撂输入接麓；Ａ／Ｄ转换部分对传感器输出的信号放大衙，转换为数字娥供ＭＣＵ使用；存储嚣巾可以存放备秘缎惑信息、校准参数等；Ｄ瓜辕出部分宠成电匪到坯鼹魄淹的转换；Ｈａｒｔ遥簧撬决矮子实瑷Ｈａｒｔ秘Ｉ谈魏溅屡豹实蕊；鼙片瓿＜燃）魁蕊整个鬻缝枝袭麴核心，褥调其余帮分静逡行，完成运舞、逶僚簿确熊。在Ｈａｒｔ协议镁能仪表的设计中，关键性的问题是必须解决低功耗问题。啦于Ｈａｒｔ遥谖协议臻爱，鸯士０，５掇麴寇浚叠热程繇鼹４～２０ｍｈ上，多｝显在诲多罄缝纹表中，都要求援謦惫淡至多霹爨稳歪３，９嫩，掰孩整个铰裹懿工俸泡滚努缀黢制在３．４ｍｈ以下。闲此谯电路设计中，各个部分均薅选用离集成度、低功耗器件。铡如霹跌逡爝ＬＩＮＥＡＲ公霹懿ＬＴＣｌ６６５或者ＭＡＸＩＭ公司的ＭＡＸ５４４１系列，实袋骆服输窭瑰戆；选择ＬＴＣｌ５２１系蘩等线瞧稳篷器癸瑗黩潦摸浚瓣功耱；蘑在Ａ／Ｄ部分，赠选择ＭＡＸｌ４００、ｌｔｃ２４１５等低秘耗、商精度静Ａ／Ｄ转换芯笄等。下面我褥禳搽戳上的分析，给出一种Ｈａｒｔ智能炎送器的设计方案，并对各部分电路功能进行简单翡遴骥ｌ？１。２．４设备描述（ＤＤ）Ｈａｒｔ耱议遂弱愈寺、卷蠲禽令褒一定程度上绦｛芷了城场仪波蛇譬搽佟控，设备攒遮ＤＤ（ＤｅｖｉｃｅＤｅｓｃｒｉｐｔｉｏａ）ｉ警缨蟪攒述了鬃场仪表熬努熬特瞧：变量，念令集，搡作方法魏：仪表校歪、模授输穗徽调、变爨关系、变量集合、入枫莽蕊等。它相当予ＯＳＩ参考互联横溅的顶层“用户层”，农嘉设备中类似于设备驱动程序，真爰辘实毽了纹袭嚣揉髂蛙，弱辩鞠解决了溪场役表与芰浚备开发熬稳互依羧关系，仪表瑟赫挟霞、耨黧铰表开发及生设备舞缀纛不影旗，圭设爸只鬟秀缀溺的版本或装入新型ＤＤ，如瞰升级打印机驱动糕序一样简单【６】。２。４。｛设备搓述语塞及设备攒述设备羧述语富（ＤＤＬ）是一静类缎子麓革瓣诗舞瓿编裁语富瓣正式谬畜，它嫠设备设计嚣能够完熬丽清晰描述患一台现场设器，必要通遗数字通信链鼹上的密口即Ｗ以了解这台现场设备的全貌。设备捺逑毽括存玫变量翡定义、撵令帮摄幸＃戴程，逐镪耩谶鬟在圭设备上箍供缭搛俸人员戆菜攀缀秘。１０重庚大学硕士学位论文２Ｈａｒｔ协议及Ｈａｒｔ现场仪表腑包括对可获取变量的描述，对仪表指令设置的攒述，对操作规程（如标定）静攒述，竣及主设蘩撵供给揉｛窜者（霜户）豹菜单结构静矮述。∞被譬成霹读豹文本形式，包括分别具有描述特性（“属性”溅“特性”）的项目（“对象”）表。变量（Ｖａｒｉａｂｌｅｓ）：任何现场设备中包含的数据项：被测量，操作参数，设备售惑。变量戆溪羧中包瑟交鬟翅予显示懿舔签帮特定熬数据类型。指令（Ｃｏｍｍａｎｄｓ）：设备能够接收的Ｈａｒｔ指令，指令踟它们的请求和响应数据段，以及执行响威代码定义。蔡擎（Ｍｅｎｕｓ）：提供给操作人员（特别怒携使用手持遁僖器操作人爨）的菜单，定义为由其它矮磊（交量，黧示，方法，予菜单）构成静裘。编辑显示（Ｅｄ｛ｔＤｉｓｐｌａｙｓ）：提供给操作人员（特别魁指使用手持通信器操作人员）的显示，定义为用于显示和／或编辑的变量表，以及在编辑之前躐之后执行戆矮疆（“方法”）。“方法”（Ｍｅｔｈｏｄｓ）：定义为主设备与现场设备以及主设备与操作人员之间相互作用的顺序，由主设备执行，完成对从设备的特定操作（例如，标定或重新设置量Ｃ缡程语言。采瘸“方法”时闲瓣可使用一个蠹置的丞数痒，这个函鼗瘁包括发送绘蕊场设备静指令，受监视酌响应，提供给搽作者豹显示信息，以变量（和其它对象）也可以用“数组”，“集合”和“关系”表达与调用它们的方式有关的功能相似性或关系。数攀，逻辑或条馋表达式被兔许在多耱簇瞧教定义中馒愿。由姥，露瞅撮据标准字典用于掇供惯用语的多语种翻译功能。它提供了以下优点：１）采用字典参考序号代替文本，缩短编译蜃的叻。２）霹立露联译凳凡穗语言。３）制造商之间使用的术语一致。奄Ｉ建趵是现场设冬设诗入炭瓣责任，您蠢：黄先将黪霹成ＤＤＬ“滚”文本形程），采耀ＡＮＳＩ及接收到的操作者镳盘输入信息。这些使“方法”能够正确处理错误和失败情况，如同厩确处理正常操作一样。“方法’’可以用于警告操作人员即将执行的操作可能怼系统产生受终蘧。当前条件对设备采淑不嗣处理（例如：组态参数或操作模式）。２．４．２创建设备描述式。源文本文件蹩设备规范的耋疆组成部分，斑为它的童羧可读性，同时明确描述设备细节。设计人员可以在ＤＤ中省略标准Ｈａｒｔ“通用”和“常用”数据和指令，面仅用“引入”代替。Ｈａｒｔ通信基金会逐为通用类型设备（压力，激度，液霞，浚爨各释纹表，撬行器等）开发了“可嚣搽作”ｏＤ。遮壁王｛睾謇在数藏不同供应商的同一类型设备使用的参数一致，采用的操作规程一致。重痰大±学茳埝文２Ｈａｒｔ蛰议及Ｈａｒｔ现场搜表髓鼹泌文本遴过“编译爨”攫黪，在缡译中∞文本被疆缨，用数娼取代标准关键词秘镄蜀语（使麓标准字热俸参考），生袋“绽译”域“二避潮”瀚接逑黟式；遮释文件被主誊乏备系统集成嚣僮掰。使用仿岚程序，设计者可以演示膈户接口，并熙在需霾时邋过编辑源文本文终逶嚣修改。（鞠凑孩粒拣摇字典，淡袋缀译器＿耧傍真程黪霹竣获Ｈａｒｔ熬衾鑫获褥，运些较磐是程ｌ黼黎容辍主运行瓣。）ＤＤＬ编麓者应该注意到，在ＤＤＬ中可以描述在Ｈａｒｔ协议规范的其它部分不允诲使耀黪帮努，毽怒炎似豹使爝应该避免。圈２．５舞发竣备接遴ＤＤＦｉｇｕｒｅ２．５ｌ醅ＥｘｐｌｏｉｔａｔｉｏｎＤｅｖｉｃｅＤｅｓｃｒｉｂｅＤＤ开发过程如图２。５所示，博先开发人员应详细了解仪液特性，然厝根据设鍪接述语密语法编麓鼯滚文传，势鞠搽准鞠一起缓译生成瓣二遴露《格式文馋黻供圭墩蘩或手簿器麴：ＲｏｓｅｍｏｕｎｔＨＨＴ２７５毽爨。２．４．３使闱设备攒述主设餐设计者的任务是编写用于勰释设备描述泌程序，生成可描述的屏幕显示，捺俸天燕器委秘Ｈａｒｔ獾令，特翱爱差设备系统麓较袋｛孛环穗。慧嚣褰之，这令翟净痤该麓够援供鞠筑定瓣全都激务，罨臀辩予～些应掰燕秘霹麓不嚣求究整的服务功能。这个解释程序，在最终的系统中避行时，作用于识别现场设铸的ＤＤ，辩予豁壤鞠凑孩（逶震裟鬻薅）秘繇壤文零字典熬必嚣静。一照这令逶羯瓣懿骢薅释簇露（翅采嚣簧遥有逡接程黟）被缭写襄灏试逶：ｉ霪，主设蒜设计誉的任努即究成。生成的系统应与任意设备连按逯幸予。在这种情况下，主设餐不嚣鼷针对姆测现场设备黝眦拷贝，因砸主设备能够提供至少适用与镊俺嚣凌浚备静蘩零鞠蹬麓，襄采辘秧至《这～煮，可瑷缱续下装褥稼熬嚣。农一些主设备舔绫中，一系鞭设备专震∞释豁准∞哥淤预先结合墩蕊一耪内部形式，用于更肖效的操作（例如，使用较少内襻）。这样的工作可能猩离线遴蓬连接纛疹（胃能东蕊壤土运行）竞泼，具髂步骤楚彀褥麓予设餐瓣专惩二逡裁溺，结合，缓译它｛｛、｛海瓣释程澎瑟霭骢形式。上述王终也可敬是镬线完藏黪，只１２重庆大学碳士学短论文２Ｉｔａｒｔ游滚及Ｈａｒｔ瑷场纹表要有新的ＤＤ被引入系统。２．４．４设静描述配置在主设备搡｛乍下，为了使特殊设嚣静现场设签功能得舞充分翡发挥，主设备需要获得相应的二进制ＤＤ。依据主设备的物理形式，ＤＤ可以通过拷贝软盘完成下装，下装时通过串口，域简单地接插识含叩的存储模块。在｛王黉～穆倍琵下，主设备系统豹嶷或者（或必滋嚣舞级避行黻务豹工程爨）需要持有相应的现场设备ＤＤ文件。热溅情况下，用户将寻求能够提供基本脯配置及其安装服务的供应商。然而，用户也应该有可能承担ＤＤ的蜜装工作，这要求主设备系统供应齑提供秘关设备和培堋。为摄傲箕他开发商觞秘给毒ｌ造裔秘用户，Ｈａｒｔ基金会受黉淀掰和瓣试合穰的ＤＤ建立档案，并且根据需要进行不定期的修改。～些仪表销售商也可以将囱已开发的ＤＤ赢按提供给最终用户。将来，当存储器价格和功耗均降低到可以接照的程凄，秘坡锈含在凌场滚骜内部莛霹辍皲到，魏聚楚这嚣，主竣蘩在蓄次与获设备连接时即可读到ＤＤ。这是一种趋势，因为这将完全消除主设备系统针对现场设备进行的升级。但是在目前，Ｈａｒｔ协议还不包括相戍的指令，实现上述目的的过程也将是缓慢的一可能会花费很多分镑宠成全部鞠的上载（从设备到主设餐）。（如果仅完成新设备类黧中∞薪增部分的上载愚翳一种可能实现的方案。）本章小结本毒分缮了Ｈａｒｔ稔谈豹将熹窝Ｈａｒｔ协议戆续擒模型，努掇了Ｈａｒｔ瑗场纹袭的特点和现场仪表的组成原理，最后论述了Ｈａｒｔ设备描述语言及设备描述的相关知识。重庆大学硕士学位论文３智辘艇力变送器３絮麓差莲变送器在讨论差压／愿力变送器之前，我们先对镏能变送器材个总体的认识。３．１智能变送器３．１．１智能变送器的功能和特点镶自＆变送器保持了常规变邀器稳定性高、体积小、结构简单、安装方便、采燹毫予传惑技术戆镜点，还送一步箍高了溅爨精疫，改善了滠疫褥瞧，扩震了量程比，采用数字技术增添了远程通信、自诊断衡能化功能，极大地满足了工业过程测墩对可靠性的更高要求。缨能变送器黪主要功能和特点毒：１）测量精度巅。智能交送器的测量精度鬻这标定量程的０。０７％，这怒常窥交送器濉以达到的。由于智能变送器内部使用数字技术取代了传统模拟技术来处理传感元件（如差动电容、压敏电阻电桥和差动变压器）输出的模拟信号，使之更好遗线瞧毒｜二，更好撬李｝偿瀑痉翳瑟交纯鹣影响，蠢嚣迸一步箍裹了变送嚣黪精度。２）较宽温度范阐的适应能力。智能变送器可同时测量变送器的温度，通过微处理器对变送器进行温度补偿，弗在很宽的漱度范围内保证变送器的测缀精度。３）更宽的量程魄。出于餐能变送嚣中传戆爨的输入竣出特性数据可以记录在其存储器中，赦交送器的量程眈可以徽镶非常大，最大量程眈可达４００：ｌ，而且精度高、重复性好。由于智能变送器具有较大的最程比，可减少订购变送器的规格品种。４）双寓数字遴镕。餐藐交送撩支抟Ｈａｒｔ遴信获议，嚣魏宅爵与癸部举搽器或出电流信号线上的数字信号完成的，而且在不影响变送器厩常工作的状态下实现变送器参数的读取秘写入。５）远程通信缀态。稠用手撩器或现场总线系统可远离传输、读取、最示和输入变邀器的全面工作信息和附加倍息，这些依息包括测量数据、工作组恣、自诊断等信息，这不仅满足了工业测潦现场的复杂蔡求和恶劣的环境，而且变送器可６）完善的自诊断功能。智能变送器内部的微处理器能对变送器本身的工作状态、输出信号进行连续监测，任何异常变化和故障均可以故障信息的形式通过手揉嚣鼹示窝擐警，并帮助运萼亍人员处理霸勰决随蓬，俸璎餐悲纹表的菇可靠性。提高了系统的可靠瞧和可用性。现场总线系统交换信息或存入记录组态信息。双向通信是通过叠加在４～２０ｍｈ输精确戆设置量程帮零患，无需试验稼定，弱予管理、方霞麓户。重庆大学硕士学位论文３智能压力变送器７）模拟用数字两种输出信息。智能变送器既可提供模拟４～２０ｍＡ信号，又可以提供具备通信能力的数字信号，在通信期间，不会出现模拟信号中断，以致给控制器的过程变量造成一个突发的干扰。除了正在执行量程调整，与智能变送器进行数字通信时将不会破坏４～２０ｍＡ信号的传送。这样不仅满足了今天的系统要求，更适应了未来全数字通信的发展要求，使它具有很强的生命力。８）输出可设定为恒流信号源。这～特点不仅可作为系统正确性检查的二次调校手段，而且还可以进行控制系统的动态模拟，检查控制系统的动作过程，为自动控制系统的调试带来方便。９）具有ＰＩＤ控制功能。ＰＩＤ功能纯属软件功能，在产品硬件上没有任何额外的开销，所以带ＰＩＤ功能的变送器同样可以在大量变送器的场合发挥作用，其价格并不比同档变送器贵。值得特别说明的是，带ＰＩＤ控制功能的变送器是现场总线仪表的雏形，一旦现场总线国际标准建立，智能变送器都将升级为现场总线仪表，所以说智能变送器是很有发展前途的仪表。智能变送器和常规变送器的功能与技术指标对比如表１．１所示。表１，１变送器的功能与技术指标Ｆｉｇｕｒｅｌ．１ｔｈｅＦｕｎｃｔｉｏｎａｎｄＴｅｃｈｎｉｑｕｅＩｎｄｅｘ变送器类型智能变送器常规变送器最大测量范围ｏ～４０ＭＰａ０～４０ＭＰａ最小测量范围０～５００ＭＰａ０～１０００Ｐａ量程比２０～４００２～１０精度一般为５：０．１％，最高为±０．０７５％最高为±０．２％环境温度一４０℃～＋８５℃一３０℃～＋７０℃介质温度一４０℃～＋１００℃一２０℃～＋８０℃温度影响０．０２％（１０Ｋ）０．１５％（１０Ｋ）输出信号模拟ＤＣ４～２０ｍＡ，数字通信信号模拟０Ｃ４～２０ｍＡ输出特性线性、平方根任意更改线性或平方根不可更改支持通讯协议Ｈａｒｔ不支持工作电压ＤＣｌｌ．５～４５ＶＤＣｌ２．５～３０Ｖ负载阻抗０～１５６０Ｑ０～８５００采用技术型式全数字技术模拟电子技术自诊断功能具备不具各重庆大学硬士学位论文３智能压力变送爨３．１．２智熊变送器的分类①按价格分类１）商稻餐能交送器与常痰交送嚣稽眈，高校交送器一觳疑传感器到电予线路都是重新设计的，它搬测量容室的特性方面花费的时间较多，它拥有大量用于温度和静聪补偿的数据，其工作范围较宽、精度离、性能好，似价格相对较漪。毫橙麓熊交送器逶鬻蠲在关缝豹场合，絮貔秘靛诗量。典黧产燕毒罗蘩蒙特的３０５１Ｃ、霍尼威尔的ＳＴ３０００／１００系列、福克斯波罗的８２０系列、哈特曼、布势恩的Ａｓ系列以及莫尔的ＸＴＣ。此类变送器的精度为±０．０７５％～±Ｏ．１％之间。２）中楼餐戆变送器倍，一般为主Ｏ．１％。中档智能变送器通常适用于非＊键的流量测量以及压力测擞，包括差压、表中拶智能变送爨的精度遇常为大多数模拟变送器的二压和绝压。典型产品有：罗斯蒙特１１５１ＳＭＡＲＴ增强烈、霍尼威尔ＳＴ３０００／６００系列、毒墓支蘩波爹８６０系羁、煲嗣ＢＣＮ（ＰＴＣ）、ＡＢＢ袁特一黎勃懿瑟系列秘ｓ融Ｒ豹ＬＤ３０１等。３）低梢智能变送器低档智能交送器通常是原有常规模拟变送器的改烈产混。模攒交送器豹一次聪力（差压）传感器部分是嘏鲞可靠豹。戮此大多数变邀嚣制造厂都搬注意力集中夜二次电子线鼹的开发研究上，低档餐熊发送器是将琢有模拟变送器中的模拟电子线路板拔去，换上带有微处理器的智能电子线路板，从而改善了变送器的测量精度，增加了其技术性能。｛莲挡麓辘变送器豹绘糖与霉褒模羧变送器鞠姿，又吴毒罄缝交送器懿一般饶点，如远程通信、温度补偿等。它具脊较高的性自＆／价格比，主骚用于变送器装在危险区域或人员较难接ｊ聒的位置而对变送器的精度要求不太高的应用场合。媳型产鑫有：罗疑蒙特１１５１ＳＭｈＲＴ改进型、镬是藏尔ＳＴ３０００／９００系列、横河Ｕｎｉ△ＭａｒｋＩＩ／ｃ嘶戬及富±静怼Ｘ—１２Ｓ等。②按罗马数字分类按传统的罗马数字分类为：四线制变送器一般为ＩＩ型；两线制变送器一般为漤墅：霞黧怒将来豹瑷绥慧线交送嚣麓定为Ⅳ型；邸么智麓交送黎帮有模羧蕊号又有数字依号，应为ＩＩＩ裂半，即它处于模拟仪表和数字仪表之间，也是一个半数字仪表。此分类方法不怒国家规定的，也没有权威资料作为依据，完全是为区分磊耱纷纭豹交送器，给餐缝变送器在类型上攫定麓一个烩当豹位饕。③按通信协议分类目前比较流行的智能变送器通信协议主要有二种，即Ｈａｒｔ协议和ＤＥ协议。于是，就出现了按通信协议的分类方法。把遵守Ｈａｒｔ协议的智熊变送器或仪淡称为Ｈａｒｔ表：恕遵守琵协议黪餐琵交送器或仪表称为麓表。重庆大学硕士学位论文３餐蘸骶宠蹙送器１）Ｈａｒｔ谗议在瑷场总线酥糖溻来致我４～２０ｎｈ信号方箴豹过渡辩嬲，麴秘考虑数字遴蓿与４～２０ｍＡ信号的滚释，罗新蒙特开发了Ｈａｒｔ协议，世界上融有８０多家公司褥意采用Ｈａｒｔ协议，越中包括ＡＢＢ、莫尔、ＳＭＡＲ、西门子等。２）隧爨议雌协议题由霍凰威尔公司开发的数字增濒（ＤｉｇｉｔＥｎｈａｎｃｅｄ）协议。数字信号是荤独传递的，当燮邀器在穰撅方式一Ｆ使用对，若手挎终端与交送器送倍，粥必须要中麟模拟输凄。潍协议键耀一个２２０ｂｐｓ躲低频瞧滚躲；申。数据爆浮点率行形式送入标壤袋绞缝，信号傻蘧掰个猿立翡邀流辣洚４ｍＡ翱２嵇拜ｌ轰之黧瓣瓢路滚流来进行通信。因此，猩进行数字通信时，回路电流值不代袭测量值。所有数据采矮浮点格式，藐广攒方式在禄准双绞绞上避行传送，数字穰斌搜交送秣撩号熊受与攒叛穰号褪关黪予撬彩稳，狡疆据麓。７交邀嚣蘩号戆爱豢鼹蜀嘉毪强ｌ。３．２麓压变送器的现状和进展Ｓ．２．１概述熬压变送器（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ隆ｅｓｓｕｒｅＴｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ，戳－Ｆ简称ＤＰＴ）怒雳求检测生产避程运行中滚体热滚薰、麓丞、莲力、渡经、密凄等参数憨现蛲搜表，毽它直接与被测介质糨接触，所以缀常在高温、低温、腐蚀、搬动、冲击、辐射等恶劣环境中运耄亍，激爱盘予工艺流程貔大登偬、复杂稼及诗冀辍集鼗笈铡翡寝籍，因此对变送器的精确臆、长期稳定性、可靠饿铎均有很高的嚣求。从簪鲻耩发鬣、笨重的大健移（几个ｒａｍ）零锻浮予式蓑援诗，到ｓｏ零彳弋体织大、结秘复杂、茸纛瞧差、饕发低靛力平餐式ＤＰＴ。裂Ｔ７０年代，随饕技术戆发震，敷蕊了第３霞微位穆（小予０。ｉｎｍ）迄予式变送器。经遗了凡十年魏浚震掰程工，新～代ＤＰＴ结构简单、体积小、精度高、埘靠性好。敏艨元件主癸有电容式、扩散穗茂、龟感式镣。进入９ｅ年代，盘于电子技术、计算机技术的高速发展以及徽电子祝棱按零镲ｉｃｒｏ快速发展。３。２．２ＥｌｅｃｔｒｏＭｅｃｈａｎｉ－ｃａ］Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ麓熬辇Ｅ瓣）瓣毽残，使ＤＰＴ越微越小，功髓也越来越强，惩向微型化、高精度、鬻能化、数字化方向ＤＰＴ枣场规模ＤＰＴ在鸯劾诧议褒领域蓑震较翠，５０年代就迸入褥始穰王篷应稻，然两纛弱７０年始才有很大发展，其后快速增长。由于ＤＰＴ应用范阉广，用龌大，所以当前溪外ＤＰＴ涮造厂魄特嗣多。较肖竞争力懿ＤＰＴ翩选厂蠢美港Ｒｏｓｅｍｏｕｎｔ公霹，鼓毫容式搀惑器为主酾１１５１系列鞠３０５１系菇ＤＰＴ；美强Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ公蠲，良扩散磋懿含传感器为主潞ＳＴ３０００／孽００系辫ＤＰＴ：嚣零Ｙｏｋｏｇａｗａ公司，淡零磊麓谮垂痰丈学磺士擘篷论文３磐能压力燮送器振式传感器为主的ＥＪＡ系列ＤＰＴ；日本Ｆｕｊｉ公司的硅微电容传艨器为主的ＦＣＸ系捌ＤＰＴ；美闺Ｆｏｘｂｏｒｏ公霹扩教毽式传感器魏８４０／８６０系列ＤＰＴ零曩多鑫硅嚣态传戆器戆Ｉ／ＡＳ系舞ＤＰＴ｛法匿ＥｔｓａｇＢａｉｌｅｙ公司电感式ＰＴＳ系戮Ｄ鞭：荚蓬ＡＢＢＫｅｎｔ～Ｔａｙｌｏｒ公司浮动双电感倦感器６００Ｔ系列ＤＰＴ；德围ＳＩＥＭＥＮＳ公闭的扩散硅式ＴＭＦ系列ＤＰＴ；德国Ｅｎｄｒｅｓｓ＋Ｈａｕｓｅｒ公司陶瓷电容式ＰＭＣ／ＰＭＤ系列ＤＰＴ；英国ＭＯＯＲＥ公霹双穗逛容式ＸＴＣ系戮ＤＦＴ等。我国ＤＰＴ起步相辩较晚些。由予我罾工渡基础褶对落后，岛主开发徽位移一电子式ＤＰＴ较为成功的疵业较少，大多采取了引：ｉ｛￡技术或合资缀装生产为主。如疆安纹表厂、ｊ￡京远东仪表厂在弱年｛弋，上海自渤建仪表一厂在驰年代初，均鼓美匿Ｒｏｓｅｍｏｕｎｔ公司葶｜避１１５１系戮奄客式Ｄ双。１９９５年疆ｊ｜｜饺表集丞因翊仪表七厂与日本Ｙｏｋｏｇａｗａ引进合资ＥＪＡ系列ＤＰＴ。上海光华仪表厂依靠自己力凝于１９８１年成功开发了相当予ｔ１５１系列的ＣＥＣ系列电容式ＤＰＴ。上海光华仪表厂不仅麓生产鬻撬ＤＰＴ，嚣虱楚国蠹难一穗燕产蓊会菝惑站要求獒ＣＥＣ（Ｈ）系舞禳安会缀ＤＰＴ。（国外也仅有少数企业能生产禳缀ＤＰＴ，如Ｒｏｓｅｍｏｕｎｔ公司的１１５２／１１５３系列核级ＤＰＴ｛ＥｌａｇＢａｉｌｅｙ公司的ＢＩＢＬＯＣ系列核级ＤＰＴ）。３。２。３应鞠领域ＤＰＴ戍愿范匿较广，量雳量毽大，魏火力发电潞，，梭毫菇（一痊３００ｍＷ嚷站就需几百台ＤＰＴ）、石油、化工、造纸、食品、纺织，冶金等行业都有大量应用。各行各业对ＤＰＴ的要求也宥艇不同，如魄力行业所需的ＤＰＴ要求能耐离静噩，化工、石往行避掰需静Ｄ嚣要求能辩囊镶，麓袈行鼗所鬻变送器要求态潦整滚薄等簿。数核电行姚鼷求最高，除要求较好的常规性能（如大子１８个月的长期稳定）外，述需有很好的耐辐照、抗地震、耐蒸气黼温等【９】。３．２。４发鼹羲蠢随着溉代化工监静发震，鑫动豫赢统不繇携大黧车艺帮复杂佬，靛遘去敷爱产过程运行的稳定性为目的转变为今天大规模集中荦口最佳化控制，加上应用领域的扩展，对麓愿变送器提战毽来越高的鼹求。具体黼富就是高精殿，对测量对氖和使焉琢境的逶庭甓强，巾壅蘧，安装维护蓠霞，兔其是可靠夔赢，窭茭交送器毪能的稳定Ｗ靠将关系副熬个自动化系统的可靠和安全。新型的麓隧变送器就怒为了满足这样的要求而研制的１）餐畿式交送器餐篷式差垂变送器不再豫漾来鄂稃仅投跫将被穗工艺参数转换成标准信号的仪表，它还具有遥控操｛乍、Ａ／Ｄ转换、舀诊断等功鼹，海蕾桅一电一仪～体化方向发展。采用燮合传惑器耧技术将差压、静难、温度传感器集成在劂～半导体芯片上，显著减少了褒送器魏游度帮骜压误差，耩度夫大摄褒。在溺量耩度要求囊麓系统重褒太学颈七学建论文３智戆艇力变送器中，如用于流量计鬃回路中的变送嚣，其精确度对计量结聚准确与否鸯相当大的影螭，缓耀智能式变送器楚攫霄必瑟鹣。２）囱舔积小鬓纯方翔发袋一般麓筮交遴器，俸积鞍大，纛褥笨重，褒殇安装时要附加支撑才能囝定。现在麓雁变送器正朝麓小型化方向发展。在变送器中搜爱经过稳定楚遴鼹鬟娥邀鼹鼹感爨，健之魏戆稳定、舔软，』、，霹以鬟接安装疰溅羹餐遵上，疑方镬又节约了蜜装费麓。３）数字信号变遴器目前，过稷工业控制仪袭中已基本确立了４ｒ一２０ｍＡ直流电流的横｝ｌ｝信号传送标准。髓蕾辙桃控制系统的发展，一方聪建立了数字信号接嗣，另一方囊辩数字臻号徐交豹变邂器褥疆寝凝麴雯袁羽蛋袋３．３智能差压变送器的工作原理压力变遴器蹩连续生产遂纛囊韵亿中避羧检测耱控制系统熬蓬要经袋部分。英｛擘薅ｌ是蛰歪力等较溺工艺参数转羧袋稳建魏电（气）绞一标壤绩号，熬囊褥藏信号送至其它单元以实现对上述工蘸参数的自动梭测或自渤调节。智能愿力变送器缕聿句如燃３．１嬲示。露蕊１）检测、变换部分点燃３．１智能压力变遴器结构方糨蝌Ｆｉｇｕｒｅ３．｛ｔｈｅＳｔｒｕｃｔｕｒｅＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔＰｒｅｓｓｕｒｅＴｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ其中敏感元件的作用是将被测工艺参数转换成电信号，目前主要采用扩散硅式鞠静惫激容式瓣力僚潦器。冀上静邀电褰整镄懑器其凌鞠凳强３。２。被测魅力争ｌ、魏分裁燕予发鑫薄个隔离膜片上，通过硅油将压力传送到测量膜砖‘。该测量膜片由众属薄片制成，作为蓑动霹变电容鲍灞动电极，农嚣边压力差鹣传腰下可发表位移一定爨鞭恋。在弱爨貘垮友考毒嚣个垒１《嚣固定龟投。当测量蒺嚣淘一遗鼗箍霹孪，它与掰个露定电极闯的电容一个增大一个减小，通遥ｇｌ出线测蠡这两个魄密静变化便萄翔ｉｌ妻差莲的数傻。扩箴醚式压力接黪糕凳强３，３。测量敏感元佟隽爨迭嚣支涎薤拜，在越梅擎鑫蘸鼷冀鼹上下瓣嚣出臻压蓑ｇ亨貘靖癍嫠产墅应力。疰压力Ｐｌ、豫律溪下魄携窭重痰大学硕士学位论文３智能蕊力变送器现不平衡，输出一个正比予压力变化酶电压髂号。调节单元能功筑是把传惑器输出豹徽弱模羧信号调节藏计算税上求豹信号电平，并且经Ａ／Ｄ转换器件转换成数字量输入微处理机中。窀整萼ｌ出缝焊接整鲥麓Ｐｔ图３．２电容式差压传感器结构原理Ｆｉｇｕｒｅ３。２ｔｈｅＳｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆＣａｐａｃｉｔｙ图３．３扩散硅式压力传感器结构原理图Ｆｉｇｕｒｅ３＋３ｔｈｅＳｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆＤｉｆｆｕｓｉｏｎＳｉｌｉｃｏｎＭｏｄｅＭｏｄｅ２）微处理器部分从总体上而亩，微处理器的作用是对变聪器的各功能模块进行管理。借助于微处理器（计算机）的判叛、记一｝己、运算功熊，可以实瑰许多处理功能：检测部分线筏亿，量程重涌与转换，零杰调整，阻懋嚣尊闻设定，巍诊断茅霹逶讯镶。徽处理器还控制Ｄ／Ａ模块、显示驱动模块并驱动数字通讯器等。而只读存储器用于存放组悫数据、测头线性化数据和爨程常数。３）羧爨帮分出于目前国内外均规定了过程控制系统瓣标准模拟信号电流为直流（ＤＣ）４～２０ｍＡ，电压信号为１～５Ｖ。敞ＣＰＵ处理输出的数字墩测量信号需缀Ｄ／Ａ转换成（ＤＣ）４～２０ｍＡ模羧基输出；隧蓑技术的不凝发震，过程控铡系统实瑰数字化已是必然趋势。现处予模熬、数字信号并存的时麓。敖现有豹智链压力交落器除输出模拟量外还必须有数字量输出的功能。此外，在通讯中也涉及数字量问题，这一切都有赖于数字通讯器（调制懈调器）来进行。４）远传遥诿器帮分邀传通讯器供使用者与压力变送器之间通讯之用。其撒上功能为：校正变送器的零位和测量量程；遥控调整＇故定值：显示变送器参数。搬攘罄戆压力变送器的各主黉维成部分及蔟功能，嚏魏可褥塞其基零工作原理：生产过程的压力信号作用予变送器测量蠢测量膜片，膜片产生位移辫通过转重交大学琰士擎燕论交３餐整嚣力燮遴器挨戡搀翻蝴趣魄鼹转羧戏瞧摸撼镶姆，褥经Ａ／Ｄ转换为数字楼譬送入ＣＰＵ溅行处理；处理聪黪数字髅罨分薅路；一路遴过Ｄ／Ａ转换受（ＤＣ）４～２０ｍＡ辕趣；另～路经数字逶承器遴窝鼗字祭母。猩需攫进行远传遥控时，其要将远传通讯器遴接在交送黼输出（ＤＣ）４～２０ｍＡ溺终豹任蠢端点上，帮黢避行滔滔、诊凝葶鬟设定调憋。３。４智髓鹾秀变送嚣的溪差修正３．４．１彩晌变送器精度的因素｛）瀵瘦谖燕楚蓑淤静毫逛餐蔑蕊力餐蕃嚣磊喜，蠢予萁满予络稼鼙薅漤器，燕之慕鬟怼称测爨塑结构，故猩一般应用场合对其精度影响被小，可以忽略不计。硅扩敝式联力传感器属于物性粼传感器，虽然因其高灵敏艘及简单的锵构简获褥了广”摄藤溪著戴为愿力蕊惑器舞笈曩蕊势之一。毽｛垫雾在蓉溢交我茇熬严蓬缺点，困黼在繁建中必缓消豫温凄变化造残豹误麓。温度对硅扩散式压力传感器的影响生要是造成零点温漂和浞敏度温漂。零点瀑漂是嘉于铸惑器感器膜片土扩教勰器嚷阻袭其激发羚牲不一黢撼产生，澍船则褒瑗夤交送嚣黪零，豢瓣簿遵灌凄静变纯蒋交往。楚镦度澄漂爨ｉｊ是备窀辍条游添疆系数涟潺廉变纯不～致浚残，黠争｝淡耀必交遴嚣黜输黯特挂黼蟪瓣裁率是溆凌鹣缀数。鼢黪嚣误差静鼷误差怒指稳菠腻式变送器中游压变他对麓压输出静静晌。对予糕动静电电容戏蘧力传感器，强为是两徽蒺《塞结构，剿瓣测燕室不群麓巷ｌ造褥完全楚抟。爨黠羧捷霞爨量塞上熬势嚣必然会砖蓑造成影镌，一般愤撼下遥过提裔潮造蕊工精度求尽量疆，ｌ、静悉误差，没肖其它有效憨补嫠办法。对硅扩散式压力传感嚣有关研究表明，静压＿擞罄影响交遴器的零点输出，黼辩交送嚣鹣灵敏度影确粥《忽貉不诗。３，４，２溢瘦积籍嚣浚蓑戆簿决捺麓１）硬件补偿硬件补偿生要针对溆度误差且避用于硅扩散擞压力传感器。即通过在传感器癌号壅豁上采联蘩藏，魄絮逮疆悫辫顿电褥、葶鞋麓遮藏电籍避蟹睾｝耧、采攒电戳辩终避褥替绥等。邃释替偿方法蔽簌～定翡瓣量稳溪其毫｛｝楼羧渠，不逶食鬻鼹压力变邀黻测量范鼹变础很大的应魁特点；并且熬牵ｂ偿效暴受孙偿元｛牛本巍温度特性的影响，圆此成照上具有很大黝竭限性。２）簌撵蛰髅２ｌ重庆走学琰士学煎论文３蓉藐糕力燮送器隧整滕力变送嚣走向智能化，计嚣机技术；｝ｆｌ谈差补偿技术的结合使褥谯糖能基力变送器孛应瘸较释替嫠袋毙可缝。敦静羚绥就是逮过安验方法获褥囊送器瀑度谈藏帮静蘧误羞静蠢关数据，并且遴过一定的数学手段转羧为｛｝缕鼗舔存入变送器ｌ：ｉｑＥＥＰＲＯＭ中，变送器在现场腹用时测量麓压、静压及测缀室的环境濑度信号，袋撵遨整偿号葶羹一定瓣豁法，受送嚣拣霹激麸ＥＥＰＲＯＭ孛获褥蛰臻数豢安溪宠誉熬餐偻簌嚣输窭准确瓣嚣豢绪采。软件补偿方法之予硬件补偿敷有鼹大的爱活饿、适用性并能充分发挥计辫机鲍运舞、刿龋与记忆功能，也能充分剿用误麓毒ｂ髅理论的缀辨礤究成果。因戴智戆垂力发鼹方岛是袋臻软转方法实现漩差季｝鬣。较ｌ孛｛｝谣应餍了当今技术发惩豹热点之一一多传感器羧术。帮在交送嚣静硷测部分应用多个传感器分别测量麓雁、静压和环境温度。这种从不同传感器融合、褰藏臻惑瓣方法鸯劲予熬决毒关强凌怒专鬟瓣摸凝弱慧，蒡露握麓攫ｌ量麓壤，这稔之瓷多转黪器敲台法。３．４．３应用中面临的问题在餐§％压力交送器中应用软传｛ｂ偿按术（获驳幸｝偿数壤）蕊｝瞄着魏德在蕊静送德滋下内莲力变送器撩糖差莲蔫号鹣实嚣瓣题。瓒谂主蠢鞋下两转方法来秘步解决遮个阏题。１）采用聪螽压力源施加压力信号。采爱褥套压力添分澍在交遴嚣静蠢繇毯力羧藏熬送力嵇号，剿鬟嚣藤力德学懿差壤获缮在衰静疆滂滋下弱蓑悉绩譬。零漩已农实践孛获痰鼹。毽辩予离赣凌的交遴器而吉，因滕力源的精度有限从而造成静聪信号的波动，其量值可能已超过欲施翘戆差压傣譬，颡ｊ鞋：必须对疆力源采取糕纯掺施提嶷其精度。２≥爨麓不阉豹垂力源一个糟米提供静压髂号箍努一个鲻提供敬代聪信号，然瑟采取疆力纛藤形式，实现在礴静压情况下获橼差压信垮。３。蠢照容式压秀銮送器线褴补偿电爨努毫蓐３．５．１补偿电路原理激１１５１电容式暴力炎送嚣必爨，其敏感缀ｌ孛（印ｓ室）如黧３．４耩零，程不考虑与输入基力嚣荧熬黎教邀漤辩，测量零分豹缀毽棰霾鲡强３．５搿示，毅溅压力经法兰、接头俘用在敏感组律６塞诱侧隔离膜片上，通过硅油将压力传绘灏量膜片。由设计和工慧保诞了测鬣膜片产生的僚移（Ａｄ）与所加的愿力变化霪（ＡＰ）藏菱玩：矗靠＝Ｋ１．，ＳＰ（３。１）重庆大学硕±学位论文３智能惩力变送器鹜３．４Ｆｉｇｕｒｅ３．４ｔｈｅ６室６Ｒｏｏｍ而测量膜片的位移改变了可动极板与两侧固定极板的间距，从而引起固定极叛与嚣翻可凌投援之润电容量戆变往。楚荸攘譬蘩下：型■互Ｐ■互卜一措瑟３．５溅量邦努框图Ｆｉｇｕｒｅ３．５ｔｈｅＰａｒｔｏｆＳｕｒｖｅｙＰＬ：低压侧臌力：ＰＨ：高压侧压力；Ｃａ：毫压餐缀叛舞电容；Ａ：有效面积；Ｋ２：常数（＝ｌ／ｄ０）；ＣＬ：羝歪铡援教麓电容；ｅ：硅油介电常数；Ｋｌ：结构系数；ｄｅ：匿定极扳与测量膜片麓瓣裙始阕距；溺ＰＨ＝ＰＬ时，ｃ一２ｑ２ｉ面ｅ－Ａ（３。２）一譬・』ＣＬ（３．３）２：’ｄ“‘ｏ—“－“…Ａ“—ｄ—重庆大学硕士学位论文３智能压力变送器取鱼二刍：ＣＬ＋ＣＨ—Ａｄ——ｌ——占・彳占・４ｄｏ—Ａｄｓ．Ａｄｏ＋Ａｄｓ．ＡＫ．．Ａｄ２（３．４）ｄｏｄｏ—Ａｄｄｏ＋ａｄ将式（３．１）代入（３．４）得拿阜：墨．足：．廿１２（３．５）‘Ｃ￡＋ＣⅣ由式（３．５）可知，下一步的转换电路的作用是将测量部分的电容差与电容和的比值变化线性地转换成测量电流（Ａｉｓ），再经放大电路，输出４－２０ｍＡ的ＤＣ标准电流信号。转换电路的原理框图如图３．６所示。￡§二￡盟图３．６转换部分框图Ｆｉｇｕｒｅ３．６ｔｈｅＰａｒｔｏｆＣｏｎｖｅｒｓｉｏｎ转换部分的核心电路是振荡控制放大电路（如图３．７所示），它的作用就是将丢ｌ差｝一虬，该电路由ＩＣｌ线性电路、基准电压Ｅｓ、基准电阻心、ＲＴ，＆、Ｒ９以及振荡器（ＯＳ）、解调器（Ｄｌ—Ｄ４）组成。线路分析：Ａ点：ＩＬ＋１７－１９＝０ＩＬ＝１９一１７（３．６）Ｂ点：１６一ＩＨ—Ｉｓ＝０ＩＨ＝１６－１８（３．７）上式中，Ｉ。：流经低压侧电容ＣＬ的电流。流经路线为五２一Ｒ７／／Ｒ９寸ｃ＂一ｑ＿Ｄｌ一正：ＩＨ：流经高压侧电容ＣＨ的电流。流经路线为五＿Ｄ４一ｃⅣ一ｃ１７啼Ｒ６／／Ｒ８寸７１０；１７：流经Ｒ７的电流；１６：流经的Ｒ６电流：１９：流经的Ｒ９电流：１８：流经的Ｒ８电流：重庆太学硕士学霞论文３整戆压力变送器强３，７撂演控制敷丈器Ｆｉｇｕｒｅ３．７ｔｈｅＭｏｎｏｆｉｅｒ并Ｒ６＝Ｒ８：ＲＴ＝Ｒｇ；Ｖ３＝Ｖ２；将（３．６）与（３，７）相加得：ｔＬ＋Ｉｖ．＝毛母文々善一学÷半一乏嘶等等喝函兔ｌ。÷｜＃＝Ｕ・搿・ｃ。七珏・棼・ｅＮ＝Ｕ・群霹￡＋％）＝Ｋ３嚣娜粉丧而△，ｓ。屯一如＝ｃ，‘甜（ｃｔ．－ＣＨ）＝墨夏ｅＬ了－百ｃＨ上式中，Ｕ一露为激励电压与频率之积，△矗电流麸ｃｌｌ上取襻。将式（３。１１）代入式（３．５），则Ｋｔ＋Ｘｔ，Ｋ３ｔ醚＝缱ｓ慨８）（３．９）（３．１０）（３．１１）（３，１２）重庆大学硕士学位论文３智能压力变送器ｕ。经放大控制后，输出的４－２０ｍＡ电流信号与输入压力△Ｐ成线性关系，如图３．８实线所示。但在实际情况下，敏感部件高、低压侧电容会含有与输入压力无关的杂散电容，此时：丽一瓦ｉｉ同百石习电容差一［Ｃ。＋ｃ。卜【ｃ。＋ｃ。］图３．８输出特性Ｆｉｇｕｒｅ３．８ｔｈｅＯｕｔｐｕｔＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ式中ＣＬＯ、ＣＨＯ分别为低、高压侧的杂散电容，当输入压力变化时为常数。由于６室结构、参数对称，可设ＣＬＯ＝ＣＨＯ＝ＣＳ，此时：燮：鱼二刍电容和ｑ＋ＣＨ＋２ｃｓ此时△９与虿专耘不成线性关系，经转换电路输出的电流与△９的关系曲线如图３．８中的虚线所示。为此，采用增加线性补偿的振荡控制放大电路（如图３．９所示），达到消除Ｃｓ引起的非线性误差的目的。电路的设计思想是使Ａ／ｓ８虿—Ｃ．乏Ｌ－忑ｉ．．．Ｈ，其中。Ｍ为一个可调的电容量，用ＣＭ去抵消２Ｃｓ的杂散电容量，当．ＣＭ＋２Ｃｓ＝０时，使△，ｓ＊三五苦ｏｃＡｄｏ：△Ｐ。带线性补偿的振荡控制放大电路是在图３・７的电路中加入Ｄｌｎ、Ｄｑ、Ｄ７４、Ｄ２３、Ｄ２２、Ｃ３组成的补偿环节。重痰大学硕士学位论文３智笼压力变遴纂图３．９有线性补偿的振荡控制放大器Ｆｉｇｕｒｅ３．９ｔｈｅＭｏｎｏｆｉｅｒＰａｒｔｉｃｉｐａｔｉｎｇｏｆＬｉｎｅａｒＯｆｆｓｅｔ分析如下：Ｃ点：Ｉｉ—１２一ＩＬ＝ＯＩＬ＝１１一１２１２＝１１一ＩｕＦ点：Ｉｉ＋ｌｌ—ＩＬ＝Ｏ１２＝１３－ｈ。‘。ＩＬ—ｌｌ—１３＋强Ｄ点：ｌＨ＋１６－ｂ＝ＯＩＨ＝１７－１６１６＝ＩＴ－－ＩＨＧ点：ＩＳ—ｈ—１６＝０１６＝ｌｓ０４７．Ｉｔ｛＝１７一Ｉｓ＋ｈＩＬ＋ＩＨ＝１１－－１３十１４＋１７－１５＋１４＝Ｉｉ－－１３＋１７－－１５十２１４而，。＝堡Ｒ２２＋１２・Ｒ∞：亟二＆！：塾．垫二§２：塾Ｒ２４Ｒ２４Ｒ２４＝硪Ｒ２２ｔ如－ＩＨ＋五一ｊ：）（３．１３）ｆ３．１４）（３．１５）（３。１８）（３．１７）（３．１８）（３。１９）（３．２０）（３．２１）（３．２２）重庆大学硬士学位论文３智缝压力交送器。．。Ｒ２２∞Ｒ２３莰入忒（３．２１），麴缨整理嚣：”铲”卜摧彤甜‘ＣＬ＋Ｕ．ｗ．岛一鬻Ｒ２４川呵ｃ卅懂印訾Ｒ“（３＋２３）上式与式（３．８）对照，得：岸，＝ｕ伊ｐ十％一丽２Ｃ３‘Ｒ２４］．・。扩一万７丽Ｋ３Ｑ＋％一栽氛ｌ§＝ＩＬ—ｆ：（３．２４）（３。２§）Ｈ。Ｕ・露≮Ｌ—ＣＨ、（３。２６）令箍＝ｃ“，姿调整霖舶邀霞器，镬％＝２Ｇ辩，实瑰了Ⅳ。《！￡＝！ｇ芘Ａｄ。ｃ６Ｐ。１ＣＬ＋Ｃｎ．～瓦２Ｃ丽３＂Ｒ２４圣熊二鱼！一一ＣＬ七ＣＨ由出上推导分析可知：１）测量部分因杂散电容Ｇ引起的非线性误差可由线性补偿电路消除；２）Ｒ。为单嗣瓷介电位器，调整方便、简单，调羧效果稳定可靠；３）｛｝偿蚕蕊阂豹诗算：邈晨：。为２０Ｋ魄位器、Ｒ２２＊Ｒ２３＝１０Ｋｆｌ、Ｇ＝５６ｐｆ辩：ＣＭ＝震２“Ｃ３＋＂２ＲＲ２４２２，ｉ＝］”算，Ｒ２４电位器为最大值时，ｃ｜ｌｆ（ｕｇ）＝５６ｐｆ，而重庆大学硕士学位论文３蟹能压力燮送器Ｃｕ＝２Ｇ，所出Ｃｓ（ｕＭｌ＿２８ｐｆ。即最大可消除的杂散电容约为２８ｐｆ。在实际测试中袋明，杂教奄签～觳魏在１５ｐｆ左套。４）为减少溢度附加误麓，电路的元件必须严格筛选老化，参数黩配，保证补偿精度。３．５。２补偿范围的扩鼹在实黢中，有些敏黪部｛孛蠢瑗上强形静菲线梅误差，这辩上述｛｝偿电爨不能将其消除，经过试验、计算验证，有人提出将图３．ｇ电路中的Ｄ９、ＤＩＯ两只二极管反向安装，实现补偿弱的的方法，扩展了非线性补偿的范围【ｌ…。３．６智能压力变送器数据融合技术分析３．６．１理论基础智能联力变送器采翊传感器采样信号。通常传感嚣存在交叉灵敏度，表现在传感器的输出值不单决定予一个参鬣，当其谴参餐交诧露，输蠢德也要发生变仡。例如一个腰力（差）传感器，当压力（麓）参量恒定而溺度或静压参量变化时，其输出值也发生改变，那么这个压力（差）传感器就存在有对温度或对静压参量的交叉灵敏度。＿｛筝在交叉灵敏瘦豹黄感器，冀注蕤不稳定，溺量疆瘦鬣。多簧感器瓣信息融合技术就是通过对多个参数的监测并采用～意的信息处理方法达到提商镣…二键感器可测量两个参量，缛刭滔个参量的髂慰。嚣个信崽靛融合算法可以已絮纛力传感器输滋篷毫压ｕｐ，嚣存在漫疫灵敏凌。霾鼗只辩篷力铸感爨送（３．２７）同理，我们也可以将压力传感器输出电压ＵＰ描述为压力参熬Ｐ和温度传感器（３．２８）戴霹瑶举ｌ弱二次蔻嚣叛台方程，瑟二维鏊翔方程皋弦述；Ｐ然ａｏ＋旺ｌＵＰ＋貔２Ｕｌ＋Ⅱ３Ｕｅ。－Ｐｏｔ４ＵＰｕｆ＋ｃ，，２＋毛（３．２９）ｕｐ＝口ｏｄ－ＯｒＩＰ＋窿２Ｕ＋口３Ｐ２＋口４ＰＵ，十睇５Ｕ，２＋占２（３．３０）式中伐ｌ～鳓、＆ｌ‘～镪’蔻零系数：ｓＩ，ｓ２为建除无穷小。个参量测墩精度的目的。本节仅讨论二传感器信息融合原理。有多种，藏箍撅合算法怒基本之一，谗就是二维圈爨分析法。下菇讨论蓝瑟羧舍法基本原瑕。３．６．２曲灏拟合法基本原理行一维标怒实验。若由获得的输入（聪力Ｐ）输出（电压ｕｒ）特性曲线来求取被测压力值会有较大误差（因为被测量Ｐ不鼹输出值Ｕ，的一元函数）。而另一温度传感器竣出电援姣代表温度绥怠ｔ；煲｜ｊ聪力参量Ｐ可怒ＵＰ及珏二元随数来表示才较完备，朝：ｐ＝《ＵＰ，Ｕｔ）输出Ｕｔ的二元函数，即：Ｕｐ＝ｇ（Ｐ，ＵＯ重痰大掌硕士学位论文３智能穗力变速器始聚式（３．２８）耧（３．２９）孛驰各个豢系数罄知，那么瓣予稔溅Ｐ秘骧密ＵＰ的二元输入簸警特挺帮麴器投合方程（３．２８）及（３．２９）式藏确定了。当采集剩二簧感器的输出值ｕＰ及Ｕｔ时，代入式（３，２８）中就可以计算得到传感器的被测黔量Ｐ。为此，酋先要进行二维标定实验，然后根据标题的输入、输出傻由最小：乘法原理确定常系鼗。１）实骏标定ｕｄｖｕ．＾，蜜秘嚣办变送器Ｆｉｇｕｒｅ（ａ）ｔｈｅＰｒｅｓｓｕｒｅＳｅｎｓｏｒｔｌ…‘ｂ…”ｔｊ．…‘ｋ基固滋发变送器Ｆｉｇｕｒｅ（ｂ）ｔｈｅＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＳｅｎｓｏｒ图３．１０不同状态下的静态特性Ｆｉｇｕｒｅ３．１０ｔｈｅＳｔａｔｉｏｒｍｒｙＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｕｎｄｅｒＤｉｆｆｅｒｅｎｔＳｔａｔｅｓ在压力传感器的撼程范围内确定ｎ个压力标定点（设ｎ＝６），在工作濑度范围内确定ｍ个温度标度点（设ｍ＝５）。于是由压力Ｐ和温度ｔ标准值发生器产生在各个括定点鹣标灌输入谴菇：Ｐｉ：Ｐｚ，Ｐ２，Ｐ３……Ｐｎ；ｔｊ：‘ｌ，赴，ｂ，……ｔｍ对应于上述各个标定点的标凇输入值读墩棚应的输出值ｃ，。及ｕ∥这样，我嚣】在ｍ个不露温度状态黠压力传感器遂嚣静态标定，获缮了瓣应ｍ个不弼瀑度状态承ｍ条赣天辕密特性，霹Ｐ－ＵＰ特程簇，巍圈３．１０（ａ）辩示。弱樽我贰落可获褥对应予不同压力状态的温度传感器的ｎ条输入输出特性（ｔ．ｕｔ），即ｔ．ｕｔ特性簇，如图３．１０（ｂ）所示。２）二次藤匿摇舍方糕持定豢数魏确定为确定式（３．２８）和（３．２９）所液征的二次曲丽拟合方程式的常系数，通常根据最小二乘法原理，求得的系数满足均方误差最小条件。智能型压力变送槲数据融合鼓术申麓系数ｎｌ～ｓ５、ａ１’～ｏ５’由犟片辊控毒ｌ输感。重庆大学硕士学位论文３智能压力变送器３．６．３硬件设计图３．１１硬件框图Ｆｉｇｕｒｅ３．１１ｔｈｅＳｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅＨａｒｄｗａｒｅ智能型压力变送器由压力、静压和温度传感器组成前端电路；经多路转换开关与Ａ／Ｄ转换开关相连：采用８０３１单片机，它有１６位高速微控制器，运算功能强，接口简单等优点：外部接有ＥＰＲＯＭ和ＲＡＭ存储空间、锁存器及显示器和打印机。单片机对信号进行处理，然后送入Ｄ／Ａ转换器，并经过ｖ／Ｉ转换电路输出标准电流。系统硬件结构框图见图３．１ｌ所示。３．６．４软件设计本系统开发３个软件：其中主程序用来控制整个系统的工作；数据融合技术流程图用来确定常系数ｎ１～ａ５、ｎ１’～ａ５’等及运算输出；第三个软件系统是智能型变送器非线性校正（标度变换）子程序。３．６．５测试结果经模拟实验及智能型变送器数据融合技术的软件处理，得出实验标定数如表３．２所示。重庆大学硕士学位论文３智能压力变送器表３．Ｉ智能型压力变送器融合技术实验标定数据Ｔａｂｌｅ３．１ｔｈｅＣａｌｉｂｒａｔｅＤａｔａｏｆＳｙｎｃｒｅｔｉｃＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔｏｆＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔＰｒｅｓｓｕｒｅＴｒａｎｓｍｉｔｔｅｒＰａ００．５０．６５００２３．３３．６２３．３３４１０００４６．９３．６４６．４４４４１．６２３６１５００７０８７．６６９．７０４６２．８２３６５９．７７３６５４４７６６２０００９４．５３．６９３．０８４８４．０８３６８４４０３６７５２０６６２５００１ｌ８．５０．６１６６．４７４１０５．３８３６１０１．０７３６９４．９０６６．１０℃Ｕｐ／ｍＶＷｍＶ０℃Ｕｒ／ｍＶＵｔ／ｍＶ０．１４４３０℃ＵＦ／ｍＶＵｔ／ｍＶ０３６．０．８０３６．２．６７６６２０．５６３６１８．８０３６３６２３６６４０℃ＵｄｍＶＵ．，ｍＶ３９２０３６３５．７７６６５０℃ＵｐＪｍＶＵｔ／ｍＶ由表１可见：压力输出信号ｕ，随工作温度的升高而减小，在工作温度一１０。Ｃ至５０＂Ｃ范围内，在压力值为２５００Ｐａ输入时，输出值随温度变化的最大改变量为ＡＵｍａｘ。ＡＵｌｌｌａＸ＝ｌＵ。（ｔ。）一Ｕｐ（ｔ。）Ｉ＝ｊ９４．９－１１８．５Ｉ＝２３．６ｍＶ（３．３１）故得ｃ【。＝２３．６／６０Ｘ１１８．５＝３．３×１０—３／＇Ｃ（３．３２）由此可见，当温度改变１℃时，传感器的压力输出值改变有所改善。计算压力传感器的零位温度系数０ｌｏ，根据定义：口。＝爷｝（３．３３）式中△ｔ－＝ｔ２．ｔｌ为工作温度变化范围；ＵｐＥＳ为压力传感器满量程输出值：ＡＵｐＯＭ为工作温度变化Ａｔ时，压力传感器零点漂移最大值。由表中数据计算得：口。＝萨毛糌：４．４×１０—４（３．３４）由此可见，当温度改变１℃时，压力传感器的漂移量很小。综上所述，智能压力变送器虽然采用传感器采样信号，由于采用多传感器的融合技术和单片机的控制和处理，使得传感器的交叉灵敏度非常小，自行研制的智能型压力变送器的测量精度较高，基本上符合该仪器的主要性能指标，性能稳重痰夫攀联士学整谂文３磐能援力交邀嚣定，遮褥霹靠，其程石油、化工冶爱、电力、轻工簿行业褥到广泛应用【¨。３，７智麓隧宠蜜送器的功耗３．７．１功耗问题的提出囊予王数鑫动纯仪浚瓣模羧镶母禄雄麓§ｅ４～２ｅ蠛，秘霹窭予燮垒翡嚣瑟，嚣藏惫旗智戆殛力变遴嚣掺采羁瑟绫割。瑟窀滚线与信号鹣耱密线会势越寒共趱一组导线。因此供给变送器的能量就报有限。对于肉食微处瓒嚣的智能压力变送器两言，功糕阀题显褥龙必突出，必袋设法解决。３，了，２解决豹途经１）ＣＰＵ静逡箨不同的微处理器芯片的Ｌ。怒不同蛇。式（３．１）给出了ｋ的计算公式。毛。＝ｌ塞｝婚（３．３国蔑孛ｋ：蕊嚣爨态王终逛浚（ａＡ）ｆ：芯片工作频率（ＭＨｚ）‰ｂ：系数（聪淡３．１）美淼要机的ＷＡＩＴ／ＳＴＯＰ等低功耗工作方式。２）设嚣邀澈模块塞黼啦袭３．Ｉ可觅，Ｍｏｒｔｏｒｏｌａ袋司的ＭＣ６８ＨＣ０５八位单片机功耗比较小，在电源邀篷菇３。３Ｖ，凝器烹频搀１ＭＨｚ辩王终瞧滚坟３。５ｍＡ。嚣蛊茭瑰辩蒂骞数豢夺德疆，适意麓终麓麓压力燹送嚣豹ＣＰＵ。麓了减，ｌ、激筵璎嚣熬翡髓，霹蔽充势棼ｌ臻攀冀薅线刳变送器魄源激基为ＤＣｔ２Ｖ，邋忿程交遴嚣工终予最枣浚窭魄滚（４ｍＡ）时，变送嚣仅能得羽９６ｒｏｗ的输入功率，故必颓合爨分配能爨，即在交送器电鼹中设置电源模块，经ＤＣ／ＤＣ变换获得所嚣电能。对外贝哇通过电源横块调整麓４～２０ｍＡ获态，３）遥耩低功耗电爨爱元｛牛重痰大学硕士学位论文３餐糍撩力变送器由．上述分析可知，在４ｍＡ状态时ＣＰＵ取朋了约１２ｒｏｗ熊爨，此时其它元侔的总功耗不能超过８０ｒｏｗ。函此在设毒｝魄路襄选择元伴对必须充分考虑功耗袋铷。最理想的情况是设计专用集成电路（ＡＳＩＣ），但基于目前我国的网情，普及应用（ＡＳＩＣ）还不现爽。比较可行的方法是采用器件㈣。３．８压力变送器囱动测试的实现以单晶硅谐振式传感器为主的ＥＪＡ智能燮邀器为例，分析压力变送器自动测试豹突联。３．８．１系统原理余绍ＥＪＡ智能变送器的工作原理如图３．１２所承。ＥＪＡ智能变送器通过Ｉ／Ｏ口与外部设备（如手持智能终端ＢＴ２００Ｈ域２７５以及ＤＣＳ中的带通信功能的Ｉ／Ｏ卡）以数字逶僖方式传递数攒，鼙衰频２４ｋＨｚ（８融ｌ瓣蛰议）袋１２ｋＨｚ（Ｈａｒｔ协议）数字痿号叠燕在４～２０ｍＡ的信号线上。在进行谶信时，频举信号对４～２０ｍＡ的信号不产生任何扰动影响。变送器在与工控机进行Ｈａｒｔ协议通讯时，通过ＲＳ一２３２串口，经专为Ｈａｒｔ协议斡瑗场设螽两设计数糖壤层接口发送、接受Ｈａｒｔ愈令。在进行遥信时，Ｈａｒｔ协议参照“ＩｓＯ／。ＳＩ”静模凝标准，簿傀并弓｜用其中鹣三层铡定稀成，即：物理屡、数据链路胺和应用层。Ｐ（△ｐ）一舵｜硅谐ｉ雕｜修正｜ｌ振式ｌ。ｌ存储ｌ一裔粕２０ｒａＡ及数字通讯信号●’ｌ能终端ｌ图３．１２ＥＪＡ橱能变送器工作原理图Ｆｉｇｕｒｅ３．１２ｔｈｅＴｈｅｏｒｙｏｆＯｐｅｒａｔｉｏｎｏｆＥＪＡＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔＴｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ练上所述ＥＪＡ鬻能变送器自痨的自动控铡系统以及Ｈａｒｔ通讯协议为巍动测试提供了可能。系统主要实现以下功能：实时测量数据，考虑到Ａ／Ｄ采集的速度快以及测量逶遒多，平嚣震Ａ／Ｄ转换来测鬣数据；躅蘩瞧壹｜鏊选逶逶遴势读数逶ｊ童Ｈａｒｔ诲议转过来的数字测量信母并与Ａ／Ｄ采集的数据比较，若比较的误差值超过规定的值就报警，提示用户维护系统；周期性地选通通道并读取通过Ｈａｒｔ协议传过米的数字测量傣罨，簌中获褥役表魏量程、测得僮等数据，当测褥数据超出援定鹣范基裁自动镯换量程。系统测量原理圈如图３．１３掰承。重庆大学硕士学位论文３智能压力变送器图３．１３系统测量原理框图Ｆｉｇｕｒｅ３．１３ｔｈｅＳｕｒｖｅｙＴｈｅｏｒｙｏｆＳｙｓｔｅｍ３．８．２硬件实现硬件系统原理框图如图３．１４所示。图３．１４硬件系统原理图Ｆｉｇｕｒｅ３．８ｔｈｅＴｈｅｏｒｙｏｆＨａｒｄｗａｒｅＳｙｓｔｅｍ电源系统给Ｉ／Ｖ转换电路、Ｈａｒｔ仪表、多路开关电路供电。Ｈａｒｔ仪表输出直流电流信号经ｉ／ｖ转换输入到Ａ／Ｄ采集卡，转换成数字信号再输入到计算机，从而测得仪表读数。计算机通过ＰＣ６４０８控制多路开关选中相应的通道，再经过ＨａｒｔＭｏｄｅｍ与Ｈａｒｔ仪表通讯。为了保证系统达到±０１％的精度，选用１６ｂｉｔ转换分辨率、双端１６路输入、光隔离的Ａ／Ｄ采集卡ＰＣ一６３２５Ｂ。该卡采用三总线光电隔离技术，使被测信号系统同计算机之间完全电气隔离，适用于恶劣环境的工业现场数据采集以及必须保证人身安全的人体信号采集系统，而且该卡具有较高的输入阻抗和共模抑制比，抗干扰能力强。该采集卡Ａ／Ｄ芯片转换时间为ｌＯｕｓ，通道切换时间优于５ｕｓ，系统最高采集速率为６６ｋＨｚ／ｓ，系统综合误差优于０．ＯＩ％Ｆ・Ｓ。本系统选用了华控公司生产的Ｈａｒｔ２３２ＭＯＤＥＭ，它体积小，性能稳定可靠。考虑到整个系统的稳定性和互不干扰原则，对每一路仪表设计了的现场隔离电源。由于模拟开关传递的信号和其他信号的性质的差别，其电源也是重庆大学硕士学位论文３智髓联力变送器的，这榉在其中巢一组或几组仪液出现异常敬情况下，不麓影响或干扰荚健仪表靛正常工作。Ｉ／ｖ信号转换电路原理见图３．１５：露ｊ甄燧图３．１５Ｗ转换电路Ｆｉｇｕｒｅ３．１５ｔｈｅＣｏｎｖｅｒｓｉｏｎＣｉｒｃｕｉｔｏｆＩ／Ｖ２４Ｖ逛压售号遴逑２５０（１±０．Ｏｌ甏）Ｑ款巍精度电隧送凳瑷场仪表，邀瑗绣仪表返回的４～２０ｍＡ的徽弱电流信号引起Ｉ／Ｖ转换两端电压的变化，该变化被Ａ／Ｄ采集板采集并进行处理，即可获取仪表的信息如：流量、压力、温度、差雁等等。多鼹开关电路主要利用了ＡＤＧ４２６芯片，它具有如下主鬻特性；最大搿窟电阻８０Ｑ、开关时阔‰＜１６０ｎｓ，ｔｏ“１５０ｎｓ。它完全潞是ＨａｒｔＭＯＤＥＭ戆羝输入魄阻（＜２４０Ｑ）以及快速切换大量现场仪表的要求。３．８．３软件实现掰投据瑰场鬟浓嚣发匏缓态软舞实瑷爨黉鹣采集襄控翻凌麓。该缍森较终是由ｖｃ＋＋编制而成。它提供了从数据采集到数据处理、报警处理、流程控制、动画显示、报表输出等解决实际工程问题的完整方察，它采用所见即所得的窗口界面，包括了图内常见设备的驱动程序、具备较强的通用性，丙搬提供了一套开放的可扩充按蜀，臻户瑶缀据叁己静蕊娶霜ＶＢ或Ｖｅ编翱特定静秘能构传来扩充系统兹功能。因此，应用组态软件实现计量系统的动画界面和流稷控制，同时将满足用户和计量系统要求的各种功能模块（如：天然气流量计算、报警、计算机之间的通谖等）缓织在一块，蘩搭积本叛熬。当要对慕令凌§ｌ模块修改辩，是矮瑟该模臻钱码的改动，而不涉及计量系统的改动。组态软件自带有Ｖｃ根据Ｈａｒｔ协议编制供其调用的Ｈａｒｔ驱动构件，以实现Ｈａｒｔ协议通谖，为计算机和交送嚣之闻的通傣提供可能。Ｈａｒｔ通信仪表设套构件可瘸予组态软俘读筲／｛ａｒｔ智能黛送器静数据；露虿通过零稳徉酶设备命令设置仪表的部分参数。Ｈａｒｔ智能变送器可通过设备命令和函数实现其部分通讯功能，主要命令商ＷｒｉｔｅＵＲＶ（ａｄｄｒ，Ｄａｔ），ＷｒｉｔｅＬＲＶ（ａｄｄｒ，Ｄａｔ），ＲｅａｄＵＲＶ（ａｄｄｒ，Ｄａｔ），ＲｅａｄＬＲＶ（ａｄｄｒ，Ｄａｔ），ｃｈａｎｇｅＵｎｉｔ（ａｄ蠹，Ｄａｔ），Ｃｈａｎｇｅ（ａｄｄｒ，Ｄａｔ），ＳｅｔＺｅｏｒ（ａｄｄｒ），烹耍函数有：ＳｅｔＤｅｖｉｃｅ（ＤｅｖＮａｍｅ，Ｄｅｖ０Ｐ，ＣｍｄＳｔｒ）等。重庆大学琰十学馥论文３餐藏题力变送器彝确切换测量策略的流程如图３．１６所示［１３１。根据不同的辩要，用脚本程序编铡缀惫软件的楚嬷选遴策漆逸遗缝缝、叁翁溺爨策略塞撬彀数据、魄较报警篆滔慕滋行误差攘警、爨动甥换溺蘩策疆寒穗鼷垂裰。瑟３．１６整凌穗接鬣程溅稷Ｆｉｇｕｒｅ３．１６ｔｈｅＦｌｏｗＣｈａ娃ｏｆＧａｕｇｅＳｈｉｆｔｉｎｇＡｕｔｏｍａｔｉｃａｌｌｙ本章小缡本寒嚣先获慧俸上分缓罄戆交遴器及其特点以及餐熬压力交送器懿溪敬秽遴震，犊蔫分辑了罄缝蕊力变送器靛工｛：筝藏瑾，疆爨粒瓣凌了智熊嚣力炎遴嚣豹误差和功耗问题，最餍研究了智能压力变送器数裕融合和自动测试的实聪。重庚大学硕士学位论文４电容式智能压力变送器４电容式智麓压力变送器４。１ＨＢＣＣ／ＨＢＹＣ系列智能麓压／压力变送器简介ＨＢＣＣ／ＨＢＹＣ系裂餐裁差压／嚣力交送器是广泛痰震的电察式变送器鏊獭主臻裁开发酌，用于测量液体和气体的簸压、压力、液压、流量、密度等物理参数，并将其转换为与被测藏压或压力相对应的４－２ｍＡ模拟信号和Ｈａｒｔ数字信譬输出。ＨＢｃｃ／ＨＢＹｃ系列镑能差压／压力变送器可邋避上位计算机或手持终端遴章亍远程缀态秘控翻，与其它仪表一莛可缀或垂动记滚、调节和魏行葛工堑控懿系统。ＨＢＣＣ／ＨＢＹＣ系列智能差压／压力变送器可威用与石油、化工、冶金、电力等领域。其主要特点：１）糖凌裹，＜＝ｅ。Ｉ％ＦＳ。２）邋艇保护能力强，单向压力莘秘静压可达４０ＭＰＡ。３）对温度变化敏感小，＜＝Ｏ．３％ＵＲＬ／ｌＯ℃。实施工往号、嚣麓设置等设备管理，著髫安对篮撬交送器豹动态信慧。５）可就地对它的单位、量程、零点等参数进行调整和设定，也可用手持终端或上位机对它进行调熬和设定，而不需要标准压力源。蹬逶篷裁缝或运程搡终，震户霹选择单霞、埝爨功髭、毅交疆愿嚣阗，零轰谖节等。７）通过通信调节，可使４～２０ｍＡ电流与用户计算标准一致。１０）材自诊断功能，电路故障自动报警。１１）具有本安、隔爆和防腐性能，其隔爆型的防爆等级为ｄＩＩＢＴ４，本质安全型的防爆等级兔强ＩＩＣＴ５。ｔ２）操作简单，安装及维修方便。Ｔｌ乍原理ＨＢＣＣ系列智能麓压／压力变送器采用电容传感器作为愿力敏感元件，如上章图３．２所示。设Ｃｎ＝Ｈ德霆定羧投霜敏感羧冀之润貔毫容，ＣＬ＝Ｌ侧圃定极板和敏感膜片之间的电容，４）其露Ｈａｒｔ协议规范鲍输出髅母，可以不影魄４－２０ｍＡ模拟电流进行数字通信，８）一愈变送器可傲匹反肉输出薅不霉痰韶接线鞍安装管道的任何改变。鳓霹革祝使用，磁冒组成多点王作方式敬减少电缆等安装费用。４。２４。２．｛传惑器王像原理重庚大学硕士学位论文４电容式智巍驻力交送器妇ＣＨ和ＣＬ圈定摄板闯蛉距离，△ｄ－差压△Ｐ（Ｐ１一Ｐ２）雩｜起静敏感簇片豹镛移（Ｈ铡兔胬压铡，帮Ｐｌ铡，Ｌ铡为低联侧，即Ｐ２侧）。我们知道，由两块平行板缎成的电容值可以用板面积Ａ和板间距离ｄ的函数来表示，其关系黧睡１）式Ｇ；罢（４．１）式中，￡－电容器极板之间介质的介电常数鬏躲ＣＨ帮ＣＬ终为瑟获葙等豹平行平投滚骞亲考虑，辫么：％；仃第一％。翮函（４．２）Ｈ’训ｏ：－嬲．。“。）－Ａｄ‘’３．４（ｔ４。却如果加在容室上的差压ＡＰ使敏感膜片偏移不超过ｄ／４的话，那么可以认为△△ｐｏｃ△ｄ（４．４）将液达式（Ｃ矿ｃＬ）／（ＣＨ＋ｃＬ）展开，即得：ｇ＝刍：—－２—ａｄ（４．５）ｃＬ÷ＣＨｄ如果固定板ＣＨ和ＣＬ间的距离ｄ魁常数的话，即可得出如下结论：ｄ，因而也就正比予要测量的差聪。综土所逮，毫褰传惑器是自两个电容器缀成豹蓬力敏戆帮箨，宅懿积容筐是每令缝残部分熬凌麓觳述懿Ｔ：器的蠢流工作点，保证滚过健感嚣两个测纛电容的电流之和为常数。为电容变化。随艉力变化的电压信号转换位数字信号。Ｐ琵魄子矗ｄ，朝：（ＣＨ－ＣＬ）／（ＣＨ＋ＣＬ）ＩＴ．比于Ａ随所加的差压而变化。４．２．２压力变送器硬件工作原理１）振荡器：此振荡器产生频率３０ＫＨｚ峰值２５ｖ左右的振荡信号给解调器。２）振荡控制器：它与解调器、振荡器连接构成深度负反馈电路，控制和稳定振荡３）敏感元徉：峦惫容传感器佟蔻珏力敏感元箨，舞主掰述，宅把压力蓬魄逡转换４）解调器：解调器将流过两电容的交流电调解成直流电流供给Ａ／Ｄ转换。５）Ａ／Ｄ转换器：它镬一个２４霞疯分辨率诋嚣线瞧Ａ／Ｄ转羧器。它把取襻毫整上重庆大学硕士学位论文４电容式智能压力变送器６）温度传感器：检测电容传感器的温度，并把温度直接转换位数字信芎送给ＣＰＵ处理。７）处理单元：ＣＰＵ是变送器的智能核心，它负责对其它模块、运算和通信的管理和操作。运行程序贮存在ＲＯＭ中，暂存数据存放在ＲＡＭ中。８）非易失性存储器ＥＥＰＲＯＭ：它用于贮存掉电后必须保存的数据，如：组态数据，标志数据，与传感器特性曲线有关的数据。９）Ｄ／Ａ转换器：它来自ＣＰＵ的数字转换成４－２０ｍＡ模拟信号，其分辨率达１８位。１０）调制解调器（ＭＯＤＥＭ，ＢＥＬＬ２０２）对载波与环路电流上的通信信号进行调制和调解。１２００Ｈｚ表示“ｌ”，２２００Ｈｚ表示“０”。由于频率信号是对称的，因此对４～２０ｍＡ信号的直流电平没有影响。１１）４－２０ｍＡ回路，ＤＣ／ＤＣ电源：它们对电源进行降压，对电流进行调整，并进行ＤＣ／ＡＣ转换，输出３Ｖ和５Ｖ电源。１２）显示模块：接收来自ＣＰＵ的数据，并使液晶显示器的相应段点亮。１３）本机调整：两个用于调整的开关使利用磁性动作的。通过磁性开关启动它们，没有机械或电气的接触硬件工作原理图如图４．１所示图４．１硬件框图Ｆｉｇｕｒｅ４．１ｔｈｅＤｉａｇｒａｍｏｆＨａｒｄｗａｒｅ４．２．３软件功能描述下面简述软件各部分功能：１）工厂标定：从传感器测的信号，经Ａ／Ｄ转换，以一定的格式贮存与ＥＥＰＲＯＭ中，作为运算的标准。２）数据采集：读取Ａ／Ｄ转换器的输出值，送入ＲＡＭ中特定单元。３）数据运算：以标定数据和组态内容位依据，计算出压力值、百分数、电流值等变量，以及Ｄ／Ａ转换的数码值。重痰丈举联士攀建论文４电褰式蓉毙联力变遴器４）数掇滤波：为使输蹬髂号平溉，褒～个时阅常数可调魏数字滤波器，髑予调整繁号变弦。秘显示；辩需要登示酶数据进行处毽，并送入疆示控稍器邈帮嚣示。６）本桃调攥：采用焱讯方式，如果有磁性工具搔入举机调熬孔，则对调熬过獠进行楚瑾。？）数摸转捩：把麓予Ｄ／Ａ转换熬数秘馕送Ｄ／Ａ转羧耩，胰露徐凄４～２０ｍＡ熬毫溅。中断处耀；褒送器与上使机的通信使采用中断方式进行的，因此４～２０ｍＡ电流信号可以保持连续性。在串凝处理功戆旋墨。包食７瓣Ｈａｒｔ协议餐憨变送嚣斡裰莓主要勘麓懿怒理。铡麴，蘩惑转送、缭态警遐、数字变量输鼗；鼗疆、垂力微调、电流微调等。软件方椴图如图４，２。嘲４＋２较件框图Ｆｉｇｒｕｅ４．２ｔｈｅＤｉａｇｒａｍｏｆＳｏｆｔｗａｒｅ４．３ＨＢＣＣ／ＨＢＹＣ系列智能蓑压／压力变送器技术性能４．３．１功髓规范｛≥遥稼奔蔟；气髂、滚咎或蒸气。２）输瓣僖譬：两线涮，４～２０ｍＡ爨期数字遴继。３）电源；１２￣４５ＶＤＣ。为了符合本质安全要求，电源应该接掇安念栅。４》显示袭：毽含瑙霞半数字及其它探悫段羁懿ＬＥＤ曩示嚣。彰豢壤魄：爱大爨糕与羧小量释魄为６：ｌ。∞低端俊和离端值调熬：互不干扰，可爝上德枫、ＨＨＴ或本梳调憋，在满足薰耧不小于鼹小量程躲条传下，霹在下限和上限俊之间任意设嚣。标准的嫩稷不藐小予簸，ｌ、量毯（Ｉ／６ＵＲＬ），魄不麓麓遥２ＵＲＬ（上羧蓬）。瘫酝璃蓬鹭不缝簸予ＬＲＬ（下蔽僮），穗不髓大子ＵＲＬ。４１重痰天擎联士学霞论文４瞧嚣式管戆趱力变送器７）濑度隈谯：环境温度：一２０－＋７０℃过程温度：《０～＋ｌＳＯ℃（充满疆渤一ｉ８—２∞℃（充满藏濒≥８）负载限值：＾ａ繇鹾电源（Ｖ）９）敬薄掇警：鋈转感嚣竣奄黪懑瑷波涛辩，鑫诊辩糕渗羧照蠢ｌ户懿邃强，巍鹱凄箨羧窭篌之簿予３。９或２１ｍＡ。１０）启渤时间：变送器接通电源错５秒态，达剥各项规范的鼹求。１１）避魇翻黪压限攥：敬下为限馕鲍几个档次，撼譬内为ｚ佟聪力代号。０，４ｍＰａ（１）ｊ，６孺Ｐａ（２）１６ｍＰａ（６）２．５，ＬＰａ（３）４ｔａＰａ（４》２５ｍＰａ（７）３２ｍＰａ（８）４０ｍＰａ（§）６。４ｍＰａ（秘１２）湿度范阉：５％——ｕ９５％ｉ３）骥怒落熬：和３２移（遥遘遴臻残本撬调整）褥热上交送嚣霜露懿蟪敷辩窝（约ｅ＋３ｓ）。１４）组恣；爝Ｈａｒｔ协议通过数字爝倍可实现缀态，戏通过本机调熬实现大部分组态。１５）誓掩终端：蜀选蘧繇露符合Ｈａｒｔ协议豹等籍逐黎器，爨必须镰含篱予基力变送器的稷序数播截。４．３．２性髓规范参考祭｛串；溅繁蕊溺瓢零嚣戆，滋整２５℃，大≮送力，麓褒璇片建３１６Ｌ不镌键。１）精确縻；全量稷范阐内不超过蹙稷的±０．１冁。包括基本误差、回差和煎复性的影豌。２）稳定投：鼹予灏燕蕊灏３、４、５、６、７、８、９、０戆蘩羹来说，一年之起季越越０，２％ＵＲＬ，对予测照范鼙１２的基堑寝和所有法兰衮，一年之斑不越过０．５％ＵＲＬ。３）漱纛影蛹：瓣予溅羹蘩爨３、４、５、６、７、８、９、０载蘩鍪袭寐诞，每１０℃不戆遘箩．３％ＵＲＬ，瑟予灏量藏烫ｌ２懿蕊型袭帮法苎表，簿１０℃不麓｛窭重庆大学矮女学位论文４电容式智能压力变送器＋０．５％ＵＲＬ。４）静压影响：对于测量范围３、４、５、６、７、８、９、０的基型袭来说，静垂傻不超过ｌＯｍＰａ影响量不超过±０．２％ＵＲＬ。静压量不越过４０ｍＰａ辩影响量不越过±Ｏ．５％ＵＲＬ．对于测量范围１２的基烈袭和所有法兰袭，影响量不超过＋０．５％ＵＲＬ。５）电源影响：在规定的运行区域里，电源变化的影响不超过量糨的０．１％。６）安装接鬟：零患移葫不超遘＋Ｉ／６ＵＲＬ嚣，霹戳谖零麴竣狡歪，辩整程无影穗。７）电磁干扰：影响量不超过所设量瑕的０．１％。４．３．３物理规范１）电气连接：变送器配线的连接螺纹采用１／２ＮＰＴ斑螺纹。２）过程连接：１／２ＮＰＴ袋ＲＣＩ／２（接头法兰藐）；羚径套１６内径垂９的弓｜压壤。３）触流体部件：隔离膜片：ＳＵＳ３１６Ｌ＇哈式ｃ，钽，３ＹＣ２５；排气／摊液塞：ＳＵＳ３１６Ｌ。哈式ｃ，锻，３ＹＣ２５；容塞、接头法兰：碳钢ＳＵＳ３１６Ｌ，哈式Ｃ，镪，３ＹＣ２５妨安装：蠲支檠在管遂上瘩平／垂纛安装；爰法兰安装；壹接程警遂主，壤变送器和流慧孔板的法兰紧密组合在一起。５）重量：攥型表：５ｋｇ：法兰表：取决于法兰规格、延伸长度和材质等【１”。４，４软件设计总体方案以Ｈａｒｔ智能液位变送器为例，分析软件设计的方法。以下软件设计实现了Ｈａｒｔ协议的数据链路层和应用层，并实现了智能变送器的各种功能。４。４．｛毫路芝佟漂理线路工作原理是整个软件的重要编程依据。电潞工作原理方框图如图４．１所示。整个线路由两部分级成：一部分是信号输入，另一部分是数据处理和通信。信号输入部分戋要将模拟绥号转换为数书信号，以倭ＣＰＵ接觳处瑗。通痿和数撰处理部分主要进行与主设餐送行通信、数据处理、磁棒处理和显示及４～２０ｍＡ模羧信号的输出。４。４．２软体体系结构鬏摆Ｈａｒｔ强议怒藏耪电路工佟藤瀵，软薛钵系络橡设诗藏溺控襄逶信部分，测控部分在主程序中完成，通信部分主疆在中断中处理，另外，该变送器的另一人机接口一本机调整是采用森询方式完成的，只有用磁棒插入调整孔时才会由主稷序蠢定入口避入本掇调整蘩攀捉。程痔憨髂框图如图４，２蜃示。测控部分的软件结构釉一般的单片梳测控系绕褶似，它主要怒完成数据采集、数据处理、数据分析、控制计算、显示控制、输出控制和本机调憋等功能。张测控部分用到的许多参数都怒可以通过髑络由主机发送下来的。关于逐信部分。蓄宠，在上毫露绞着门狗复像鬃，主程彦妥瓣遂识都分滋行重庆大学硕士学位论文４电容式智能压力变送器初始化。初始化主要包括串口方式设定、波特率设定、清通信缓冲区、清通信标志字和开中断等内容。在初始化完成后，通信部分就一直处在准备接收的状态下，一旦上位机有命令发来程序就进入接收部分。第一步程序根据Ｈａｒｔ的链路层协议把主机发来的数据包放入通信缓冲区，并得出校验和与主机的检验字节进行比较，如果相同就进行下一步处理，否则进入通信错误处理程序；第二步，程序检查地址项，判断是否和本变送器地址相符合，如不相符则不予理财，变送器将继续处在接收状态，反之变送器将禁止接收并准备回答主机的命令。在准备应答的过程中主要是完成对主机命令的解释，并根据此命令去执行相应的操作，最后把要回传主机的内容放入缓冲区等待发送。应答完主机后，变送器将进入接收状态，等待主机的下一个命令。４．４．３存储器分配１）ＣＰＵ芯片资源分配ＣＰＵ采用Ｐｈｉｌｉｐｓ８７Ｃ５１ＲＢ＋低功耗芯片，主要资源包括ＲＯＭ程序存储器１６Ｋ，ＲＡＭ２５６字节，外扩ＲＡＭ２５６字节，三个定时器和六个中断源。２）寄存器分配Ｏ区和２区用于通信，ｌ区和３区用于主程序数据采集、运算和显示．３）ＲＡＭ分配２０Ｈ～２８Ｈ用作位寻址单元，２９Ｈ～６ＦＨ主要作应用层各参数的存储区，７０Ｈ～７ＦＨ及所有外扩用作测控部分各参数的存储区，８０Ｈ～ＯＦＦＨ主要用作数据链路层所需存储区。４）定时器和中断源分配定时器ｌ：通信定时器，判断通信状态标志位，进行加减记数。定时器２：作为串行口波特率发生器设置波特率为１２０００ｂｐｓ。ＩＮＴＯ：载波检测输入，主要时启动通信。ＳＣＯＮ：用于接收和发送串行通信。４．４．４软件可靠设计１）对磁棒输入线和ＡＤ７７１４采取连续叛别三次，取两次相同值为输入值，消除窄脉冲干扰。２）对Ａ／Ｄ输出信号，先采用中值滤波求得测量值，然后与最近三次测量结果进行滑动平均值滤波。３）对ＡＤ４２１和显示器输出的数据难以自动检测，采取对输出数据的周期性刷新处理，这样造成的影响只有一个刷新周期。４）对于ＡＤ７７１４，采用软件控制硬件复位的方法，保证其高精确性高可靠地工作。５）利用看门狗解除程序死锁。重庆大学硕士学位论支４电容式智糍疆力变送器４．４．５主要程序设计①数据链路层实现１）主程序通信初始化堆栈由ＯＤＦＨ开始，共３２个字节。龛诲ＩＮＴＯ，定瓣器０瑟定辩器１中装。是戆器ｌ菇袋褰健先级，终帮孛颧与定时器Ｏ优先级相间。ＩＮＴＯ采用低电平触发。定时器１采用模式０，基准定时器周期为２ｍｓ，为此设鬣记数寄存器ＴＨｌ≠Ｆ６Ｈ，ＴＬＩ≠０ＤＨ。之后启动定时器ｌ。定时器２徽发送／接收波特率发生嚣，以控制串符墨的数据健簸嚣。ＲＴ逶傣速率戈１２００ｂｉｔ／ｓ，振荡器频率为１．８４３２渊ｚ，确定自动重装篷ＲＣＡＰ２Ｈ事ＯＦＦＨ，ＲｃＡＰ２Ｌ≠ｏＤＯＨ。串行口采用模式３，允许接收。２）钋部中断０程序遴入中甄程痔，善先鬟凝豁悫位ＴＭＴ＿ＲＣＶ，ｌ表示需螫挠雩亍发送，０褒示震要３）指令接收子程序撂令接收程序蹋，热黠录Ａ圈舵遴入接收褥序蜃，字节接收趣隧赋秘镶，之后完成第一个字节接收后，首先判断ＴＭＴＧＡＰＴＩＭＥｏｕＴ是否ｌ，ｌ表示发送字节间隔ＥＲＲＯＲ蔼否尧ｌ。ｌ表示垂壹奄鹬校验。热采ＶＰ＿ＥＲＲＯＲ被鬣ｌ，关闭字节ＧＡＰ定时器，并结束接收，上述的两个标志位，在褥接收一个字节时，都同，袭示请求帧接收成功。谶入发送程序藤，首先ＣＤ－ＴＩＭＥＲ清０，字节发送间隔赋初值，之后膝动字节响应发送结束时，关闭发送请求，关闭波特率发生器，等待载波结窳，之后数据应用层的实现如附录Ａ阕Ａ３。进入应用层，首先判断在数据链路层是否执行接收，之后分别调用发送帧予程序或接收予程序。启动字节接收闯隔定时器和接收波特率定时器。超时。如果ＴＭＴＧＡＰＴＩＭＥＯＵ被置ｌ，则认为发送失败，ＴＭＴＧＡＰＴｔＭＥＯＵ清０，辩结束接毅．在潮断ＶＰ要求进行同样的判断。只有两个标志位同时位０，接收才可以继续。此外，需要需要壤攥兹导码，定器簿，遮聚，请求数据鸵特征及长度笋《澍这个请求峻楚蚕允许被接收。最后对接收到的一帧傲水平校验，弗与接收到校验和进行比较，若相发送阐隔定时器鞫发送波特率发囊器。谲雳警荐墨发送程黟。毫饔犊羚全都字节发送成功而结束，绒者因发送超时而被终止。返虱。③数据应用层豹实现通信出错。如果通信错，状态段的第１字节鬻通信出错代磷，第２字节鼹＃ＯＯＨ，之蓐邋强。热采通德正确，校摇摇令找璃，焱指令转移表中确定穗痤懿执行入盈地址，并且预置指令响应代码和设备状态，此盾转入指令分支。重庆失学颈±拳叠论文４电器式智能蕊力交送器在该秘§￡变送器中，主要用到Ｈａｒｔ通熙愈令农０－３，６，１１－ｔ９，用剔躲Ｈａｒｔ酱逶禽令裔３３－３８，４０，４３－４７，鹌，瀚。本章小绒零牵戳ＨＢＣＣ／ＨＢＹＣ蓉簇餐麓麓嚣褒送罄菇弼，磷究了惫察式蟹缝蓑藤交遴器熬铸黎器工俸嚣瑾、硬穆工终簸溪及软｛孚黎麓麓滋述及变遴器戆凌糍蔑藏察热缝规范，提出了软件设计的总体方察。重庆大学硕士学位论文结论结论在现代化连续生产过程中，变送器是工业自动化重要的仪表之一。随着现代化工业的发展，自动化累统不断的大测化和复杂化，从过去以生产过程运行的稳定牲惫窭熬转交走今天大嫂模集中鞠簸健亿控铡，嬲上应燕领域瓣扩展，对麓燕变送器提醯越来越高的要求。具体而裔就是高精度，对测量对象秘使用环境的适应性强，小拟化，安装维护简便，尤其是可靠性商，因为变送器性能的稳定可靠将关系到整个自动化系统的可靠和安众。新型的羞艇变送器就是为了满足这样的要求悉蛩｝翻懿。智能交遴器是以微处理器为核心，以数字技术为基础的新一代变送器，鼹有精度高、可靠性高、量程比宽、能够进行现场组态、能与ＤＣＳ进行通讯、具肖自诊叛功蕤、嶷好熬牲能玲揍毙等＝！｝寺点。因筵在短短躺卡多年慰翔，氆爨各纹器仪表制造公司，纷纷推出了各具特色的智能变送器。压力交送器的发展方向为：１）智熊式变送器餐麓筑藏压交送器不褥像舔来舔释仅仅是将被溺工艺参数转换菇标准信号瓣仪表，它还具有遥控操作、Ａ／Ｄ转换、自诊断等功能，向着机一电一仪一体化方向发展。２）淘钵羧小型纯方囱发震一般藏压变送器，体积较大，显褥笨重，现场发装时要附加支撑才能圃定。现在差压交送器正朝着小趔化方向发展。在变送器中使用经过稳定处理的集成电路传感器，披之性能稳定、体积小，可以直接安装在测量管道上，既方便又节约了安装费稻。３）数字信号变送器目前，过程工业控制仪表中已基本确立了４ｍＡ～２０ｍＡ直流电流的模拟信号传送蠢整。骧饕徽氛接髑系统载发震，一方瑟建立了数字覆号菝翻，勇一方瑟怼数字信号输出的变送器将掇出新的更高的要求智能变送器以其强大的优势，将成为变送器发展的主流方向。但它仍存在不足。这就是不其有广泛的开放性，露蓠的智能交送嚣也只能说是～孝孛先进的过渡悭产晶，一照瑗场总线霞黼标准出台，智能交送嚣静这一缺陷将会因滚解决，那时，现场总线时代已经到来。重庆大学硕士掌往论文致巍致谢作者在三年求带的过程中，遇到了许多的困难。一直得到导师石为人教授的悉心撬导翻热情关一晦。在论文能宠成过程孛，褥裂了石老掰鲍诲多擐嚣鞫建议。石老师他思想开明，困材施教，结合我自己的特点晕日兴趣爱好，给我选取了好的研究方向，并给我以悉心的帮助和指导，使我在困难中理漪头绪，把握派确的方向。他严谨的治学态度、踏实的工作作风、龟ｑ避性的科研方法以及引导憾的教育方式傻我受盏錾浅，不瑟激藏我去魏酸困难、锐意遴取，承远是我学嚣豹撵摸。在此，谨向导师表示衷心的感谢和崇高的敬意。强我学习期间，得到了蓝家珍教授的技术指导，还有我的家人的理解和支持，在＿ｌ迦表示谢意。弱辩感滚支持秘裁韵我的瑟鸯戆丽学积朋友。依者肖光强二零零二年卡秀予重痰重庆大学硕士学位论文参考文献参考文献［１］于黎明．新型智能变送器水利水电工程设计．１９９９（１）．３９．［２］＋ｒ方臣。基于Ｈａｒｔ协议斡蟹糍变送器静应用，蠡韵亿蹲览＋２００２，１９（１）．３ｔ一３３。［３］郑朝嗣．智能变邀器．滚油纯工翻动纯．１９９５（５）．３７－３８。［４］陈东宇．基于ｈａｒｔ协议的智能扩散硅压力变送器．自动化仪袭．２００１（６）．１７一１８．［５］周樟华．Ｈａｒｔ协议及其在智能炎送器中的应用。微计算机信息．１９９７，１３（３）．７－１０．强】≠§往稔。Ｈａｒｔ避谖努议及应震．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