浅谈智能压力变送器在工业自动化中的应用

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[摘 要]科技发展推动工业自动化发展，当今工业自动化生产对所使用的传感器的要求越加趋向于多功能、一体化、高度集成、体积微小、可以大批量输出等方面发展，压力变送器作为一种常用传感器，在微处理器技术与传感器的紧密结合后使得其成为了具有存储、判断和信息处理的具有智能功能的传感器。智能压力变送器符合了工业生产的发展需要，其在工业生产自动化中发挥的作用也将会越来越大。

[关键词]智能压力变送器；工业自动化

中图分类号：TV523 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）08-0225-01

一、智能压力变送器的特点

压力变送器的工作原理是将压力信号转变成某种可测量的电信号，通过测量电信号的变化量，利用一定的标度变换，从而得出压力大小。压力变送器能在好多种特殊环境中使用，非常适合在钢铁行业中使用。压力变送器种类繁多，按可转变的电信号分类有电容式压力变送器、电阻应变片压力变送器等等。

从上世纪末开始，工业生产自动化日趋成熟，新一代的智能压力变送器应时产生。其主要特点如下：

1、具有自补偿功能。可以通过相应的软件对其非线性、温度误差、响应时间、噪声和交叉感应等进行自动补偿。

2、具有自我诊断功能。电源接通，仪器进行自我检查，判断传感器是否正常运行。

3、具有双向通信功能。微处理器接收并处理仪器检测到的数据，并立即馈处理好的信息，使仪器对测量及时作出调整，其具有的双向通信功能组成了一个闭环工作系统。同时，该仪器还能记忆和存储信息。

4、具有数字量接口输出功能。方便的将输出的信号与现场电脑或者现场总线等连接。

由上可见，新一代智能压力变送器各个方面的性能都有了很大的提高。

二、智能压力变送器的选型

按通信协议不同可分为两种：带协HART协议的和带482或RS232接口的。

（一）智能压力变送器选择要点

1、量程：先确认现场测量点可能出现的最大压力值，一般按比最大值大1.5倍左右选择压力量程，这样可以预防瞬间峰值破坏压力传感器，但是这样做会降低检测精度，虽然可以用缓冲器解决该问题，但是这样会影响速度。我们在具体选择时，要将实际测量压力的范围、精度及其稳定性考虑进去。

2、压力介质

测量的介质的形态不同对智能压力变送器造成的影响不同。智能压力变送器的接触介质部分的材质多采用不锈钢，只要测量介质腐蚀不锈钢，那么大多数压力变送器都适用于对该介质压力的测量。反之只要该介质腐蚀不锈钢，那么只能采用化学密封，阻止介质与压力变送器的接液部分的接触。

4、温度范围

智能压力变送器一般会标定的温度范围有：1、正常操作温度范围，是指变送器能正常运行的温度范围，在超出时，该仪器将不能保证达到其应有的性能指标。2、温度补偿范围，是指在此范围内工作，该仪器保证能达到其应有的性能指标。

5、输出信号

根据各种不同现场的采集需要，相应的智能压力变送器的输出信号也有很多种，有4～20mA，0～20mA，0～10V，0～5V等几种，一般使用的比较多的是4～20mA和0～10V两种，其中4～20mA为两线制（上述的输出为几线制不包含接地或屏蔽线），其他的均为三线制。

（二）现场智能压力变送器的选择例举

本单位在加热炉汽化冷却系统上选用的是EJA110A智能压力变送器，测量压力水位流量。由汽包上焊接的引压管引至旁边空处安装支架，如图：

EJA110A的物理指标为：电源电压为24V，最大负载为570Ω。该变送器为L膜盒，测量范围是0-100Kpa，其最大承受压力为： 3.5Mpa。使用多芯双绞线其最大距离为1.5Km。供电电压24V，输出电流4-20mA。

工作原理：利用微电子加工技术（MEMS）在一个单晶硅芯片表面的中心和边缘制作两个形状、尺寸、材质完全一致的H形状的谐振梁，谐振梁在自激振荡回路中作高频振荡。当单晶硅片的上下表面受到的压力不等时，会产生形变，导致中心谐振梁因压缩力而频率减小，边缘谐振因受拉伸力而频率增加。两频率之差信号直接送到CPU进行数据处理，然后 1、经D/A转换成4-20mA输出信号，通讯时叠加Brain或Hart数字信号； 2、直接输出符合现场总线（Fieldbus Foundation TM）标准的数字信号。

优点：当加有静压（工作压力）时，两形状、尺寸、材质完全一致的谐振梁形变相同，故频率变化也一致，故偏差自动清除，也就是说静压影响可以忽略。 满足对现场实际检测的数据的精确性，从而为操作着提供了一个精确的依据。

三、安装要求

（一）智能压力变送器应尽量不安装在温度变化幅度大的点，在热辐射强度大和有腐蚀性的环境中，应采取相应的有效措施，尽最大可能避免仪器受到损伤，不能进水；应寻找冲击少振动小的点位安装。维护时，经常检查介质，要及时排污，防止线路老化。针对具体的情况作好一定的防护工作非常重要。

（二）安装智能压力变送器必须进行接地，以避免遭到雷击，如果不接可能造成数据干扰，使用的电缆最好选用测量专用的仪表屏蔽电缆，禁止与动力电缆、传动电缆并行。

（三）具有智能通讯功能的智能压力变送器，在投入使用前，需对仪表进行检查和零点、量程调整。

四、智能压力变送器在西门子PLC中的使用

要把智能压力变送器的数据实时的表示出来还是要通过PLC，本单位使用的是西门子PLC400，在主控电脑上连接PLC后，建立空白的DB块，调用相匹配的FB块。

在PIW管脚输入变送器安装接线的I点，在MAX和ZERO管脚分别填入它这个变送器的量程最大值和零点，在SCREEN_OUT管脚填上其DBD点，保存后在OB1中调用，下装后就可以在其他燃控系统程序中调用，让这个数据参与自动控制了。在WINCC中一般最多的就是让其数据在画面上显示出来，首先在变量表里新建WINCC变量，例如上面的DB909.DBD14在WINCC变量表中添加为DB909.DD14，在画面中显示实际测量值，并做成趋势图来保存历史记录，在变量归档中还要添加此新建变量并设定好周期。

五、结束语

本文介绍了智能式压力变送器的基本原理、特点和安装要求，并列举其在实际现场中的应用。其良好的精确度、稳定性和可存储性可以很好的提高工作效率降低生产成本，有利于使用单位获得良好的经济效益和社会效益。

参考文献

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