制作仪表维护仪器的方法

（新疆天业天辰化工仪控部,石河子市,832000） 牛旭东

在仪表日常维护中，常会遇到共有仪表劲仪使用紧张，如另行购置，价格不菲，用常用的仪表零配件可自己动手进行制作与劲仪的功能相同的毫安源、模拟变送器，不但满足了正常的使用要求，而且节约资金。

1 毫安源、模拟变送器的工作原理

用价格便宜的一体化智能温度变送器制作了毫安源、模拟变送器，制作简单，精确度高,使用方便。所需材料主要为一只一体化温度变送器，一只100Ω/1W线绕电位器，一只直流24V电源，或24V电池就能制作完成。

一体化温度变送器也叫整体式温度变送器，它分为智能温度变送器和模拟温度变送器两种。模拟温度变送器将热电偶或热电阻等测温元件和温度转换模块制成一体，体积很小，直接输出4～20m A电流信号。也有的一体化温度变送器中还包括显示表头，即温度传感、变送和显示一体化。一体化温度变送器抗干扰能力强，因为仪表输出的是具有恒流性能的4～20m A直流电流，故不受线路电阻的影响，无信号传输损失，传送距离大。4～20m A直流电流是统一的标准信号，可不用处理，直接安入仪表仪器、工厂DCS集散控制系统，或计算机系统。

从图上可知,该一体化温度变送器由测量电路、电压放大器、稳压电路、反极性保护、电压电流转换和非线性校正等环节组成。

它的工作原理如下：

图1 模拟一体化温度变送器的原理图

测量电路是将被测热电阻Rt或热电偶TC的电势转换为相应的电压输出，然后经高性能电压放大器放大。由于热电偶温度和热电偶电势是非线性关系，所以需要进行非线性补偿。补偿环节串在电压放大器的反馈回路，借以改变放大器增益。最后经电压电流转换，输出4～20mA直流信号。

反极性保护是一个二极管，利用它正向导通、反向截止的性能，来防止电源接反后损坏仪表。稳压电路是保证给测量电路、放大器、转换器的供电电压稳定。

智能温度变送器是以微处理器为核心部件构成的温度变送器。具有万能输入方式，可接收各种分度号的热电偶、热电阻信号，豪伏信号。输出信号多样，既有数字输出信号，又有4～20m A模拟信号。由于内部有非线性温度传感器的特性曲线，所以输出信号可与传感器输入信号成正比。使用智能终端（即现场手持通讯器）可对变送器实行远距离组态、调整，可进行试运行，启动及日常操作，大大提高了工作效率。精确度较高。常用K、E、J、R、S、T等电偶分度号和PT100、PT200等热电阻的误差最大不超过±10C,D/A转换器的精度为±0.025%满量程，冷端温度补偿好，总的温度影响为±0.1%/280C。既有本安防爆结构，又有隔爆结构，体积小，重量轻，变送器一般0.2kg以下。

2 制作毫安源、模拟变送器需要的器材

在制作中选用了SIEMENS（西门子）公司生产的SITRANS TH3007NG3212-ONNOO HART智能温度变送器。见图2。

图2 毫安源模拟变速器需要器材

SITRANSTH3007NG3212-ONNOO HART智能温度变送器的工作原理。

由电阻式传感器(二、三或四线制)或热电偶测得的信号,在输入级被放大。此电压与输入变量成正比，再经数/模转换器(1)转换为数字信号。这些信号经电气隔离(2)送到微处理器(3)。在此按传感器特性及其它参量(阻尼、环境温度等)加以转换。这样得到的信号在数/模转换器(4)中转换为与负载无关的4～20mA直流电流。电源(5)位于输出信号电路中。所需材料:

1）R t100Ω/1W 线绕电位器，型号:1W-100Ω,WX010

2）直流24V 电源，型号:S-40-24输入100～240VAC,输出DC24V1.8A

3）R a1/8W100Ω金属膜电阻1只。

4）Rb250Ω/1/8W 金属膜电阻1只。（智能温度变送器选用）

5）直流电流表(0～30mA)或使用中串接万用表电流档。

6）仪器外壳可选用塑料、金属等材料。

7）一体化温度变送器（Pt100）。

连线原理见图3。

图3 毫安源、变速器连线原理图

3 一体化温度变送器的调试

3.1 使用模拟一体化温度变送器的调试

1）4m A直流电流的校准：将RT电流调节旋钮旋至最小，调节模拟一体化温度变送器的零点（ZERO），使a、C输出端子间电流为4MA

2）20m A直流电流的校准：将RT电流调节旋钮旋至最大，调节模拟一体化温度变送器的量程（SPAN），使a、C输出端子间电流为20m A

3）反复调节零点（ZERO）、量程（SPAN），使4m A、20m A准确。

3.2 智能一体化温度变送器的调试

3.2.1 智能一体化温度变送器的设置

现以SIEMENS（西门子）公司生产的SITRANS TH3007NG3212-ONNOO HART智能温度变送器为例。将250Ω金属膜电阻两端的短接导线取开,用375现场通讯器挂于250Ω金属膜电阻两端，安好24V电池、或接通24V电源，将a、C端子短接。

第一步：（设单位）ONLINE-2.DEVICE SETUP-3.BASICSETUP-1.UNIT-0C退出

第二步：（设输出类型）ONLINE-2.DEVICE SETUP-4.DETAILED-SETUP-3.

OUTPUT-CONDITION-1.ANALOG OUTPUT退出

第三步：设传感器类型：

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

SOR-SETUP-2.SENSOR-CLASS T/C进入选RTD(热电阻)退出

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

SOR-SETUP-8.CYC TYPE-进入选 EXT PT100，3WIRE(三线制 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(线性输入)退出

第四步：（设量程）

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

调试完毕,将250Ω金属膜电阻两端用导线短接,即可投入使用，250Ω金属膜电阻可不取下,用于校准通讯。

3.2.2 安装调试及常见问题

电流表、电流调节旋钮RT可安装于仪器外壳顶部、前面板。

电流表可作为电流调节输出大小的指示，当电流调节旋钮Rt逐渐增大时，电流表数值也随着增大。

当电位器Rt调至最小时，阻值为零，Ra由于选择了100Ω，智能一体化温度变送器输入端阻值为：100Ω+0=100Ω，查热电阻PT100的分度表，输入端阻值为100Ω时，输出对应0℃。下限被限制在了0℃。智能一体化温度变送器的输出量程的下限也设在了0℃，智能一体化温度变送器将输出4m A.

当电位器RT调至最大时，阻值为100Ω，Ra由于选择了100Ω，智能一体化温度变送器的输入端阻值为：100Ω+100Ω=200Ω，查热电阻PT100的分度表，输入端阻值为200Ω时，输出对应265℃。智能一体化温度变送器的输入上限被设定在了265℃。智能一体化温度变送器的输出量程的上限也设在了265℃，智能一体化温度变送器将输出20 m A.

由于所选元件均存在一定的误差，当4m A输出不准时，可将输出量程的下限值0℃，向零上或零下轻微调整，直至4m A输出准确，也可进行零点校准操作。

当20MA输出不准时，可将输出量程的上限值265℃，向上或向下轻微调整，直至20m A输出准确。

当使用MA源时，a接蓝线，为负极，C接黄线，为正极。DC24V电源需工作。调整Rt电位器至合适的电流值。

当使用DC24V电源时，b接红线，为正极，a接蓝线，为负极。打开DC24V电池，或用AC220V给电源供电。

当使用时模拟变送器时，关闭DC24V电池，或停止AC220V给电源供电。b接红线，为正极，C接黄线，为负极。调整Rt电位器至合适的电流值。

当使用m A源和模拟变送器时,如电流表无指示，说明输出回路未接通。

当使用m A源作模拟变送器时,可在回路中串入电流表。

3.2.3 调节面板的制作

将调整电位器Rt安装于仪表外壳面板上，旋钮下部粘贴刻度面板，接通DC24V电源，输出回路串入电流表。

先确定最小点4MA和最大点20MA，如4 MA20MA不准时，应先调校使4MA20MA输出准确，并标注于刻度面板。

调整电位器Rt，分别于刻度面板标出4MA、8MA、12MA、16MA、18MA、20MA电流值。