压力变送器流量变送器课件.ppt

1、传感器与检测技术项目教程模块四、压力检测模块四、压力检测 课件本模块介绍本模块介绍“压力压力” 等基本概念、等基本概念、电容式压电容式压力表力表、两线制压力表、智能压力表两线制压力表、智能压力表、总线制压、总线制压力表，还介绍了力表，还介绍了陶瓷式压力传感器陶瓷式压力传感器。内容简介内容简介今天是：今天是：20222022年年6 6月月4 4日星期六日星期六知识链接、压力的基本概念知识链接、压力的基本概念项目一、电容式压力变送器项目一、电容式压力变送器项目二、两线制压力变送器项目二、两线制压力变送器拓展阅读、陶瓷式压力传感器拓展阅读、陶瓷式压力传感器模块四、压力检测（下）模块四、压力检测（下）

2、 目录目录进入进入进入进入現現在在時間時間是：是：23:5123:51进入进入项目二项目二 两线制压力变送器两线制压力变送器【项目教学目标项目教学目标】 知识目标知识目标1）熟悉压力变送器的分类和组成。）熟悉压力变送器的分类和组成。2）熟悉压力变送器的）熟悉压力变送器的HART通信。通信。3）熟悉现场总线型变送器的原理。）熟悉现场总线型变送器的原理。 技能目标技能目标1）掌握两线制压力变送器的接线。）掌握两线制压力变送器的接线。2）掌握智能变送器的零点迁移方法。）掌握智能变送器的零点迁移方法。回目录回目录現現在在時間時間是：是：23:5123:51任务一、两线制压力变送器的应用任务一、两线制压

3、力变送器的应用变送器：变送器：能够将传感器的输出信号转换为可以被控能够将传感器的输出信号转换为可以被控制器接受的标准化信号的设备制器接受的标准化信号的设备。主要由：主要由：传感器、传感器、测量转换电路、测量转换电路、补偿电路等组成。补偿电路等组成。不同的物理量需要不同的传感器和相应的变送器。不同的物理量需要不同的传感器和相应的变送器。用于工业控制的变送器主要有：用于工业控制的变送器主要有：温度变送器温度变送器、压力压力变送器变送器、流量变送器、流量变送器、液位变送器液位变送器、电流变送器电流变送器、电压、电压变送器等。变送器等。变送器具有变送器具有输入过载保护输入过载保护、输出过电流保护输出过

4、电流保护、输出、输出电流长时间短路保护、电流长时间短路保护、输出端口瞬态感应雷与浪涌电流输出端口瞬态感应雷与浪涌电流TVS抑制保护抑制保护、工作电源过压极限保护工作电源过压极限保护、工作电源反接、工作电源反接保护等保护等。2022-6-46两线制变送器（续）两线制变送器（续）一、压力变送器简介一、压力变送器简介压力变送器是一种压力变送器是一种能将接收能将接收的气体、液体等压力信号转换的气体、液体等压力信号转换为可传送的标准化输出信号的为可传送的标准化输出信号的仪器。仪器。此外，其此外，其输出信号与压输出信号与压力之间有一给定的连续函数关力之间有一给定的连续函数关系（通常为线性函数）系（通常为线

5、性函数）。压力变送器主要用于工业过压力变送器主要用于工业过程压力参数的测量与控制程压力参数的测量与控制，其其中的中的差压变送器差压变送器也常用于也常用于液位液位和和流量的测量流量的测量。p1p2压力变送器分类压力变送器分类按工作原理，可分为按工作原理，可分为电容式、电容式、压阻式、压阻式、谐振式、谐振式、等等（谐振式压力变送器可（谐振式压力变送器可不经过信号处理电路，直接输不经过信号处理电路，直接输出数字脉冲信号等）出数字脉冲信号等）；按接线方式，可分为按接线方式，可分为两线制、两线制、三线制（一根正电三线制（一根正电源线。两根信号线，其中一根源线。两根信号线，其中一根GND）、四线制（两根四

6、线制（两根正负电源线，两根信号线，其中一根正负电源线，两根信号线，其中一根GND）等）等；按输出方式，可分为按输出方式，可分为电压输出、电压输出、电流输出、电流输出、数字数字信号输出等信号输出等；按压力测量范围，可分为按压力测量范围，可分为一般压力变送器一般压力变送器（0.00135MPa）和微压力变送器（）和微压力变送器（01.5kPa），），负负压变送器（压变送器（0-100kPa）等；等；按准确度，可分为按准确度，可分为高准确度变送器（高准确度变送器（0.1%或或0.075%级）级）和通用变送器（和通用变送器（0.5%级）。级）。压力（差压）变送器的原理框图压力（差压）变送器的原理框图（

7、图图4-204-20）以电容式压力（差压）传感器为例，以电容式压力（差压）传感器为例，两个大小不同两个大小不同的被测压力的被测压力p1、p2通过导压液传送到电容式压力（差压）通过导压液传送到电容式压力（差压）变送器的两个压力室变送器的两个压力室，并，并作用在作用在室（即感压元件）两室（即感压元件）两侧的隔离膜片上侧的隔离膜片上，致使，致使测量膜片产生位移，其位移量与测量膜片产生位移，其位移量与压力之差成正比压力之差成正比。一次仪表与二次仪表一次仪表与二次仪表压力变送器已经压力变送器已经将将传感膜头传感膜头与信号处理、与信号处理、转换单元转换单元组合在一个壳组合在一个壳体中，并安装在检测现体中，

8、并安装在检测现场，场，这种信号采集转换这种信号采集转换装置装置在工业中被称为在工业中被称为一一次仪表次仪表，例如热电偶例如热电偶、压力变送器、压力变送器、流量计、流量计、液位计等。液位计等。无纸记录仪无纸记录仪是二次仪表是二次仪表而而接受来自一次仪表的信号，并显示、记录、转换接受来自一次仪表的信号，并显示、记录、转换及发送该信号的装置称为二次仪表及发送该信号的装置称为二次仪表，例如：显示报警仪、例如：显示报警仪、记录仪、调节器等。二次仪表通常安装在仪表盘上记录仪、调节器等。二次仪表通常安装在仪表盘上。电流输出型仪表电流输出型仪表一次仪表的输出信号可以是电压，也可以是电流一次仪表的输出信号可以是

9、电压，也可以是电流。由于由于电流信号不易受干扰，且便于远距离传输（可以不电流信号不易受干扰，且便于远距离传输（可以不考虑电路压降），所以在一次仪表中多采用电流输出型考虑电路压降），所以在一次仪表中多采用电流输出型。从从DDZ-型电动仪表开始，规定标准电流输出型仪型电动仪表开始，规定标准电流输出型仪表的输出为表的输出为420mA（DDZ-标准为标准为010mA），），对应对应的输出电压为的输出电压为15V（DDZ-标准为标准为02V）。在）。在420mA信号制中，信号制中，4mA对应于零输入，对应于零输入，20mA对应于满对应于满度输入度输入。不让信号占有不让信号占有04mA的原因：的原因：1）

10、有利于判断电路）有利于判断电路故障（开路）或仪表故障故障（开路）或仪表故障；2）这类一次仪表内部均采）这类一次仪表内部均采用微电流集成电路，总的耗电还不到用微电流集成电路，总的耗电还不到4mA，因此，因此，04mA这一部分这一部分“本底本底”电流还能为一次仪表的内部电路电流还能为一次仪表的内部电路提供工作电流提供工作电流，使一次仪表成为两线制仪表使一次仪表成为两线制仪表。15111511电流输出型差压变送器的原理框图电流输出型差压变送器的原理框图二极管二极管VD构成构成外接电源极性反接保护电路外接电源极性反接保护电路。当。当外接电外接电源源E极性反接时，极性反接时，二极管二极管VD反偏，反偏，

11、电路的电流非常微小电路的电流非常微小小，小，不会损坏变送器电路不会损坏变送器电路。二、两线制压力（差压）变送器简介二、两线制压力（差压）变送器简介接线：接线：其中一根为电源正极导线（红色）其中一根为电源正极导线（红色），另一根另一根既作为电源负极引线，又作为二次仪表的信号传输线既作为电源负极引线，又作为二次仪表的信号传输线。在信号传输线的末端，在信号传输线的末端，通过一只精密的取样电阻（也称通过一只精密的取样电阻（也称负载电阻）接到电源负极，将电流信号转换成电压信号负载电阻）接到电源负极，将电流信号转换成电压信号例例4-5 5 某两线制电流输出型压力变送器的产品说明书注某两线制电流输出型压力变

12、送器的产品说明书注明其量程范围为明其量程范围为0200kPa，对应的输出电流为，对应的输出电流为420mA。求：当测得输出电流求：当测得输出电流I =12mA时的被测压力时的被测压力p。解解 因为该仪表说明书未说明线性度，因为该仪表说明书未说明线性度，可以默认输出可以默认输出电流与被测压力之间为线性关系电流与被测压力之间为线性关系，即，即 I 与与 p 的数学关系的数学关系为一次方程为一次方程，所以有，所以有I =a0+a1p式中式中 a0、a 1待求常数。待求常数。当当p =0时，时，a 0=4mA当当p =200kPa时，时，I=20mA，代入式（代入式（4-15）得）得a1=0.08mA

13、/kPa，所以该所以该压力变送器的输出压力变送器的输出/输入方程为：输入方程为：I=4mA+0.08(mA/kPa)p。将将I=12mA代入代入式（式（4-15）得得p=(- -a0)/a1=(12mA- -4mA)/(0.08mA/kPa)=100kPa。两线制电流输出型压力变送器的特性曲线两线制电流输出型压力变送器的特性曲线【填写压力变送器输出电流与压力的对照表训练填写压力变送器输出电流与压力的对照表训练】输出输出电流电流I/mA3.75412162021.75差压差压/kPa040160 例例4-6 6 某两线制电流输出型某两线制电流输出型绝对压力（绝对压力（pabs）变送器的）变送器的

14、量程为量程为40250kPa，零点和量程均已校准零点和量程均已校准，若，若将取压口将取压口向大气敞开向大气敞开，求：此时的输出电流，求：此时的输出电流 I 大约为多少毫安？大约为多少毫安？解解 该仪表输入该仪表输入40kPa的绝对压力时，输出为的绝对压力时，输出为4mA；输入输入250kPa的绝对压力时，输出为的绝对压力时，输出为20mA。设。设大气压大气压的绝对压力的绝对压力p大气大气100kPa，则此时输出电流与，则此时输出电流与(p大气大气- -pmin)成正比成正比：三、两线制仪表的负载电阻三、两线制仪表的负载电阻两线制两线制420mA电流电流输出型仪表的输出型仪表的输出必须输出必须依

15、靠取样电阻（也称负依靠取样电阻（也称负载电阻），将输出的电载电阻），将输出的电流信号转换成电压信号流信号转换成电压信号。负载电阻越大，得到的负载电阻越大，得到的输出电压就越高输出电压就越高。在图。在图4-22中，中，若取样电阻若取样电阻RL=250.0 ，则对应于，则对应于420mA的输出电压的输出电压Uo为为15V。负载电阻的负载电阻的上限受电源电压上限受电源电压和和传输传输线路直流电阻的限制线路直流电阻的限制。 当选择当选择HART通信方式时，通信方式时，RL下限为下限为250，上限为，上限为1000。例例4-7 7 某两线制某两线制420mA电流输出型仪表的电源电压电流输出型仪表的电源电

16、压为为24V，变送器的最低工作电压为，变送器的最低工作电压为12V，若传输线路总，若传输线路总长为长为1km，传输线直流电阻约为，传输线直流电阻约为100，求：，求： 1）最大取样负载电阻）最大取样负载电阻R为多少欧？为多少欧？ 2）若取样电阻）若取样电阻R取取250时，取样电阻两端的最大输时，取样电阻两端的最大输出电压出电压Umax为多少伏？为多少伏？3）若取样电阻）若取样电阻R取取250时，在时，在线径不变的情况下，传输线的长度最多为多少米？线径不变的情况下，传输线的长度最多为多少米？解解 1）当传输线直流电阻为）当传输线直流电阻为100时，时，变送器的最大变送器的最大输出电流为输出电流为

17、20mA，则线路的最大压降为，则线路的最大压降为2V。当电源电当电源电压为压为24V、变送器的最低工作电压为变送器的最低工作电压为12V，则负载电阻，则负载电阻上的最大压降为上的最大压降为10V。最大负载电阻最大负载电阻RL=10V/20mA=500。例例4-7 7 某两线制某两线制420mA电流输出型仪表的电源电压为电流输出型仪表的电源电压为24V，变送器的最低工作电压为，变送器的最低工作电压为12V，若传输线路总长，若传输线路总长为为1km，传输线直流电阻约为，传输线直流电阻约为100，求：，求：（续前页）（续前页） 2）若取样电阻）若取样电阻R取取250时，取样电阻两端的最大时，取样电阻

18、两端的最大输出电压输出电压Umax为多少伏？为多少伏？3）若取样电阻）若取样电阻R取取250时，时，在线径不变的情况下，传输线的长度最多为多少米？在线径不变的情况下，传输线的长度最多为多少米？解解 2）若取样电阻）若取样电阻R取取250时，电阻两端的最大输时，电阻两端的最大输出电压出电压Umax=25020mA=5V。3）若取样电阻）若取样电阻R取取250时，传输线允许的最大电阻时，传输线允许的最大电阻值值R传输线传输线=(24V- -12V- -5V)20mA=350由于由于 ，则传输线的最大长度，则传输线的最大长度max1km=350100lmax350=1km=3.5km100l任务二任

19、务二 两线制压力变送器的两线制压力变送器的HARTHART通信通信HART也称也称“可寻址远程传感器高速通道可寻址远程传感器高速通道”。带有带有HART通信的智能变送器是在现有模拟信号传通信的智能变送器是在现有模拟信号传输线上实现数字信号通信，输线上实现数字信号通信，属于模拟系统向全数字变送属于模拟系统向全数字变送器转变过程中的过渡性产品器转变过程中的过渡性产品。在在HART通信协议中，通信协议中，主要的变量和控制信息由主要的变量和控制信息由420mA传送传送；当需要时，通过当需要时，通过HART协议访问变送器协议访问变送器的测量、过程参数、设备组态、校准、故障诊断等辅助的测量、过程参数、设备

20、组态、校准、故障诊断等辅助信息信息，传输速率为，传输速率为1200bit/s。主机可以从现场智能变送主机可以从现场智能变送器获取器获取24次次/s的数字更新，速度较慢的数字更新，速度较慢。HARTHART通信协议波形示意图通信协议波形示意图a）点对点通信时的波形）点对点通信时的波形 b）多点通信时的波形）多点通信时的波形HART协议是协议是主主/从协议。只有当主设备发出询问信从协议。只有当主设备发出询问信号时，现场智能变送器（从机）才会发送应答信号号时，现场智能变送器（从机）才会发送应答信号。在。在现场智能变送器与中央控制、监测系统之间传输信息时，现场智能变送器与中央控制、监测系统之间传输信息

21、时，HART协议允许点对点或多点模式协议允许点对点或多点模式。此时，。此时，最多可有两最多可有两个主设备（第一主设备和智能手持终端）个主设备（第一主设备和智能手持终端）。使用手持终端能够在远传或现场便能捷地获取和更使用手持终端能够在远传或现场便能捷地获取和更改变送器的信息。改变送器的信息。HARTHART协议的主协议的主机与从机的机与从机的3 3种通信模式种通信模式a）点对点主从）点对点主从应答方式（两个应答方式（两个主机和一个从机）主机和一个从机） b）多点广播方）多点广播方式（两个主机和式（两个主机和多个从机）多个从机）c）HART设备设备与与DCS的通信的通信智能手持式智能手持式HART

22、HART通信器通信器1低功耗两线制仪表低功耗两线制仪表 2传输线（正极）传输线（正极） 3传输线（负极）传输线（负极） 4取样电阻取样电阻 5智能手持终端智能手持终端 6低功耗数字电流表低功耗数字电流表 7浮置式电源浮置式电源任务三任务三 智能压力变送器的应用智能压力变送器的应用一、智能变送器简述一、智能变送器简述（1）智能：一种随外界的变化而确定正确行为的能）智能：一种随外界的变化而确定正确行为的能力，包括理解、推理判断与分析等一系列功能。力，包括理解、推理判断与分析等一系列功能。（2）智能仪表）智能仪表 ：拥有数据的存储、运算、逻辑判断、：拥有数据的存储、运算、逻辑判断、双向通信的功能，能

23、与外界双向传递信息。双向通信的功能，能与外界双向传递信息。（3）智能化传感器：将）智能化传感器：将一个或多个敏感元件一个或多个敏感元件、精密精密模拟电路模拟电路、数字电路、数字电路、微处理器（微处理器（MCU）、通信接口、通信接口、智能软件系统相结合，智能软件系统相结合，并将硬件集成在一个封装组件内。并将硬件集成在一个封装组件内。具备具备数据采集数据采集、数据处理、数据处理、数据存储、数据存储、自诊断自诊断、自补偿、自补偿、自适应、自适应、在线校准在线校准、逻辑判断、逻辑判断、双向通信、双向通信、数字输出数字输出/模模拟输出拟输出等功能。等功能。（4）智能变送器：）智能变送器：既有模拟信号既有

24、模拟信号又有数字信号又有数字信号的混的混合测量仪器。传感器多数采用合测量仪器。传感器多数采用微机械电子加工技术微机械电子加工技术（MEMS技术）技术）。二、智能差压变送器的特点二、智能差压变送器的特点（1）性能稳定，）性能稳定，可靠性好：可靠性好：可进行统计处理、可进行统计处理、去除去除异常数值异常数值等。等。测量准确度高，测量准确度高，基本误差可达基本误差可达0.1%，无故障时间可达无故障时间可达10万小时以上万小时以上。（2）量程范围宽：）量程范围宽：可达可达400:1（等精度测量等精度测量），），有较有较宽的零点迁移范围。宽的零点迁移范围。（3）阻尼时间可调）阻尼时间可调 。（4）具有自

25、检和自动补偿能力。）具有自检和自动补偿能力。（5）方便地与计算机或现场总线连接。）方便地与计算机或现场总线连接。（6）具有双向通信功能）具有双向通信功能 。可进行信息存储和记忆，可进行信息存储和记忆，能存储传感器的特征数据、能存储传感器的特征数据、组态信息和补偿数据等。组态信息和补偿数据等。智能差压变送器的特点（续）智能差压变送器的特点（续）（7）通过现场手持终端，）通过现场手持终端，使变送器具有使变送器具有自修正、自修正、自自补偿补偿、自诊断及错误方式告警、自诊断及错误方式告警等多种功能，等多种功能，简化了调整、简化了调整、校准与维护过程。校准与维护过程。（8）单位换算：例如，）单位换算：例

26、如，将压力转化为水位的高度将压力转化为水位的高度（mmH2O）；或者；或者将压力开二次方，再乘以系数，转将压力开二次方，再乘以系数，转化为流量（化为流量（m3/s）等。等。（9）高、低压侧转换：）高、低压侧转换：如果发现正负相导压管接反如果发现正负相导压管接反，可以把表内的参数由可以把表内的参数由NOROMAL（右侧高压，左侧低（右侧高压，左侧低压）改为压）改为REVERSE（右侧低压，左侧高压（右侧低压，左侧高压），重新组），重新组态态。三、智能差压变送器的结构及工作原理三、智能差压变送器的结构及工作原理图图4-27 3051C型型智能差压变送器的工作原理框图智能差压变送器的工作原理框图带有

27、液晶显示器，与手持终端配合，带有液晶显示器，与手持终端配合，可以在现场变可以在现场变送器的信号端子上，就地设定零点、量程送器的信号端子上，就地设定零点、量程；也可以在；也可以在远远离现场的控制室中，离现场的控制室中，或远离危险的地方或远离危险的地方，将智能手持终，将智能手持终端接到某个变送器的信号线上端接到某个变送器的信号线上，进行远程组态、，进行远程组态、测量范测量范围变更围变更、变送器校准、变送器校准、故障自诊断故障自诊断2022-6-429三、智能差压变送器的结构及工作原理三、智能差压变送器的结构及工作原理智能差压变送器外形及内部电路板智能差压变送器外形及内部电路板传感膜头中的传感膜头中

28、的EEPROM存放数据存放数据和和参参数数，使变送器使变送器有良好的部件互换。有良好的部件互换。四、智能差压变送器的零点迁移四、智能差压变送器的零点迁移有时因实际条件限制，导致有时因实际条件限制，导致压力容器的位置比较高，压力容器的位置比较高，而压力变送器的安装高度比较低而压力变送器的安装高度比较低。当容器中的被测压力当容器中的被测压力等于零时，由于隔离法兰式压力变送器的取压管中灌满等于零时，由于隔离法兰式压力变送器的取压管中灌满密度为密度为的导压液的导压液，高度为高度为h，则初始压力，则初始压力p+0不等于零不等于零p+0=gh （4-16）式中式中 p+0隔离法兰式压力变送器正取压口的初始

29、隔离法兰式压力变送器正取压口的初始压力（压力（Pa）；导压液的密度（导压液的密度（kg/m3）；）；h导压管的垂直高度（导压管的垂直高度（m）；）；g测量地的重力加速度（测量地的重力加速度（m/s2）。）。隔离法兰式智能差压变送隔离法兰式智能差压变送器的零点迁移器的零点迁移（图图4-294-29）可以用手持终端来进行可以用手持终端来进行零点的反向迁移，零点的反向迁移，使得在使得在被测压力等于零时，被测压力等于零时，变送变送器的输出电流被调校到器的输出电流被调校到4mA。有时可以允许有时可以允许+500%和和-600%的迁移。的迁移。迁移过程并迁移过程并没有改变压力变送器的总没有改变压力变送器的

30、总量程量程，也不改变灵敏度，也不改变灵敏度，只是使变送器的量程的下只是使变送器的量程的下限和上限同时向正方向或限和上限同时向正方向或负方向平移负方向平移。例例4-84-8 隔离法兰式智能差压变送器的量程为隔离法兰式智能差压变送器的量程为0500kPa，取压口低于安装法兰取压口低于安装法兰5m，如，如图图4-29所示。已知起隔离所示。已知起隔离作用的导压液为硅油，密度作用的导压液为硅油，密度=950kg/m3，测量地的重，测量地的重力加速度力加速度g=9.8m/s2，求：，求： 1）迁移量）迁移量B。 2）反向迁移之前，如果容器的被测压力为零，变送）反向迁移之前，如果容器的被测压力为零，变送器的

31、输出电流器的输出电流I0为多少毫安？为多少毫安？ 3）反向迁移之后的量程）反向迁移之后的量程A。解解 1）B=p+0=gh=950kg/m39.8m/s25m=46550Pa=46.55kPa，为正迁移。，为正迁移。046.55k a=4mA+16m=4mA+16m9.31%5.49mA500k aIPAAP例例4-84-8 隔离法兰式智能差压变送器的量程为隔离法兰式智能差压变送器的量程为0500kPa，取压口低于安装法兰取压口低于安装法兰5m，如，如图图4-29所示。已知起隔离作所示。已知起隔离作用的导压液为硅油，密度用的导压液为硅油，密度=950kg/m3，测量地的重力加，测量地的重力加速

32、度速度g=9.8m/s2，求，求(续续)： 2）反向迁移之前，如果容器）反向迁移之前，如果容器的被测压力为零，变送器的输出电流的被测压力为零，变送器的输出电流I0为多少毫安？为多少毫安？ 3）反向迁移之后的量程）反向迁移之后的量程A.解解 2）由上述计算结果可知，由上述计算结果可知，压力变送器的正取压口压力为压力变送器的正取压口压力为零时，零时，已经受到已经受到46.55kPa的静压力，的静压力，输出电流必然大于输出电流必然大于4mA。3）反向迁移之后的量程）反向迁移之后的量程AminAmax为：为：46.55546.55kPa。反向迁移之后，反向迁移之后，当容器的被测压力当容器的被测压力为零

33、时，为零时，输出电流恰好等于输出电流恰好等于4mA。046.55k a=4mA+16m=4mA+16m9.31%5.49mA500k aIPAAP任务四任务四 现场总线压力变送器的应用现场总线压力变送器的应用一、现场总一、现场总线控制系统线控制系统（FCS）是由现场总是由现场总线组成的网络线组成的网络集成式全分布集成式全分布控制系统控制系统，是是继气动、电动继气动、电动模拟仪表控制模拟仪表控制系统、集中式系统、集中式数字控制系统、数字控制系统、集散控制系统集散控制系统（DCS）后新）后新一代一代的控制系的控制系统。统。二、现场总线简介二、现场总线简介IEC（国际电工委员会）对现（国际电工委员会

34、）对现场总线的定义是场总线的定义是“安装在制造和安装在制造和过程区域的现场装置与控制室内过程区域的现场装置与控制室内自动控制装置之间的数字式、串自动控制装置之间的数字式、串行、多点通信的数据总线行、多点通信的数据总线”。现现场总线应用于生产现场与微处理场总线应用于生产现场与微处理器测控设备之间，是实现双向、器测控设备之间，是实现双向、串行、多节点数字通信的系统，串行、多节点数字通信的系统，也被称为底层控制网络也被称为底层控制网络。现场总现场总线与因特网、企业内部网相连，线与因特网、企业内部网相连，可以实现不同网段、不同现场设可以实现不同网段、不同现场设备、控制室之间的信息共享备、控制室之间的信

35、息共享，又又将各种控制、维护、组态命令送将各种控制、维护、组态命令送往相关的现场设备。往相关的现场设备。常用的现场总线国际标准常用的现场总线国际标准有有EtherCAT、Lightbus、IEC/ISA、Control-NET、P-NET、FF-HSE/FFH2、Swift-Net、WorldFIP、Interbus、CANopen、Device-Net、USB、Profibus等。等。Profibus总线是一种广泛应用于工厂自动化车间级监总线是一种广泛应用于工厂自动化车间级监控以及现场设备层数据通信与控制的现场总线技术。控以及现场设备层数据通信与控制的现场总线技术。Profibus由三个兼容

36、部分组成。由三个兼容部分组成。（1）Profibus-DP 用于高速数据传输、设备级控制用于高速数据传输、设备级控制系统与分散式系统与分散式I/O的通信。的通信。（2）Profibus-PA 专为过程自动化设计，主要特点专为过程自动化设计，主要特点是是“本质安全本质安全”。（3）Profibus-FMS 用于车间级监控网络。用于车间级监控网络。现场现场总线总线总线电缆总线电缆现场总线压力变送器原理现场总线压力变送器原理( (放大图见下页放大图见下页) )1现场总线变送器的特点现场总线变送器的特点（1）节省费用：）节省费用：一对屏蔽双绞线导线可以连接多台一对屏蔽双绞线导线可以连接多台现场设备现场

37、设备。（2）全数字传输：抗干扰能力强，准确度高。）全数字传输：抗干扰能力强，准确度高。（3）多变量测量：在一台变送器内，有多个敏感元）多变量测量：在一台变送器内，有多个敏感元件，可以测量温度、压力、差压、流量，可以输出多种件，可以测量温度、压力、差压、流量，可以输出多种变量变量（4）PID控制控制 。（5）故障诊断。）故障诊断。2022-6-440图图4-304-30 现场总线压力变送器原理框图现场总线压力变送器原理框图2 2现场总线变送器的连接及拓扑结构现场总线变送器的连接及拓扑结构图图4-31 Profibus现场总线测控系现场总线测控系统的拓扑结构统的拓扑结构拓展阅读拓展阅读 陶瓷式压力

38、传感器陶瓷式压力传感器图图4-33 陶瓷厚膜电阻式压力传感器陶瓷厚膜电阻式压力传感器a）结构）结构 b）螺栓式外形）螺栓式外形 c）电路板安装式外形）电路板安装式外形1进气口进气口 2外接螺纹外接螺纹 3外垫片外垫片 4O形圈形圈 5玻璃烧结粘合剂玻璃烧结粘合剂 6陶瓷膜片陶瓷膜片 7厚膜电阻厚膜电阻 8内部垫圈内部垫圈 9锁紧螺栓锁紧螺栓 10外壳螺纹外壳螺纹 11电极引线电极引线回目录回目录弹性平膜片的受力弹性平膜片的受力及应变及应变当陶瓷膜片承受当陶瓷膜片承受来自外侧来自外侧（底部）的压力时，膜片向印（底部）的压力时，膜片向印制有厚膜电阻的一侧弯曲制有厚膜电阻的一侧弯曲。在在0.58r（

39、半径）以内中心位置产（半径）以内中心位置产生拉应变，生拉应变，0.58r以外的周边位以外的周边位置产生压应变。置产生压应变。压力直接作用在陶瓷膜片的压力直接作用在陶瓷膜片的前表面，使膜片产生微小的变前表面，使膜片产生微小的变形，形，4个厚膜电阻与膜片具有相个厚膜电阻与膜片具有相同的应变，同的应变，R1、R3阻值减小阻值减小，R2、R4阻值增加阻值增加，电桥失去平电桥失去平衡，输出电压衡，输出电压Uo与膜片压力与膜片压力p成成正比正比。陶瓷压力传感器外形陶瓷压力传感器外形陶瓷式压力传感器应变电桥陶瓷式压力传感器应变电桥現現在在時間時間是：是：23:5123:51陶瓷式压力变送器原理框图陶瓷式压力变送器原理框图2022年年6月月4日星期六日星期六現在時間現在時間是：是： 23:5123:51 休息一下休息一下！