摘要：傳感器和變送器在儀器、儀表和工業(yè)自動化領域中起著舉足輕重的作用。與傳感器不同，變送器除了能將非電量轉換成可測量的電量外，一般還具有一定的放大作用。本文簡單地介紹了各類變送器的特點，以供使用者選用。

關鍵詞：傳感器變送器選用

一、一體化溫度變送器

一體化溫度變送器一般由測溫探頭（熱電偶或熱電阻傳感器）和兩線制固體電子單元組成。采用固體模塊形式將測溫探頭直接安裝在接線盒內，從而形成一體化的變送器。一體化溫度變送器一般分為熱電阻和熱電偶型兩種類型。

熱電阻溫度變送器是由基準單元、R/V轉換單元、線性電路、反接保護、限流保護、V/I轉換單元等組成。測溫熱電阻信號轉換放大后，再由線性電路對溫度與電阻的非線性關系進行補償，經(jīng)V/I轉換電路后輸出一個與被測溫度成線性關系的4～20mA的恒流信號。

熱電偶溫度變送器一般由基準源、冷端補償、放大單元、線性化處理、V/I轉換、斷偶處理、反接保護、限流保護等電路單元組成。它是將熱電偶產(chǎn)生的熱電勢經(jīng)冷端補償放大后，再帽由線性電路消除熱電勢與溫度的非線性誤差，最后放大轉換為4～20mA電流輸出信號。為防止熱電偶測量中由于電偶斷絲而使控溫失效造成事故，變送器中還設有斷電保護電路。當熱電偶斷絲或接解不良時，變送器會輸出最大值（28mA）以使儀表切斷電源。一體化溫度變送器具有結構簡單、節(jié)省引線、輸出信號大、抗干擾能力強、線性好、顯示儀表簡單、固體模塊抗震防潮、有反接保護和限流保護、工作可靠等優(yōu)點。一體化溫度變送器的輸出為統(tǒng)一的4～20mA信號；可與微機系統(tǒng)或其它常規(guī)儀表匹配使用。也可用戶要求做成防爆型或防火型測量儀表。

摘要：從HART協(xié)議智能變磅器的功能和協(xié)議要求出發(fā)，在詳細討論、分析HART協(xié)議智能變送器的設計重點、難點和技術關鍵的基礎上，設計完整的HART協(xié)議智能壓力/差壓變送器的實用電路。它可以實現(xiàn)HART協(xié)議智能變送器的基本功能。

關鍵詞：HART協(xié)議智能變送器現(xiàn)場總線數(shù)字數(shù)據(jù)通信

概述

現(xiàn)場總線技術是當前自動檢測技術的熱點之一。從現(xiàn)場總線技術形成來看，它是控制、計算機、通信、網(wǎng)絡等技術發(fā)展的必然結果；而智能儀表則為現(xiàn)場總線的出現(xiàn)和應用奠定了基礎。自1983年Honeywell推出智能儀表--Smar變送器之后，世界各廠家都相繼推出各有特色的智能儀表。為解決開放性資源的共享問題，從用戶到廠商都強烈要求形成統(tǒng)一標準，促進現(xiàn)場總線技術的形成。目前，幾種有影響的現(xiàn)場總線技術有：基金會現(xiàn)場總線、LonWorks、PROFIBUS、CAN、HART，除HART外，均為全數(shù)字化現(xiàn)場總線協(xié)議。

全數(shù)字化意味著將取消傳統(tǒng)的模擬信號的傳送方式，而要求每一個現(xiàn)場設備都具有智能及數(shù)字通信能力，使得操作人員或其他設備（傳感器、執(zhí)行器等）向現(xiàn)場發(fā)送指令（如設定值、量程、報警值等），同時也能實時地得到現(xiàn)場設備各方面的情況（如測量值、環(huán)境參數(shù)、設備運行情況及設備校準、自診斷情況、報警信息、故障數(shù)據(jù)等）。此外，原來由主控制器完成的控制運算也分散到了各個現(xiàn)場設備上，大大提高了系統(tǒng)的可靠性和靈活性?，F(xiàn)場總線技術關鍵之處在于系統(tǒng)的開放性，強調對標準的共識與遵從，打破了傳統(tǒng)生產(chǎn)廠家各自獨立標準的局面，保證了來自不同廠家的產(chǎn)品可以集成到同一個現(xiàn)場總線系統(tǒng)中，并且可以通過網(wǎng)關與其他系統(tǒng)共享資源。

目前，一方面現(xiàn)場總線標準正處在完善和發(fā)展階段，另一方面?zhèn)鹘y(tǒng)的基于4～20mA的模擬設備還在廣泛應用于工業(yè)控制信各個領域。因此，馬上全數(shù)字化是不現(xiàn)實的。為滿足從模擬到全數(shù)字的過渡，HART協(xié)議應運而生。HART采用頻移鍵控（FSK）技術。它基于Bell202通信標準，在4～20mA模擬信號上疊加不同的頻率信號（2200Hz表示"0"，1200Hz表示"1"）來傳送數(shù)字信號（見圖3）。HART協(xié)議的數(shù)據(jù)傳輸速率為1200bps（位/秒）。HART現(xiàn)場總線（簡稱HF）系統(tǒng)采用主從工作方式：主機為1臺IBM-PC機；從機為1臺或多臺遵守HART協(xié)議的HF智能變送器。當從機只有1臺HF智能變送器，即智能變送器工作在點-點方式下時，可繼續(xù)使用傳統(tǒng)的4～20mA信號進行模擬傳輸，而測量、調整和測試數(shù)據(jù)用數(shù)字方式傳輸；當從機為多臺HF智能變送器時，即智能變送器工作在多站方式下時，4～20mA信號作廢，每臺變送器工作電流為4mA左右。所有測量，調整和測試數(shù)據(jù)均用數(shù)字方式傳輸。由于每臺HF變送器有惟一的編號，所以主機能對每一臺變送器進行操作。HART提供設備描述語言（DDL），以確?；ゲ僮餍?。應該指出，HART被認為是事實上的工業(yè)標準，但它本身并不算現(xiàn)場總線（模擬和數(shù)字的混合），只能說是現(xiàn)場總線的雛形，是一種過渡協(xié)議。由于4～20mA模擬信號標準將在今后相當長的時間內存在，所以研究HART協(xié)議仍具有重要意義。

摘要：首先介紹了XTR系列集成電流變送器的產(chǎn)品分類及主要特點，然后闡述了XTR115的工作原理，最后介紹了XTR115及XTR101的典型應用。

關鍵詞：電流變送器；電流環(huán)；應變橋；保護電路

引言

集成電流變送器亦稱電流環(huán)電路，根據(jù)轉換原理的不同可劃分成以下兩種類型：一種是電壓／電流轉換器，亦稱電流環(huán)發(fā)生器，它能將輸入電壓轉換成4～20mA的電流信號（典型產(chǎn)品有1B21，1B22，AD693，AD694，XTR101，XTR106和XTR115）；另一種屬于電流／電壓轉換器，也叫電流環(huán)接收器（典型產(chǎn)品為RCV420）。上述產(chǎn)品可滿足不同用戶的需要。

XTR系列是美國BB（BURR－BROWN）公司生產(chǎn)的精密電流變送器，該公司現(xiàn)已并入TI公司。該系列產(chǎn)品包括XTR101，XTR105，XTR106，XTR110，XTR115和XTR116共6種型號。其特點是能完成電壓／電流（或電流／電流）轉換，適配各種傳感器構成測試系統(tǒng)、工業(yè)過程控制系統(tǒng)、電子秤重儀等。

1XTR系列產(chǎn)品的分類及性能特點

生產(chǎn)過程監(jiān)視和控制要用到多種自動化儀表、計算機及相應執(zhí)行機構。過程中的信號既有微弱到毫伏級的小信號,又有數(shù)十伏的大信號，甚至還有高達數(shù)千伏、數(shù)百安培的信號要處理。從頻率上講，有直流低頻范圍的，也有高頻/脈沖尖峰。設備儀表間的互相干擾就成為系統(tǒng)調試中必須要解決的問題。除了電磁屏蔽之外，解決各種設備儀表的“地”，即信號參考點的電位差，將成為重要課題。因為不同設備、儀表的信號要互傳互送，那就存在信號參考點問題。換句話說，要使信號完整傳送，理想化的情況是所有設備儀表的信號有一個共同的參考點，即共有一個“地”。進一步講，所有設備儀表信號的參考點之間電位差為“零”。但是在實際環(huán)境中，這一點幾乎是不可能的，這里面除了各個設備儀表“地”之間的連線電阻產(chǎn)生的電壓降之外，尚有各種設備儀表在不同環(huán)境受到的干擾不同，以及導線接點經(jīng)受風吹雨淋導致接點質量下降等諸多因素，致使各個“地”之間有差別。

圖中標明有兩個現(xiàn)場設備1＃、2＃儀表向PLC傳送信號以及PLC向兩臺現(xiàn)場設備3＃、4＃儀表發(fā)出信號。假定傳送信號均為0-10VDC。理想情況下PLC及兩個現(xiàn)場設備1＃、2＃儀表“地”電位完全相等，傳送過程中又沒有干擾。這樣從PLC輸入來看，接收正確。但如前所述，兩個現(xiàn)場設備通常有“地”電位差。舉例來講，1#設備“地”與PLC“地”同電位，2#設備比它們的“地”電位高0.1V，這樣1#設備給PLC的信號為0-10V，而2#設備給PLC的為0.1V-10.1V,誤差就產(chǎn)生了.同時1#、2#設備的“地”線在PLC匯合聯(lián)接，將0.1V電壓施加在PLC地線條上，可能損壞PLC局部“地”線。同時顯示錯誤的數(shù)據(jù)。由此引起的問題在現(xiàn)場調試中屢有出現(xiàn)。例如某大型建材公司生產(chǎn)線監(jiān)控系統(tǒng)使用美國AB-PLC外接國內某廠家手操器。AB-PLC的每個數(shù)據(jù)采集板由八個通道組成，八個通道共用一個12位A/D，模擬量經(jīng)過變換后由12個光耦隔離器實現(xiàn)與主機隔離。它的八個通道輸入之間沒有隔離，致使在輸入信號時，每個通道單獨輸入到采集板均正常。但是同時輸入兩個或多于兩個外部信號時，顯示數(shù)字亂跳故障無法排除。又如航天某部門使用K型熱偶作為傳感器測試發(fā)動機各點溫度。同上述相似，僅測試一個點時正常。但是向主機接入兩點或兩點以上溫度信號時，顯示的溫度值明顯錯誤。這兩種情況在使用隔離器后，都正常了。

隔離器之所以能起到這個作用，就是它具有使輸入/輸出在電氣上完全隔離的特點。換句話講，輸入/輸出之間沒有共同“地”，外來信號不管是0-10V，或帶著共模干擾電壓的0-10V經(jīng)隔離后均為0-10V。即隔離后新建立的“地”與外部設備儀表“地”沒關系。正是由于這個原因，也實現(xiàn)了輸入到PLC主機的多個外接設備儀表信號之間隔離，即它們之間沒有“地”的關系。

上面談了輸入信號和PLC信號的隔離，同樣PLC向外部設備輸出信號也有類似現(xiàn)象問題。顯然采用隔離器就能解決問題。

這類電壓/電壓隔離器及電壓/電流隔離轉換器的產(chǎn)品型號是WS1521、WS1522。

1．不管PLC向外部設備儀表發(fā)送信號，還是外部設備儀表向其他設備發(fā)送信號，有一種情況經(jīng)常遇到：要求一個信號即能向顯示儀表輸送信號，又能傳送給諸如變頻器之類的設備。這就有可能在兩個設備之間產(chǎn)生干擾，若要徹底解決干擾問題，推薦使用隔離式信號分配器，它的二個輸出之間也是隔離的。它能實現(xiàn)輸入信號與外部設備隔離，同時實現(xiàn)接收信號設備之間隔離。

1概述

目前，配網(wǎng)自動化的發(fā)展已較為成熟，各類配網(wǎng)自動化產(chǎn)品也種類繁多，但針對通信規(guī)約及通信信息的員工配網(wǎng)自動化培訓系統(tǒng)缺少。本文設計了一個配網(wǎng)自動化信息工程實驗系統(tǒng)，系統(tǒng)能模擬配網(wǎng)主站SCADA及數(shù)據(jù)庫的功能；能完全實現(xiàn)FTU的三遙功能，能在FTU及配網(wǎng)主站展示通信報文信息；FTU的獨特設計之處有大屏幕顯示菜單并操作。

2實驗系統(tǒng)簡介

本文設計的配網(wǎng)自動化信息工程實驗系統(tǒng)用單相220V交流電模擬10kV配電網(wǎng)，設計的配網(wǎng)自動化信息工程實驗系統(tǒng)主要包括配網(wǎng)主站與FTU（FeederTerminalUnit）兩個部分，配網(wǎng)主站與FTU可以按104規(guī)約進行通信，其結構如圖1所示。配網(wǎng)自動化模擬主站在PC機上采用C++Builder軟件仿真設計,充分利用其C++語法結構的特點與友好的圖形界面，設計出了配網(wǎng)仿真線路與良好的人機交互界面，實現(xiàn)了遙測、遙信、遙控、對時、SOE時間順序記錄等功能。配網(wǎng)終端FTU裝置是本次設計的重點，主要采用STM32F407開發(fā)板設計，具有信息采集、繼電保護、人機交互、命令執(zhí)行等功能。

3實驗系統(tǒng)設計介紹

3.1配網(wǎng)主站功能仿真。配網(wǎng)主站設計遵循“一體化”的設計原則，設計的配網(wǎng)SCADA系統(tǒng)主要包括：人機交互模塊、通信服務模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)庫管理模塊，其系統(tǒng)模塊如圖2所示。人機交互模塊負責為操作員提供可視化的操作界面，主要包括：配網(wǎng)節(jié)點運行信息顯示、104報文內容顯示、功能按鈕實現(xiàn)。通信服務模塊負責建立網(wǎng)絡連接、提供外部數(shù)據(jù)源，主要包括：網(wǎng)絡管理、接收與發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖區(qū)創(chuàng)建。通信功能是通過SOCKET控件實現(xiàn)的，配網(wǎng)自動化主站作為數(shù)據(jù)請求方，在TCP連接中為客戶端，在C++Builder中調用ClientSocket控件即可實現(xiàn)。數(shù)據(jù)處理模塊負責管理數(shù)據(jù)，主要包括：信號判別、標度變換、命令生成等等，信號判別是對開關分合狀態(tài)的判斷，方法為：判斷相應標志位，其中：“0”表示開關斷開、“1”表示開關閉合；標度變換的內容是將接收到的電壓電流值還原為工程一次值。數(shù)據(jù)庫管理模塊主要負責數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)查詢。數(shù)據(jù)庫采用SQLServer軟件設計，C++Builder軟件通過ADO相關控件對數(shù)據(jù)庫進行訪問與操作。3.2FTU軟硬件設計。FTU的設計基于STM32F4開發(fā)板，其硬件模塊如圖3所示，開發(fā)板搭載了電源模塊電路、JTAG接口電路、復位電路、A/D轉換電路、通信接口電路、LCD液晶顯示電路，此外通過開發(fā)板外部的擴展IO口設計了開關量輸入/出電路。FTU的軟件系統(tǒng)是基于UCOS-III操作系統(tǒng)設計的，該操作系統(tǒng)的多任務管理有利于軟件系統(tǒng)的模塊化設計，故FTU軟件系統(tǒng)也按模塊進行設計。其任務模塊如圖4所示，包括人機交互模塊、通信任務模塊、遙控量輸出、遙信量采集、遙測量采集、實時時鐘區(qū)，其中人機交互模塊由Emwin圖形顯示與觸摸屏任務兩部分組成。配網(wǎng)終端FTU的主要任務是監(jiān)測控制、通信等基本任務，故對系統(tǒng)任務進行劃分時，首先要考慮在出現(xiàn)故障的情況下，系統(tǒng)能夠運行基礎的任務，并對出現(xiàn)的故障向主站實時反饋。根據(jù)對各個任務重要程度的判斷，F(xiàn)TU軟件系統(tǒng)把任務劃分為7個優(yōu)先級，內核任務占前五個優(yōu)先級，故用戶任務優(yōu)先級從6開始設計，設計的任務優(yōu)先級如表1所示。從表1中可以看出，遙信量采集與遙控量采集任務優(yōu)先級較高，故障出現(xiàn)時，F(xiàn)TU根據(jù)采集到的故障數(shù)據(jù)判斷故障跳開繼電器。TCP服務器任務優(yōu)先級為8，在FTU采集到的遙測量遙信量后，F(xiàn)TU立即上傳數(shù)據(jù)，若收到主站下發(fā)遙控命令，F(xiàn)TU立即執(zhí)行要命令。EMWINDEMO任務與TOUCH任務分別實現(xiàn)了圖形顯示與觸摸的功能，任務優(yōu)先級最低。3.3數(shù)據(jù)采集與開關控制電路。在STM32F407開發(fā)板外專門設置了數(shù)據(jù)采集與開關控制電路，其中數(shù)據(jù)采集電路主要功能是采集電壓、電流值，有通過交流采樣采集電壓電流值與變送器采集電壓電流值兩種方法，本次設計采用變送器采集電壓電流值，采用由迅鵬公司生產(chǎn)的變送器，其中電流變送器型號為YPD-I-A1-P5-O1，電壓變送器型號為YPD-U-A1-P5-O1，電壓變送器與電流變送器工作電源都為220V交流電。電流變送器的輸入電流范圍為：0-1A，輸出電壓范圍：0-5V。電壓變送器輸入電流范圍為：0-1A，輸出電壓范圍：0-5V。輸出的信號均為模擬信號，該信號輸入STM32F407的A/D轉換通道后變位數(shù)字信號。本次設計的繼電器跳合閘模塊采用SONGLE公司生產(chǎn)的1路帶光耦隔離的繼電器模塊，芯片接線原理如圖5所示。該模塊采用貼片式光耦隔離，驅動性能好，觸發(fā)電流不大（5mA）。本次設計的小型交流電路系統(tǒng)正常運行狀態(tài)下電流為90mA左右，完全滿足觸發(fā)要求。觸發(fā)方式有兩種可供選擇：高電平觸發(fā)和低電平觸發(fā)，另外，繼電器模塊的強大的容錯設計可有效避免繼電器誤動作。

生產(chǎn)過程監(jiān)視和控制要用到多種自動化儀表、計算機及相應執(zhí)行機構。過程中的信號既有微弱到毫伏級的小信號,又有數(shù)十伏的大信號，甚至還有高達數(shù)千伏、數(shù)百安培的信號要處理。從頻率上講，有直流低頻范圍的，也有高頻/脈沖尖峰。設備儀表間的互相干擾就成為系統(tǒng)調試中必須要解決的問題。除了電磁屏蔽之外，解決各種設備儀表的“地”，即信號參考點的電位差，將成為重要課題。因為不同設備、儀表的信號要互傳互送，那就存在信號參考點問題。換句話說，要使信號完整傳送，理想化的情況是所有設備儀表的信號有一個共同的參考點，即共有一個“地”。進一步講，所有設備儀表信號的參考點之間電位差為“零”。但是在實際環(huán)境中，這一點幾乎是不可能的，這里面除了各個設備儀表“地”之間的連線電阻產(chǎn)生的電壓降之外，尚有各種設備儀表在不同環(huán)境受到的干擾不同，以及導線接點經(jīng)受風吹雨淋導致接點質量下降等諸多因素，致使各個“地”之間有差別。

圖中標明有兩個現(xiàn)場設備1＃、2＃儀表向PLC傳送信號以及PLC向兩臺現(xiàn)場設備3＃、4＃儀表發(fā)出信號。假定傳送信號均為0-10VDC。理想情況下PLC及兩個現(xiàn)場設備1＃、2＃儀表“地”電位完全相等，傳送過程中又沒有干擾。這樣從PLC輸入來看，接收正確。但如前所述，兩個現(xiàn)場設備通常有“地”電位差。舉例來講，1#設備“地”與PLC“地”同電位，2#設備比它們的“地”電位高0.1V，這樣1#設備給PLC的信號為0-10V，而2#設備給PLC的為0.1V-10.1V,誤差就產(chǎn)生了.同時1#、2#設備的“地”線在PLC匯合聯(lián)接，將0.1V電壓施加在PLC地線條上，可能損壞PLC局部“地”線。同時顯示錯誤的數(shù)據(jù)。由此引起的問題在現(xiàn)場調試中屢有出現(xiàn)。例如某大型建材公司生產(chǎn)線監(jiān)控系統(tǒng)使用美國AB-PLC外接國內某廠家手操器。AB-PLC的每個數(shù)據(jù)采集板由八個通道組成，八個通道共用一個12位A/D，模擬量經(jīng)過變換后由12個光耦隔離器實現(xiàn)與主機隔離。它的八個通道輸入之間沒有隔離，致使在輸入信號時，每個通道單獨輸入到采集板均正常。但是同時輸入兩個或多于兩個外部信號時，顯示數(shù)字亂跳故障無法排除。又如航天某部門使用K型熱偶作為傳感器測試發(fā)動機各點溫度。同上述相似，僅測試一個點時正常。但是向主機接入兩點或兩點以上溫度信號時，顯示的溫度值明顯錯誤。這兩種情況在使用隔離器后，都正常了。

隔離器之所以能起到這個作用，就是它具有使輸入/輸出在電氣上完全隔離的特點。換句話講，輸入/輸出之間沒有共同“地”，外來信號不管是0-10V，或帶著共模干擾電壓的0-10V經(jīng)隔離后均為0-10V。即隔離后新建立的“地”與外部設備儀表“地”沒關系。正是由于這個原因，也實現(xiàn)了輸入到PLC主機的多個外接設備儀表信號之間隔離，即它們之間沒有“地”的關系。

上面談了輸入信號和PLC信號的隔離，同樣PLC向外部設備輸出信號也有類似現(xiàn)象問題。顯然采用隔離器就能解決問題。

這類電壓/電壓隔離器及電壓/電流隔離轉換器的產(chǎn)品型號是WS1521、WS1522。

1．不管PLC向外部設備儀表發(fā)送信號，還是外部設備儀表向其他設備發(fā)送信號，有一種情況經(jīng)常遇到：要求一個信號即能向顯示儀表輸送信號，又能傳送給諸如變頻器之類的設備。這就有可能在兩個設備之間產(chǎn)生干擾，若要徹底解決干擾問題，推薦使用隔離式信號分配器，它的二個輸出之間也是隔離的。它能實現(xiàn)輸入信號與外部設備隔離，同時實現(xiàn)接收信號設備之間隔離。

生產(chǎn)過程監(jiān)視和控制要用到多種自動化儀表、計算機及相應執(zhí)行機構。過程中的信號既有微弱到毫伏級的小信號,又有數(shù)十伏的大信號，甚至還有高達數(shù)千伏、數(shù)百安培的信號要處理。從頻率上講，有直流低頻范圍的，也有高頻/脈沖尖峰。設備儀表間的互相干擾就成為系統(tǒng)調試中必須要解決的問題。除了電磁屏蔽之外，解決各種設備儀表的“地”，即信號參考點的電位差，將成為重要課題。因為不同設備、儀表的信號要互傳互送，那就存在信號參考點問題。換句話說，要使信號完整傳送，理想化的情況是所有設備儀表的信號有一個共同的參考點，即共有一個“地”。進一步講，所有設備儀表信號的參考點之間電位差為“零”。但是在實際環(huán)境中，這一點幾乎是不可能的，這里面除了各個設備儀表“地”之間的連線電阻產(chǎn)生的電壓降之外，尚有各種設備儀表在不同環(huán)境受到的干擾不同，以及導線接點經(jīng)受風吹雨淋導致接點質量下降等諸多因素，致使各個“地”之間有差別。以示意圖一為例。

圖中標明有兩個現(xiàn)場設備1＃、2＃儀表向PLC傳送信號以及PLC向兩臺現(xiàn)場設備3＃、4＃儀表發(fā)出信號。假定傳送信號均為0-10VDC。理想情況下PLC及兩個現(xiàn)場設備1＃、2＃儀表“地”電位完全相等，傳送過程中又沒有干擾。這樣從PLC輸入來看，接收正確。但如前所述，兩個現(xiàn)場設備通常有“地”電位差。舉例來講，1#設備“地”與PLC“地”同電位，2#設備比它們的“地”電位高0.1V，這樣1#設備給PLC的信號為0-10V，而2#設備給PLC的為0.1V-10.1V,誤差就產(chǎn)生了.同時1#、2#設備的“地”線在PLC匯合聯(lián)接，將0.1V電壓施加在PLC地線條上，可能損壞PLC局部“地”線。同時顯示錯誤的數(shù)據(jù)。由此引起的問題在現(xiàn)場調試中屢有出現(xiàn)。例如某大型建材公司生產(chǎn)線監(jiān)控系統(tǒng)使用美國AB-PLC外接國內某廠家手操器。AB-PLC的每個數(shù)據(jù)采集板由八個通道組成，八個通道共用一個12位A/D，模擬量經(jīng)過變換后由12個光耦隔離器實現(xiàn)與主機隔離。它的八個通道輸入之間沒有隔離，致使在輸入信號時，每個通道單獨輸入到采集板均正常。但是同時輸入兩個或多于兩個外部信號時，顯示數(shù)字亂跳故障無法排除。又如航天某部門使用K型熱偶作為傳感器測試發(fā)動機各點溫度。同上述相似，僅測試一個點時正常。但是向主機接入兩點或兩點以上溫度信號時，顯示的溫度值明顯錯誤。這兩種情況在使用隔離器后，都正常了。

隔離器之所以能起到這個作用，就是它具有使輸入/輸出在電氣上完全隔離的特點。換句話講，輸入/輸出之間沒有共同“地”，外來信號不管是0-10V，或帶著共模干擾電壓的0-10V經(jīng)隔離后均為0-10V。即隔離后新建立的“地”與外部設備儀表“地”沒關系。正是由于這個原因，也實現(xiàn)了輸入到PLC主機的多個外接設備儀表信號之間隔離，即它們之間沒有“地”的關系。

上面談了輸入信號和PLC信號的隔離，同樣PLC向外部設備輸出信號也有類似現(xiàn)象問題。顯然采用隔離器就能解決問題。

這類電壓/電壓隔離器及電壓/電流隔離轉換器的產(chǎn)品型號是WS1521、WS1522。

1．不管PLC向外部設備儀表發(fā)送信號，還是外部設備儀表向其他設備發(fā)送信號，有一種情況經(jīng)常遇到：要求一個信號即能向顯示儀表輸送信號，又能傳送給諸如變頻器之類的設備。這就有可能在兩個設備之間產(chǎn)生干擾，若要徹底解決干擾問題，推薦使用隔離式信號分配器，它的二個輸出之間也是隔離的。它能實現(xiàn)輸入信號與外部設備隔離，同時實現(xiàn)接收信號設備之間隔離。如圖二。

1蒸汽流量計量的特點

1.1飽和蒸汽流量計量中的“兩相流”

當前，用戶基本上都使用飽和蒸汽，通常用干度(指飽和蒸汽中的含水量多少)來衡量飽和蒸汽的質量好壞。最好的是干飽和蒸汽，一般稱為過熱飽和蒸汽，其含水量可忽略不計；干度差的稱濕飽和蒸汽，含水量最多可達30%，這就存在著飽和蒸汽的“兩相流”問題。因為任何蒸汽計量儀表在計算飽和蒸汽流量時所用的設計壓力下的蒸汽密度值都采用其干度X=1時的數(shù)值，也就是干蒸汽的數(shù)值；同時，濕蒸汽因含有密度比干蒸汽大數(shù)百倍的液體水粒，在管道中流動時其速度要比干蒸汽小，這樣所測得的差壓值就低了，反映在儀表讀數(shù)、記錄上就存在著密度和流速受干度影響所帶來的疊加性的雙重負誤差，并造成濕飽和蒸汽計量難度。

1.2蒸汽流量計量中的蒸汽密度補償

計量飽和蒸汽或過熱蒸汽常用質量流量，單位為kg/h或t/h。質量流量大小與蒸汽的密度有關，而蒸汽的密度又直接受蒸汽的壓力及溫度影響。在蒸汽計量過程中，隨著蒸汽壓力及溫度不斷變化，密度也隨著變化，使質量流量也隨著變化。如果計量儀表不能跟蹤這種變化，勢必造成計量誤差。在蒸汽計量過程中，一般都是通過壓力及溫度傳感器跟蹤蒸汽壓力及溫度變化來達到密度補償目的。飽和蒸汽的密度變化與其壓力或溫度成正比關系，因而單獨通過測壓力或測溫度都可以對飽和蒸汽進行密度補償。過熱蒸汽的密度與其壓力、溫度成函數(shù)關系，而不是正比關系。過熱蒸汽的密度補償必須同時測其壓力和溫度?，F(xiàn)代蒸汽流量計都具有白動密度補償。

1.3蒸汽流量計量中的高溫高壓問題

摘要：蒸汽流量的計量是流量計量的難點。闡述了蒸汽流量計量的特點，指出了影響蒸汽流量計量的主要問題，并提出了提高蒸汽流量計量準確性的對策建議。

關鍵詞：流量計量；蒸汽；準確性

1蒸汽流量計量的特點

1.1飽和蒸汽流量計量中的“兩相流”

當前，用戶基本上都使用飽和蒸汽，通常用干度(指飽和蒸汽中的含水量多少)來衡量飽和蒸汽的質量好壞。最好的是干飽和蒸汽，一般稱為過熱飽和蒸汽，其含水量可忽略不計；干度差的稱濕飽和蒸汽，含水量最多可達30%，這就存在著飽和蒸汽的“兩相流”問題。因為任何蒸汽計量儀表在計算飽和蒸汽流量時所用的設計壓力下的蒸汽密度值都采用其干度X=1時的數(shù)值，也就是干蒸汽的數(shù)值；同時，濕蒸汽因含有密度比干蒸汽大數(shù)百倍的液體水粒，在管道中流動時其速度要比干蒸汽小，這樣所測得的差壓值就低了，反映在儀表讀數(shù)、記錄上就存在著密度和流速受干度影響所帶來的疊加性的雙重負誤差，并造成濕飽和蒸汽計量難度。

1.2蒸汽流量計量中的蒸汽密度補償

摘要:設計了一套簡易電熱鍋爐實驗裝置。詳細闡述了實驗裝置的組成，包括控制器、測溫傳感器、變送器等硬件的選型，設計了電氣控制電路。設計的電熱鍋爐操作簡單，安全可靠，是非常理想的學生實訓平臺。

關鍵詞:電熱鍋爐;實驗裝置;實訓平

電熱鍋爐是將電能轉化為熱能的熱力裝置，與傳統(tǒng)的燃煤鍋爐相比，電熱鍋爐更加環(huán)保、可控、節(jié)能［1-5］。在學校中，設計一套電熱鍋爐實驗裝置可以為學生提供學習平臺，學生可以設計算法在該裝置上進行驗證，還可以測試多種控制器的控制效果。

1電熱鍋爐的設計

如圖1所示為電熱鍋爐實物圖。該電熱鍋爐由220V交流電供電，通過控制器給鍋爐中的水加熱。設計一套電熱鍋爐實驗裝置，首先要設計控制開關接線圖，并與實物連接，控制開關接線圖如圖2所示。按下啟動按鈕，該裝置進入工作狀態(tài)。其中斷路裝置起過載和短路保護作用，接觸器起到電起動器的作用。全隔離單相交流調壓模塊將控制電路與高壓電路隔離，把輸入的電壓信號控制在0～5V。按下停止按鈕，電路會斷開，鍋爐停止工作。電氣控制圖如圖3所示。

2硬件選型