目前國內(nèi)現(xiàn)場總線溫度變送器比較知名的是SMAR公司TT302，云南昌暉儀表制造有限公司在本文通過溫度變送器TT302溫度傳感器配置、電路硬件構(gòu)成、組態(tài)和接線的全面介紹，讓儀表工真正認(rèn)識FF現(xiàn)場總線溫度變送器。
TT302現(xiàn)場總線溫度變送器是一種符合FF通信協(xié)議的FF總線儀表，它可以與各種熱電阻(Cu10、Nil20、Pt50、Pt100、Pt500) 或熱電偶 (B、E、J、K、N、R、S、T、L、U) 配合使用測量溫度，也可以使用其他具有電阻或毫伏(mV)輸出的傳感器，如高溫計、負(fù)荷(稱重)傳感器、電阻位置指示器、氧化鋯氧量傳感器等。
TT302現(xiàn)場總線溫度變送器量程范圍，對于毫伏，為-50～500mV；對于電阻，為0-2000Ω。
TT302現(xiàn)場總線溫度變送器內(nèi)裝入的功能模塊主要有RES(資源塊)、TRD(轉(zhuǎn)換塊)、DSP(顯示轉(zhuǎn)換塊)、DIAG(組態(tài)轉(zhuǎn)換)、AI(模擬輸入塊)、PID(PID控制塊)、EPID(增強(qiáng)PID)、ISEL(輸入選擇塊)、ARTH(計算塊)、CHAR(折線塊)、SPLT(分程塊)、AALM(模擬報警塊)、SPG(設(shè)定值程序發(fā)生塊)、TIME(定時與邏輯塊)、LLAG(超前/滯后塊)、CT(常數(shù)塊)、OSDL(輸出選擇/動態(tài)限幅塊)。
溫度傳感器
TT302現(xiàn)場總線溫度變送器可以與各種類型的傳感器配合使用，并為使用熱電偶(TC)或熱電阻(RTD)測量溫度進(jìn)行了特殊的設(shè)計。
①熱電偶
熱電偶的英文縮寫為TC，熱電偶工作原理是塞貝克效應(yīng)。TT302溫度變送器與熱電偶連接時，可以自動地進(jìn)行溫度補(bǔ)償。但是如果熱電偶與變送器端子之間的導(dǎo)線沒有采用補(bǔ)償導(dǎo)線(例如，由熱電偶傳感器或接線盒到變送器端子之間采用銅線)，那么，熱電偶的冷端就不在變送器的輸入端子處，而是在接線盒處。由于冷端溫度如果不與變送器端子處溫度相同，就會對溫度測量產(chǎn)生影響，因此，由熱電偶傳感器的冷端到變送器的輸入端子之間的接線，要采用補(bǔ)償導(dǎo)線。存儲在TT302現(xiàn)場總線溫度變送器存儲器中的熱電偶分度表有美國國家標(biāo)準(zhǔn)NBS(B、E、J、K、N、R、S、T)和德國工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DIN(L、U)。
②熱電阻
熱電阻的英文縮寫為RTD,其工作原理是金屬的電阻隨著溫度的升高而增加。存儲在TT302現(xiàn)場總線溫度變送器中的熱電阻分度表有日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JIS[1604-81](Pt50&Pt100)，國際電工委員會IEC、DIN、JIS[1604-8](Pt50、Ptl00&Pt500)標(biāo)準(zhǔn)，通用電氣公司GE(Cu10)標(biāo)準(zhǔn)，德國工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DIN(Nil20)標(biāo)準(zhǔn)。要使熱電阻能夠正確地測量溫度，必須消除傳感器到測量電路之間的線路電阻所造成的影響。在某些情況下，導(dǎo)線可能有幾百米長，特別是在環(huán)境溫度變化劇烈的場所，消除線路電阻的影響是非常重要的。
TT302現(xiàn)場總線溫度變送器允許兩線制、三線制、四線制連接或雙通道(差分)連接方式，但兩線制連接、雙通道連接方式存在導(dǎo)線電阻的影響，會造成測量誤差(誤差的大小主要取決于連接線的長度以及導(dǎo)線經(jīng)過處的溫度)，采用三線制或四線制連接則能避免導(dǎo)線電阻的影響。
現(xiàn)場總線溫度變送器電路硬件構(gòu)成
TT302現(xiàn)場總線溫度變送器的硬件構(gòu)成方框圖如圖所示。在結(jié)構(gòu)上，硬件電路由輸入電路板、主電路板和顯示板組成。
TT302現(xiàn)場總線溫度變送器的硬件構(gòu)成方框圖
①輸入板
輸入板包括多路轉(zhuǎn)換器、信號調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換器、信號隔離和電源隔離，其作用是將輸入信號轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制的數(shù)字信號，傳送給CPU,并實(shí)現(xiàn)輸入板與主電路板的隔離。
由于TT302現(xiàn)場總線溫度變送器可以接收多種輸入信號，各種信號將與不同的端子連接，因此，由多路轉(zhuǎn)換器根據(jù)輸入信號的類型，將相應(yīng)端子連接到信號調(diào)理電路，由信號調(diào)理電路進(jìn)行放大，再由A/D轉(zhuǎn)換器將其轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)字量。
隔離部分包括信號隔離和電源隔離。信號隔離采用光電隔離，用于A/D轉(zhuǎn)換器與CPU之間的控制信號和數(shù)字信號的隔離；電源隔離采用高頻變壓器隔離，供電直流電源先調(diào)制為高頻交流，通過高頻變壓器后整流濾波轉(zhuǎn)換成直流電壓，再給輸入板上各電路供電。隔離的目的是為了避免控制系統(tǒng)可能多點(diǎn)接地形成地環(huán)電流而引入的干擾影響整個系統(tǒng)的正常工作。TT302現(xiàn)場總線溫度變送器輸入板上的環(huán)境溫度傳感器用于熱電偶的冷端溫度補(bǔ)償。
②主電路板
主電路板是現(xiàn)場總線溫度變送器的核心部件。主要包括中央處理單元、隨機(jī)存儲器、閃存和非易失存儲器、通信控制器、信號整形電路、本機(jī)調(diào)整和電源。
微處理器系統(tǒng)由CPU、RAM和EEPROM組成。CPU控制整個儀表各組成部分的協(xié)調(diào)工作，完成數(shù)據(jù)傳遞、運(yùn)算、處理、通信等功能。存儲器有FLASH、RAM和EEPROM。FLASH用于存放系統(tǒng)程序(其中包括FF的鏈路層、應(yīng)用層和用戶層協(xié)議)；RAM用于暫時存放運(yùn)算數(shù)據(jù)CPU芯片外的EEPR(1M用于存放組態(tài)參數(shù)，即功能模塊的參數(shù)。在CPU內(nèi)部還有一個EEPR0M，作為RAM備份使用，保存標(biāo)定、組態(tài)和標(biāo)識等重要數(shù)據(jù)，以保證變送器停電后來電能繼續(xù)按原來設(shè)定狀態(tài)進(jìn)行工作。
通信控制器和信號整形電路與CPU共同完成數(shù)據(jù)的通信。FF的物理層功能是在通信控制器的硬件電路中實(shí)現(xiàn)的，完成信號幀的編碼和解碼、幀校驗、數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收。信號整形電路對發(fā)送和接收的信號波形進(jìn)行濾波和預(yù)處理等。
本機(jī)調(diào)整部分由兩個磁性開關(guān)即干簧管組成，用于進(jìn)行變送器就地組態(tài)和調(diào)整。不必打開儀表的端蓋，只需在現(xiàn)場總線溫度變送器的外面利用磁棒的接近或離開以觸發(fā)磁性開關(guān)動作，即可進(jìn)行現(xiàn)場總線溫度變送器組態(tài)和調(diào)校。
TT302現(xiàn)場總線溫度變送器是由現(xiàn)場總線電源通過現(xiàn)場總線供電，供電電壓為9-32VDC,因此，現(xiàn)場總線電纜既是TT302的電源線，也是TT302的信號線，所不同的是，這里的電流大小并不代表數(shù)字信號的大小，電流通常在±10mA范圍內(nèi)變化。電源部分將供電電壓轉(zhuǎn)換為變送器內(nèi)部各芯片所需電壓，為各芯片供電。
③顯示板
顯示板包括顯示控制器和LCD顯示器，可以顯示四位半數(shù)字和五位字母。用于接收CPU傳來的數(shù)據(jù)，并加以顯示。
TT302現(xiàn)場總線溫度變送器組態(tài)
傳感器組態(tài)首先組態(tài)傳感器號，參數(shù)SENSOR_TRANSDUCER_NUMBER設(shè)置為1或2，分別表示第一傳感器和第二傳感器； 用SENSOR_TYPE參數(shù)設(shè)定傳感器類型，如J、K、N熱電偶為美國國家標(biāo)準(zhǔn)(NBS)，L型熱電偶為德國工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(DIN)； 用SENSOR_CONNECTION參數(shù)設(shè)定傳感器連接類型，即Two wires(二線制)、Three wires(三線制)、Four wires(四線制)和Double two wires(雙通道)。
TT302現(xiàn)場總線溫度變送器的電子部分很穩(wěn)定，制造廠校驗后不需要用戶進(jìn)一步的校驗。然而，如果用戶要使用自己的標(biāo)準(zhǔn)校驗TTS02，則可以用CAL_P0INT_LO和CAL_POINT_HI兩參數(shù)設(shè)置。
①低端微調(diào)
首先將溫度傳感器放入已知溫度的地方，如果參數(shù)PRIMARY_VALUE(主要參數(shù))顯示的值與希望的有差別，就應(yīng)進(jìn)行低端微調(diào)，所要做的工作就是將希望的溫度寫入CAL_POINT_LO參數(shù)內(nèi)。微調(diào)的結(jié)果可以在PRIMARY_VALUE參數(shù)中看到。
②高端微調(diào)
首先將溫度傳感器放入比低端校驗點(diǎn)溫度高的地方，如果參數(shù)PRIMARY_VALUE顯示的值與希望的有差別，就應(yīng)進(jìn)行高端微調(diào)，所要做的工作就是將希望的溫度寫入CAL_POINT_HI參數(shù)內(nèi)。微調(diào)的結(jié)果可以在PRIMARY_VALUE參數(shù)中看到。
單位是在Al功能塊的XD_SC-ALE參數(shù)中設(shè)置的，則Celsius為攝氏(組態(tài)值為1001)；Rankine為蘭氏(組態(tài)值為1003)；Kelvin為開氏(組態(tài)值為1000)；Fahrenheit為華氏(組態(tài)值為1002)。
TT302現(xiàn)場總線溫度變送器安裝接線
TT302現(xiàn)場總線溫度變送器有兩種安裝方式:①與傳感器分開，變送器被安裝在可以選擇的支架(或托架)上，支架安裝在管道上或平臺上，還可安裝在墻上或盤上；②現(xiàn)場總線溫度變送器直接安裝在傳感器(熱電偶或熱電阻)上。
移去電氣端蓋即可看到接線端子，電纜可以通過兩個電氣連接的導(dǎo)線管連接孔之一連接到接線端子上。導(dǎo)線管連接孔螺紋應(yīng)該以符合標(biāo)準(zhǔn)的密封方法進(jìn)行密封，沒有用到的導(dǎo)線管連接孔，應(yīng)該塞住。接線端子有螺釘，叉或環(huán)型的端子可以在此固定。為方便起見，與LD302相同，TT302現(xiàn)場總線溫度變送器也有三個接地端子，一個在蓋子里，兩個在外邊(靠近導(dǎo)線管入口處)。除現(xiàn)場兩個總線信號端子外，TT302還有四個輸入端子，用于與熱電偶、熱電阻、輸入毫伏電壓和輸入電阻相連。
推薦使用雙絞線對電纜(16AWG)。不要將電源連接到傳感器接線端(端子1、2、3和4)，應(yīng)避免信號線的走線靠近供電電纜或開關(guān)設(shè)備。
TT302現(xiàn)場總線溫度變送器使用31.25kbit/s電壓模式為物理信號，所有掛在同一現(xiàn)場總線的設(shè)備必須使用相同的信號，所有設(shè)備都以并聯(lián)的方式連接在同一雙絞線上。
TT302現(xiàn)場總線溫度變送器由總線供電，對非本質(zhì)安全設(shè)備最多可掛16臺;對危險區(qū)域本質(zhì)安全設(shè)備最多可掛6臺；推薦使用雙絞線，也推薦使用屏蔽電纜，但只能一端接地，另一端小心地隔離。
現(xiàn)場總線溫度變送器價格昂貴，基本在高大上的企業(yè)使用，使用最廣泛的是智能溫度變送器和HART協(xié)議溫度變送器，昌暉儀表是國內(nèi)溫度變送器知名生產(chǎn)廠商，歡迎大家到 http://www.xzycr.cn/product/list_71.html 去看看！
