制作儀表維護(hù)儀器的方法

（新疆天業(yè)天辰化工儀控部,石河子市,832000） 牛旭東

在儀表日常維護(hù)中，常會遇到共有儀表勁儀使用緊張，如另行購置，價(jià)格不菲，用常用的儀表零配件可自己動(dòng)手進(jìn)行制作與勁儀的功能相同的毫安源、模擬變送器，不但滿足了正常的使用要求，而且節(jié)約資金。

1 毫安源、模擬變送器的工作原理

用價(jià)格便宜的一體化智能溫度變送器制作了毫安源、模擬變送器，制作簡單，精確度高,使用方便。所需材料主要為一只一體化溫度變送器，一只100Ω/1W線繞電位器，一只直流24V電源，或24V電池就能制作完成。

一體化溫度變送器也叫整體式溫度變送器，它分為智能溫度變送器和模擬溫度變送器兩種。模擬溫度變送器將熱電偶或熱電阻等測溫元件和溫度轉(zhuǎn)換模塊制成一體，體積很小，直接輸出4～20m A電流信號。也有的一體化溫度變送器中還包括顯示表頭，即溫度傳感、變送和顯示一體化。一體化溫度變送器抗干擾能力強(qiáng)，因?yàn)閮x表輸出的是具有恒流性能的4～20m A直流電流，故不受線路電阻的影響，無信號傳輸損失，傳送距離大。4～20m A直流電流是統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號，可不用處理，直接安入儀表儀器、工廠DCS集散控制系統(tǒng)，或計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

從圖上可知,該一體化溫度變送器由測量電路、電壓放大器、穩(wěn)壓電路、反極性保護(hù)、電壓電流轉(zhuǎn)換和非線性校正等環(huán)節(jié)組成。

它的工作原理如下：

圖1 模擬一體化溫度變送器的原理圖

測量電路是將被測熱電阻Rt或熱電偶TC的電勢轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電壓輸出，然后經(jīng)高性能電壓放大器放大。由于熱電偶溫度和熱電偶電勢是非線性關(guān)系，所以需要進(jìn)行非線性補(bǔ)償。補(bǔ)償環(huán)節(jié)串在電壓放大器的反饋回路，借以改變放大器增益。最后經(jīng)電壓電流轉(zhuǎn)換，輸出4～20mA直流信號。

反極性保護(hù)是一個(gè)二極管，利用它正向?qū)?、反向截止的性能，來防止電源接反后損壞儀表。穩(wěn)壓電路是保證給測量電路、放大器、轉(zhuǎn)換器的供電電壓穩(wěn)定。

智能溫度變送器是以微處理器為核心部件構(gòu)成的溫度變送器。具有萬能輸入方式，可接收各種分度號的熱電偶、熱電阻信號，豪伏信號。輸出信號多樣，既有數(shù)字輸出信號，又有4～20m A模擬信號。由于內(nèi)部有非線性溫度傳感器的特性曲線，所以輸出信號可與傳感器輸入信號成正比。使用智能終端（即現(xiàn)場手持通訊器）可對變送器實(shí)行遠(yuǎn)距離組態(tài)、調(diào)整，可進(jìn)行試運(yùn)行，啟動(dòng)及日常操作，大大提高了工作效率。精確度較高。常用K、E、J、R、S、T等電偶分度號和PT100、PT200等熱電阻的誤差最大不超過±10C,D/A轉(zhuǎn)換器的精度為±0.025%滿量程，冷端溫度補(bǔ)償好，總的溫度影響為±0.1%/280C。既有本安防爆結(jié)構(gòu)，又有隔爆結(jié)構(gòu)，體積小，重量輕，變送器一般0.2kg以下。

2 制作毫安源、模擬變送器需要的器材

在制作中選用了SIEMENS（西門子）公司生產(chǎn)的SITRANS TH3007NG3212-ONNOO HART智能溫度變送器。見圖2。

圖2 毫安源模擬變速器需要器材

SITRANSTH3007NG3212-ONNOO HART智能溫度變送器的工作原理。

由電阻式傳感器(二、三或四線制)或熱電偶測得的信號,在輸入級被放大。此電壓與輸入變量成正比，再經(jīng)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器(1)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。這些信號經(jīng)電氣隔離(2)送到微處理器(3)。在此按傳感器特性及其它參量(阻尼、環(huán)境溫度等)加以轉(zhuǎn)換。這樣得到的信號在數(shù)/模轉(zhuǎn)換器(4)中轉(zhuǎn)換為與負(fù)載無關(guān)的4～20mA直流電流。電源(5)位于輸出信號電路中。所需材料:

1）R t100Ω/1W 線繞電位器，型號:1W-100Ω,WX010

2）直流24V 電源，型號:S-40-24輸入100～240VAC,輸出DC24V1.8A

3）R a1/8W100Ω金屬膜電阻1只。

4）Rb250Ω/1/8W 金屬膜電阻1只。（智能溫度變送器選用）

5）直流電流表(0～30mA)或使用中串接萬用表電流檔。

6）儀器外殼可選用塑料、金屬等材料。

7）一體化溫度變送器（Pt100）。

連線原理見圖3。

圖3 毫安源、變速器連線原理圖

3 一體化溫度變送器的調(diào)試

3.1 使用模擬一體化溫度變送器的調(diào)試

1）4m A直流電流的校準(zhǔn)：將RT電流調(diào)節(jié)旋鈕旋至最小，調(diào)節(jié)模擬一體化溫度變送器的零點(diǎn)（ZERO），使a、C輸出端子間電流為4MA

2）20m A直流電流的校準(zhǔn)：將RT電流調(diào)節(jié)旋鈕旋至最大，調(diào)節(jié)模擬一體化溫度變送器的量程（SPAN），使a、C輸出端子間電流為20m A

3）反復(fù)調(diào)節(jié)零點(diǎn)（ZERO）、量程（SPAN），使4m A、20m A準(zhǔn)確。

3.2 智能一體化溫度變送器的調(diào)試

3.2.1 智能一體化溫度變送器的設(shè)置

現(xiàn)以SIEMENS（西門子）公司生產(chǎn)的SITRANS TH3007NG3212-ONNOO HART智能溫度變送器為例。將250Ω金屬膜電阻兩端的短接導(dǎo)線取開,用375現(xiàn)場通訊器掛于250Ω金屬膜電阻兩端，安好24V電池、或接通24V電源，將a、C端子短接。

第一步：（設(shè)單位）ONLINE-2.DEVICE SETUP-3.BASICSETUP-1.UNIT-0C退出

第二步：（設(shè)輸出類型）ONLINE-2.DEVICE SETUP-4.DETAILED-SETUP-3.

OUTPUT-CONDITION-1.ANALOG OUTPUT退出

第三步：設(shè)傳感器類型：

1)ONLINE-2.DEVICE-SETUP-4.DETAILED-SETUP-1.SENSOR-1.PROCESS-SENSOR-2.SEN

SOR-SETUP-2.SENSOR-CLASS T/C進(jìn)入選RTD(熱電阻)退出

2)ONLINE-2.DEVICE-SETUP-4.DETAILED-SETUP-1.SENSOR-1.PROCESS-SENSOR-2.SEN

SOR-SETUP-8.CYC TYPE-進(jìn)入選 EXT PT100，3WIRE(三線制 PT100)退出

3)ONLINE-2.DEVICE-SETUP-4.DETAILED-SETUP-2.SIGNAL-CONDITION-4.USER-LINEARIZA

TION-1.LINEARIZATION-MODE-1.LIN

EAR-WITH INPUT(線性輸入)退出

第四步：（設(shè)量程）

1)ONLINE-2.DEVICESETUP-3.BASIC SETUP-2.ZERO/SPAN-SET-1.LRV輸入0.0回車2)ONLINE-2.DEVICE SETUP—3.BASIC SETUP-2.ZERO/SPAN-SET—2.URV輸入256.0回車

調(diào)試完畢,將250Ω金屬膜電阻兩端用導(dǎo)線短接,即可投入使用，250Ω金屬膜電阻可不取下,用于校準(zhǔn)通訊。

3.2.2 安裝調(diào)試及常見問題

電流表、電流調(diào)節(jié)旋鈕RT可安裝于儀器外殼頂部、前面板。

電流表可作為電流調(diào)節(jié)輸出大小的指示，當(dāng)電流調(diào)節(jié)旋鈕Rt逐漸增大時(shí)，電流表數(shù)值也隨著增大。

當(dāng)電位器Rt調(diào)至最小時(shí)，阻值為零，Ra由于選擇了100Ω，智能一體化溫度變送器輸入端阻值為：100Ω+0=100Ω，查熱電阻PT100的分度表，輸入端阻值為100Ω時(shí)，輸出對應(yīng)0℃。下限被限制在了0℃。智能一體化溫度變送器的輸出量程的下限也設(shè)在了0℃，智能一體化溫度變送器將輸出4m A.

當(dāng)電位器RT調(diào)至最大時(shí)，阻值為100Ω，Ra由于選擇了100Ω，智能一體化溫度變送器的輸入端阻值為：100Ω+100Ω=200Ω，查熱電阻PT100的分度表，輸入端阻值為200Ω時(shí)，輸出對應(yīng)265℃。智能一體化溫度變送器的輸入上限被設(shè)定在了265℃。智能一體化溫度變送器的輸出量程的上限也設(shè)在了265℃，智能一體化溫度變送器將輸出20 m A.

由于所選元件均存在一定的誤差，當(dāng)4m A輸出不準(zhǔn)時(shí)，可將輸出量程的下限值0℃，向零上或零下輕微調(diào)整，直至4m A輸出準(zhǔn)確，也可進(jìn)行零點(diǎn)校準(zhǔn)操作。

當(dāng)20MA輸出不準(zhǔn)時(shí)，可將輸出量程的上限值265℃，向上或向下輕微調(diào)整，直至20m A輸出準(zhǔn)確。

當(dāng)使用MA源時(shí)，a接藍(lán)線，為負(fù)極，C接黃線，為正極。DC24V電源需工作。調(diào)整Rt電位器至合適的電流值。

當(dāng)使用DC24V電源時(shí)，b接紅線，為正極，a接藍(lán)線，為負(fù)極。打開DC24V電池，或用AC220V給電源供電。

當(dāng)使用時(shí)模擬變送器時(shí)，關(guān)閉DC24V電池，或停止AC220V給電源供電。b接紅線，為正極，C接黃線，為負(fù)極。調(diào)整Rt電位器至合適的電流值。

當(dāng)使用m A源和模擬變送器時(shí),如電流表無指示，說明輸出回路未接通。

當(dāng)使用m A源作模擬變送器時(shí),可在回路中串入電流表。

3.2.3 調(diào)節(jié)面板的制作

將調(diào)整電位器Rt安裝于儀表外殼面板上，旋鈕下部粘貼刻度面板，接通DC24V電源，輸出回路串入電流表。

先確定最小點(diǎn)4MA和最大點(diǎn)20MA，如4 MA20MA不準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)先調(diào)校使4MA20MA輸出準(zhǔn)確，并標(biāo)注于刻度面板。

調(diào)整電位器Rt，分別于刻度面板標(biāo)出4MA、8MA、12MA、16MA、18MA、20MA電流值。