micromot ion质量流量计密度输出的几种方案及比较

刘振

（内蒙古中煤蒙大新能源化工有限公司仪电中心，内蒙古 鄂尔多斯017314）

0 引言

为了更准确的测量化工生产过程中原料与产品的产销比，或者得到更准确的物料纯度计算，从而达到更好的生产成本控制，部分生产过程需要测量质量流量的同时兼具测量物料的密度来实现原料纯度的测量，从而精确的计算出主要反应物的单耗。本文针对化工生产过程中需要同时测量原料的质量流量与密度的需求入手，对化工装置最为常用的micromotion 1700/2700系列质量流量计变送器进行了细致的比较及选型分析，给出不同选型代码输出通道的数据类型及应用的比较结果。

1 质量流量计的原理及特点

流体在旋转的管内流动时会对管壁产生一个力，它是科里奥利在1832年研究轮机时发现的，简称科氏力。质量流量计以科氏力为基础，在传感器内部有两根平行的流量管，中部装有驱动线圈，两端装有检测线圈，变送器提供的激励电压加到驱动线圈上时，振动管作往复周期振动，工业过程的流体介质流经传感器的振动管，就会在振管上产生科氏力效应，使两根振管扭转振动，安装在振管两端的检测线圈将产生相位不同的两组信号，这两个信号的相位差与流经传感器的流体质量流量成比例关系。计算机解算出流经振管的质量流量。不同的介质流经传感器时，振管的主振频率不同，据此解算出介质密度。

2 变送器选择

质量流量计从结构上主要分为传感器部分及变送器部分，用户根据自身的需求选择相应的产品，micromotion质量流量计变送器主要分为现场安装式、支架或面板安装式、导轨安装式，下面主要介绍适于现场安装的1700变送器及2700变送器。

2.1 1700变送器

该型号变送器相对成本较低，但功能相对简单，变送器包含三个输出通道，分别为通道A、通道B、通道C，根据厂家代码信息可知1700xxxx第四位代码表示变送器输出选项，可选A或D，A选项对应三个输出通道分别为ma输出、频率或离散输出、RS485 通讯；D 选项对应三个输出通道分别为ma 输出（本安）、频率或离散输出、none。通道A毫安输出可组态选项为质量流量、体积流量、气体标准体积流量，一般设置成质量流量，已组态为一级毫安输出的过程变量自动组态为频率输出，因此不能用通道B频率输出来实现密度的输出。在保证质量流量输出的同时如果要实现密度输出，则需要借助通道C通讯输出，因此在变送器选型时需要确定输出选项选择为A，通过RS485 通讯设置相应的Modbus 地址（从设备地址）、奇偶校验、停止位和波特率、浮点型字节顺序、附加通讯响应延迟等，需要注意的是1700变送器HART 4级变量中不能组态密度作为变量，因此1700变送器无法通过HART通讯的方式读取密度。

2.2 2700变送器

与1700 变送器相比功能更加强大，相对价格更高，变送器包含三个输出通道，分别为通道A、通道B、通道C，根据厂家代码信息可知2700xxxx第四位代码表示变送器输出选项，可选A、B、C、D、E、G、N、2、3、4。A选项对应三个输出通道分别为ma输出、频率或离散输出、RS485 通讯，B 选项对应三个输出通道分别为ma输出、ma输出/频率或离散输出（默认ma）、频率输出/离散输出或离散输入（默认频率）。C选项对应三个输出通道分别为ma 输出、ma 输出/频率或离散输出（用户自定义）、频率输出/离散输出或离散输入（用户自定义），D选项对应三个输出通道分别为ma输出（本安）、频率输出或离散输出、ma输出（本安），E/G/N选项主要适用于总线仪表，分别对应不同总线类型，在这里不做讨论，2/3/4 选项增加了无线hart 通讯接口，其他参数与A/B/D 对应，不详细说明，毫安输出可组态选项为质量流量、体积流量、气体标准体积流量、温度、密度等15个参数，频率输出可组态选项为质量流量、体积流量、气体标准体积流量、温度修正体积流量等7 个参数，通过以上总结可知2700变送器如要实现质量流量与密度同时输出可以通过组态第二组模拟量通道，选择密度作为输出变量，接入控制系统即可，另外也可通过RS485 通讯的方式实现，方法与1700 变送器一致，还可以通过读取HART变量来实现，如果使用了HART 变量，要注意改变了毫安输出过程变量的组态将会同时改变HART 一级变量(PV)和HART 三级变量(TV)的组态。根据2700变送器说明书，通过手操器将2700变送器HART二级或四级变量设置为密度，在控制系统读取相应的HART变量即可实现。

3 方案比较

综合上述分析，使用1700变送器实现密度上传至控制画面仅仅只有一种方案，即订购1700 变送器时输出选项选择A 型号，利用RS485 通讯方式，读取密度对应地址方可实现；使用2700变送器实现密度上传至控制画面有三种方案，分别为组态第二组ma 通道选择密度作为输出变量、建立控制系统与变送器RS485 通讯，读取密度对应地址变量、组态HART 二级或四级变量为密度，读取HART变量，下面就三种方案进行比较

3.1 稳定性

利用可组态第二组ma输出，接入控制系统AI通道，无疑是上述方案中最为稳定的，避免通讯延迟，数据丢包，同时能够提供较高的测量精度（小数点后4位），可选择2700变送器输出选项为B/C/D/3/4。

3.2 便利性

组态HART 二级或四级变量为密度，通过控制系统读取HART变量来实现，无疑是最为便利的，不需要额外铺设第二组通道电缆，不占用控制系统AI通道，且具备较高的精度（小数点后4位），可选择2700变送器输出选项为A/B/C/D/2/3/4，因为是通讯的关系，不可避免的会有通讯延迟等问题的发生，稳定性欠佳。

3.3 数据多样性

与以上两种方案相比，通过RS485通讯的方式实现密度上传至控制系统，稳定性及便利性均无优势，通讯不可避免的带有延迟，且显示精度相对较低，只有小数点后2位，同时需要敷设一根RS485通讯电缆至串口服务器，使用RS485通讯方式与变送器连接不但可以读取变送器参数，同时可以写入执行远程操作，实现读写两种功能，可实现远程对变送器进行一些常规操作，如累积量清零、零点标定等，毫安输出可组态参数为19个，HART读取质量流量计参数为39，RS485通讯可获得更为丰富的读写参数，数据多样性更强。

以上比较建立在工厂内现有控制系统支持HART 功能基础上，能够读取HART 变量，同时能够实现RS485 通讯读取，如果控制系统不具备上述功能，更换可组态第二组ma 输出的2700变送器接入控制系统AI通道实现密度上传至控制画面是最为经济有效的。

4 注意事项

micromotion质量流量计密度RS485通讯地址为0249/0250

利用RS485 通讯读取密度如需较高的精度显示需在变送器上将密度单位设置为kg/m3。

5 结语

本文针对化工生产过程中需要同时测量原料的质量流量与密度的需求入手，通过查阅相关厂家技术资料及后期的实验验证，对micromotion 1700/2700 系列质量流量计变送器进行比较及选型分析，给出不同选型代码输出通道的数据类型及应用，归纳总结了micromotion质量流量计实现密度输出的几种方案，对其进行了详细的比较，给出了较为明确的比较结果。