[發明專利]變送器接口裝置

有效

• 申請號: 201610307471.6
• 申請日: 2016-05-11
• 公開（公告）號: CN105823500B
• 公開（公告）日: 2017-10-31
• 發明（設計）人: 趙文斌
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七〇三研究所
• 主分類號: G01D11/00
• 分類號: G01D11/00
• 代理公司: 大慶禹奧專利事務所23208
• 代理人: 朱士文,楊曉梅

技術領域

本發明涉及工業過程控制領域的一次儀表變送器的接口技術，尤其是常規兩線制變送器的供電接口裝置。

背景技術

目前在工業過程控制領域，現場信號采集、測量、變送端廣泛采用兩線制變送器實現，其品牌主要有霍尼韋爾、羅斯蒙特等公司。

變送器的基本工作原理是由控制系統的上位端提供一個直流電壓而工作，變送器有電工作后會根據自身所測的物理信號（如壓力、溫度等信號）的大小，向直流電壓的提供者輸出一個與所測物理信號成線性關系的電流信號，在電壓的提供端通過一個采樣電阻對電流信號進行采樣，從而獲得物理信號的大小；電壓的提供者可以是二次儀表、計算機的數據采集卡，也可是配電器、信號饋電隔離模塊，后兩者需將測到的電流信號進行再分配，這種兩線制電流信號傳輸型式的傳輸距離可達上千米、抗干擾能力強，得到廣泛的應用。

像霍尼韋爾、羅斯蒙特等大公司生產的變送器，除能通過所接的兩根線或是進出線端子實現供電、傳輸電流信號外，還能實現變送器設定器與變送器間的數字通訊。即變送器通過自身設備上同一個兩線或兩個端子的接口，即可傳輸模擬量形式的電流信號，又能以數字信號的形式與其它設備交互信息；這種數字通訊一般是依靠HART（高速遠程可尋址傳感器）協議或是廠家自定義的協議實現的。生產這樣變送器的廠家均提供變送器設定器，借助設定器可對變送器的量程、響應時間等參數進行軟設定，并且可使變送器進入信號源工作方式，此時可通過設定器指定變送器輸出測量范圍內任意大小的信號；借助變送器的信號源工作方式，對控制室端相應的測量儀表或其它測量設備測量準確度進行現場檢查、調整及其方便。

當變送器已接線供電工作，且想在安裝變送器的現場，用變送器設定器對變送器進行工作參數設定、或是檢查二次儀表、計算機數據采集板卡的測量準確度時，需將設定器的一對表筆（以掛鉤型式或是鱷魚夾型式呈現），掛在或是夾在變送器電源進出線的兩個端子上，以實現設定器與變送器間的數據通訊。變送器的這對電源端子即用于供電、輸出電流信號（傳送模擬量任務），又以半雙工的方式傳送數字化信息。當要進行可靠的數字化通訊時，在變送器的整個供電、電流取樣測量回路中，電源端子以外部分要有250Ω以上的上拉或下拉電阻才能實現，因為在進行數字通訊時，變送器是在控制回路中對應數字“1”輸出一定特征的電流信號，對應數字“0”輸出另一特征的電流信號，250Ω以上的上拉或下拉電阻就會產生明顯的代表數字“1”和數字“0”的電壓信號，當變送器的供電電壓一定時，此時在變送器電源端子間也就會產生明顯的代表數字“1”和數字“0”的電壓信號，數字通訊才得以實現。

由于二次儀表、計算機數據采集卡、配電器均用250Ω電阻來對兩線制變送器輸出的電流信號進行信號采樣，當變送器連接到這樣的數據采集電路中，變送器與變送器設定器進行數字通訊時，測量回路中的250Ω電流信號采樣電阻就起到了數字通訊功能所需的上拉或下拉電阻的作用。在控制測量系統中，如果變送器以這樣的方式連接到測量回路中，當變送器設定器與變送器需在安裝現場進行數字通訊時，只需將變送器的端蓋打開，將變送器設定器的表筆掛在或是夾在變送器電源進線的兩個端子上即可實現。

但是，在當代高可靠的數據采集系統或是過程控制系統里，在變送器和二次儀表間或計算機數據采集卡間，往往加進被稱作饋電隔離信號模塊的元件，由它為變送器供電，采集變送器輸出的電流信號，將采集到的電流信號經隔離變換后再送往二次儀表或是計算機數據采集板卡；這樣的饋電隔離信號處理模塊目前做得都很精巧，其電流采樣電阻一般只有50Ω。在控制測量系統中，如果變送器以這樣的方式連接到測量回路中，當變送器設定器與變送器需在安裝現場進行數字通訊時，由于回路中的電流信號采樣電阻只有50Ω，使變送器電源進出線兩端子間不足以產生代表數字“1”和數字“0”的電壓信號變化，需格外在測量回路中外另加200Ω以上的電阻，才能保證數字通訊信號的幅值要求，保證數字通訊的可靠實現。

可將變送器電源進線兩個端子（一個為電源的正端，另一個為電源的負端）中的一個臨時斷開，串進一個200Ω以上的電阻，使問題得以解決。即將電源線的正極端或負極端從端子上拆下，而電阻的一端接到該端子上，并將已拆下的單根電源線接到電阻的另一端，使變送器能夠工作，并能進行數字通訊。當對變送器調試完畢，再將變送器的接線恢復原樣；如需重新對變送器進行調試，需重新按這樣的方式接線。