CN101000273A - 智能压力/差压传感器多点调校装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智能压力/差压传感器多点调校装置，传感器级连及导压部件上面并联固定连接至少一个以上的智能压力/差压传感器，导压部件的内部各正/负气源输出口连通，并与外部压力源相连；传感器的压力/差压入口与传感器级连及部件中的各压力/差压输出口相连接；通信部件由至少一个以上的智能变送器通信和信号处理模块组成，并通过数字连接件与智能压力/差压传感器连接，PC机通过HART通信接口与通信部件连接。该装置利用HART总线协议多点网络数字通信技术和多传感器级连加压的技术，配套专用的组态调试软件，实现对多台智能压力/差压传感器的在线实时调校，并且适用于智能压力变送器整机的生产和检验。
Description
技术领域
本发明涉及一种传感器调校装置，尤其是一种用于带数字转换和存储单元的智能压力/差压传感器的调校装置。
背景技术
压力/差压传感器是将压力/差压信号转换为电信号的器件或装置，包括了压力/差压敏感部件及转换单元。压力/差压变送器将传感器转换出来的电信号，经过信号的处理，将变成统一形式的电信号输出，如4~20mA、1~5V等。压力/差压传感器、信号处理电路及配套外壳组成了压力/差压变送器。压力/差压变送器产品被广泛的应用在工业过程控制***中。
由传感器、信号处理电路组成的压力变送器，由于传感器、电路部分的参数不可能完全相同，组装好的变送器整机的输出信号不是标准信号，因此需要对传感器或变送器进行调校。调校过程是对传感器/变送器施加标准信号，通过调整电路参数，使输出与标准相统一。传感器/变送器的调校是变送器生产过程的重要环节，将决定整机的性能。
随着电子技术的不断发展，信号处理电路由原来的模拟电路发展到了今天以微处理器为核心的大规模集成电路，并实现了双向通信功能，压力变送器也从原来的模拟型升级到了智能型，符合各种现场总线标准。目前广泛使用的是HART总线协议，通过在压力变送器标准输出4~20mA的模拟信号上，采用FSK频移键控技术，将1200波特率的Bell202数字信号叠加上去，实现数字信号的双向通信。由于微处理器的存在，变送器信号处理是通过单片机软件技术得以实现。数字技术和通信技术在智能仪表中的应用，方便了变送器整机的生产调校过程。原来需要通过改变电路参数进行整机调校的过程，变成了改变微处理器内部参数的过程，参数的改变将利用通信实现。
随着数字技术和压力传感器/变送器小型化的发展，现在已将部分信号调理电路和参数存储模块放置到了压力/差压传感器组件中，组装成为智能压力/差压传感器部件，如图1所示。其特征是：
1.传感器输出的电信号被信号调理电路转换为数字信号，可以直接被包括有微处理器的通信和转换输出模块读取；
2.因为增加了存储模块，与压力传感器特性相关的特性参数被直接存放其中。当通信和转换输出模块调换或升级的时候，传感器参数仍然存在，可以被直接读取使用，避免了对传感器参数的再次调整—即传感器标定工作；
3.包括了一根与通信和转换输出模块相连的总线，通过总线向传感器提供电源及实现数据双向传输。
但目前智能压力传感器/变送器的生产调校和检验装置还比较简单，与传统的调校装置相比仅是增加了通信模块，智能压力传感器仍需要与其他部件组合成智能变送器整机，才能进行生产调校，如图2所示，而且往往是单台仪表生产调校，没有充分发挥出智能特性。而且当整机发生故障的时候，较难分清故障发生原因及位置，往往需要重新进行组装，给生产、维护和检修带来了不便。
发明内容
本发明是要提供一种用于智能压力/差压传感器组件批量化生产和检验的调校装置，该装置利用HART总线协议多点网络数字通信技术和多传感器级连加压的技术，配套专用的组态调试软件，实现对多台智能压力/差压传感器的在线实时调校，并且适用于智能压力变送器整机的生产和检验。
本发明是这样实现的：一种智能压力/差压传感器多点调校装置，包括智能传感器，数字连接件，电源装置，传感器级连及导压部件，符合HART协议多点网络规范的通信部件，PC机及组态软件。
传感器级连及导压部件上面并联连接至少一个以上的智能压力/差压传感器，导压部件的内部各正/负气源输出口连通，并与外部压力源相连；传感器的压力/差压入口与传感器级连及部件中的各压力/差压输出口相连接；通信部件由至少一个以上的智能变送器通信和信号处理模块组成，每个模块包括微处理器、HART调制解调模块、电源调整模块级输出驱动模块，并通过数字连接件与一个智能压力/差压传感器连接，各模块并联后串联在24V回路***中；PC机通过HART通信接口与通信部件连接。
传感器级连及导压部件上面并联固定连接一至十五个智能压力/差压传感器；智能传感器通过螺栓与传感器级连及导压部件相连接；导压部件的各正/负气源输出口通过密封垫圈与传感器压力法兰组件的压力入口紧密连接；智能传感器调校软件安装在PC机中，并通过HART通信接口并联在负载电阻或通信部件两端，利用HART信号进行数值传输。
本发明的智能压力/差压传感器多点调校装置，具有以下优点：
1.实现对智能压力/差压传感器的单独而统一的生产调校，调校好的传感器可以灵活的与各种协议的通信和转换输出模块组装成智能变送器，而无需对智能传感器进行重复标定工作；
2.实现对多个传感器的同步操作，发挥智能传感器数字化特点，将极大优化生产过程，提高生产效率，方便故障的排查和维护。
3.装置连接方式灵活，同时适用于压力变送器的生产和检验，应用范围广。
附图说明
图1是智能压力/差压传感器组件结构示意图；
图2是单台压力/差压变送器调校示意图；
图3是本发明装置的连接示意图；
图4是通信部件的结构示意图；
图5是传感器级联及导压部件结构示意图；
图6是15台智能传感器的连接图；
图7是上位机软件流程图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施例对本发明作进一步的说明。
图1所示的智能压力/差压传感器组件中，传感器测量组件103完成对压力/差压信号的测量和转换，经信号调理板102后转变为数字信号，并通过数字连接件101进行数据传送。调理板102中包括了参数存储单元。传感器测量组件103的测量部位(下部)装有受压密封圈7，通过螺栓105与压力法兰组件104固接在一起。通过压力法兰组件上的安装孔106实现整个智能传感器组件及变送器的安装固定，并通过引压孔109将压力信号导入，并作用在传感器测量组件103的压力隔离膜片108上。
图2所示是单台压力/差压传感器的调校示意图，压力校验装置201产生的标准压力信号，通过导气管送给压力/差压变送器202，再将变送器串联至回路中，回路由电源装置204提供24V稳压电源，同时串联了250欧姆的回路电阻203以保证HART通信。变送器202或回路电阻203两端并联精密电压表205和HART手持操作器206或其他组态设备。气回路和电回路构成了整个变送器的调校***。目前不能对智能压力/差压传感器部件单独调校。
图3是本发明专利多点调校装置的连接示意图。将多个智能传感器311，利用螺栓312与传感器级连及导压部件309相连接，使导压部件309的各正/负气源输出口310，通过密封垫圈与传感器311压力法兰组件104的压力入口109紧密连接。导压部件309的内部实现各正/负气源输出口310连通，并与外部压力源313相连。各智能传感器的数字连接件307，与多点通信部件305的数字接口306相连。通信部件305内部包括了多个智能变送器通信和信号处理模块，各模块并联，并将整个通信部件与24V电源301和负载电阻303组成模拟回路。智能传感器专用调校软件安装在PC机304中，通过HART通信接口303并联在负载电阻303或通信部件305两端，利用HART信号进行数值传输。通信部件可利用螺丝308安装在传感器级连及导压部件309上，实现固定。
图4是通信部件的结构示意图，通信部件中包括多个(1~15)通信和信号处理模块402，并且采用并联方式连接在24V回路401中。每个通信和信号处理模块402是一个独立的工作***，包括电流输出模块403、电源模块404、微处理器405、HART调制解调406及数字接口407。每个通信和信号处理模块402利用电源模块404从4~20mA回路中取得一定的电能，提供给模块内部工作。微处理器405通过数字接口407与智能传感器311双向通信，采集压力等信息。同时在微处理器内部被分配了唯一的HART多点网络地址号，微处理器通过HART调制解调模块406接受来自于上位机的HART命令，根据命令内容利用数字接口实现对智能传感器311的组态，并按照HART命令格式回送操作结果。HART多点网络连接时每个通信和信号处理模块402的电流输出403被固定为4mA，回路401中的总电流即为并联模块402的电流之和。
本发明的实施例：
图3所示的通信部件305中，每个通信和信号处理模块402的构成是这样的：微处理器405选用Freescale公司的MC9S12E64，HART调制解调器406选用Smar公司的HT20C12，电流输出403和电源模块404选用ADI公司的AD421集成芯片，微处理器与智能传感器之间采用SPI同步数字传输方式。每个模块402采用单独的PCB板设计制造，并安装固定在通信部件305中。并联所有模块402和通信部件305的接入端，并串联入24V回路。传感器级连及导压部件309的结构如图5所示，整个部件采用压模浇注的方式制造。考虑到智能传感器需要进行温度补偿，而高低温箱的空间有限，无法实现15台仪表同时并联，因此传感器级连及导压部件309和通信部件305均设计为5台智能传感器级联，共采用3组，并全部级联，成为15点的调校网络。整个网路的连接如图6所示。上位机调试软件完成数据的读取、数值的计算及参数下载，软件流程如图7所示。
Claims (5)
1.一种智能压力/差压传感器多点调校装置，包括智能传感器(311)，数字连接件(307)，电源装置，其特征在于，该装置还包括传感器级连及导压部件(309)；符合HART协议多点网络规范的通信部件(305)，PC机及组态软件(304)；
所述传感器级连及导压部件(309)并联连接至少一个以上的智能压力/差压传感器(311)，导压部件(309)的内部各正/负气源输出口连通，并与外部压力源(313)相连；传感器(311)的压力/差压入口与传感器级连及导压部件(309)中的各压力/差压输出口相连接；通信部件(305)由至少一个以上的智能变送器通信和信号处理模块组成，每个模块包括微处理器、HART调制解调模块、电源调整模块及输出驱动模块，并通过数字连接件(307)与一个智能压力/差压传感器(311)连接，各模块并联后串联在24V回路***中；PC机(304)通过HART通信接口与通信部件(305)连接。
2.根据权利要求1所述的智能压力/差压传感器多点调校装置，其特征在于，所述传感器级连及导压部件(309)上面并联固定连接一至十五个智能压力/差压传感器(311)。
3.根据权利要求1所述的智能压力/差压传感器多点调校装置，其特征在于，所述智能传感器(311)通过螺栓(312)与传感器级连及导压部件(309)相连接。
4.根据权利要求1或2或3所述的智能压力/差压传感器多点调校装置，其特征在于，所述导压部件(309)的各正/负气源输出口通过密封垫圈与传感器(311)压力法兰组件(104)的压力入口(109)紧密连接。
5.根据权利要求1所述的智能压力/差压传感器多点调校装置，其特征在于，所述智能传感器(311)的调校软件安装在PC机(304)中，并通过HART通信接口(303)并联在负载电阻(303)或通信部件(305)两端，利用HART信号进行数字传输。
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