4到20ma模拟量转换公式 大家可能会非常熟悉RS232，RS485，CAN等工业上常用的总线，他们都是传输数字信号的方式。那么，我们用什么方式来传输模拟信号呢？工业上普遍需要测量各类非电物理量，例如温度、压力、速度、角度等，这些都需要转换成模拟量电信号才能传输到几百米外的控制室或显示设备上。工业上最广泛采用的是用4~20mA电流来传输模拟量。 采用电流信号的原因是不容易受干扰，因为工业现场的噪声电压的幅度可能达到数V，但是噪声的功率很弱，所以噪声电流通常小于nA 级别，因此给4－20mA传输带来的误差非常小；电流源内阻趋于无穷大，导线电阻串联在回路中不影响精度，因此在普通双绞线上可以传输数百米；由于电流源的大内阻和恒流输出，在接收端我们只需放置一个250欧姆到地的电阻就可以获得0－5V的电压，低输入阻抗的接收器的好处是nA级的输入电流噪声只产生非常微弱的电压噪声。 上限取20mA是因为防爆的要求：20mA的电流通断引起的火花能量不足以引燃瓦斯。下限没有取0mA的原因是为了能检测断线：正常工作时不会低于4mA，当传输线因故障断路，环路电流降为0。常取2mA作为断线报警值。电流型变送器将物理量转换成4~20mA电流输出，必然要有外电源为其供电。最典型的是变送器需要两根电源线，加上两根电流输出线，总共要接4根线，称之为四线制变送器。当然，
电流输出可以与电源公用一根线（公用VCC或者GND），可节省一根线，所以现在基本上将四线制变送器称之为三线制变送器。其实大家可能注意到，4-20mA电流本身就可以为变送器供电，变送器在电路中相当于一个特殊的负载，这种变送器只需外接2根线，因而被称为两线制变送器。工业电流环标准下限为4mA，因此在量程范围内，变送器通常只有24V，4mA供电（因此，在轻负载条件下高效率的DC/DC电源（TPS54331,TPS54160），低功耗的传感器和信号链产品、以及低功耗的处理器（如MSP430）对于两线制的4-20mA收发非常重要）。这使得两线制传感器的设计成为可能而又富有挑战。
RS-WS-*-2-* 壁挂王字壳温湿度变送器用户手册 （模拟量型） 文档版本：V2.1
目录 1. 产品介绍 (4) 2. 产品选型 (4) 3. 设备安装说明 (6) 4. 计算方法 (9) 5. 常见问题及解决办法 (9) 6.联系方式............................................................................................... 错误!未定义书签。 7. 文档历史............................................................................................... 错误!未定义书签。附录：壳体尺寸.. (9)
1. 产品介绍 1.1 产品概述 该变送器采用壁挂防水壳，多用于室外及现场环境恶劣的场合。探头多种类型可选适用于不同现场，广泛适用于通讯机房，仓库楼宇以及自控等需要温度监测的场所。采用标准工业接口4~20mA/0~10V/0~5V模拟量信号输出，可接入现场数显表、PLC、变频器、工控主机等设备，安全可靠，外观美观，安装方便。 1.2 功能特点 采用瑞士进口的测量单元，测量精准。采用专用的模拟量电路，使用范围宽。10~30V 宽电压范围供电，规格齐全，安装方便。可同时适用于四线制与三线制接法。 1.3 主要技术指标 直流供电（默认）10~30V DC 最大功耗电流输出 1.2W 电压输出 1.2W 精度（默认）湿度±3%RH(5%RH~95%RH,25℃) 温度±0.5℃（25℃） 变送器电路工作温湿度-40℃~+60℃，0%RH~80%RH 探头工作温度-40℃~+120℃，默认-40℃~+80℃ 探头工作湿度0%RH-100%RH 长期稳定性湿度≤1%RH/y 温度≤0.1℃/y 响应时间湿度≤8s(1m/s风速) 温度≤25s(1m/s风速) 输出信号电流输出4~20mA 电压输出0~5V/0~10V 负载能力电压输出输出电阻≤250Ω 电流输出≤600Ω2. 产品选型 RS- 公司代号WS- 温湿度变送、传感器I20- 4~20mA电流输出 V05- 0~5V电压输出 V10- 0~10V电压输出
变送器原理 两线制V/I变换器IC:DH4-20 工业上普遍需要测量各类非电物理量,例如温度、压力、速度、角度等,都需要转换成模拟量电信号才能传输到几百米外的控制室或显示设备上。这种将物理量转换成电信号的设备称为变送器。工业上最广泛采用的是用4~20mA电流来传输模拟量。 采用电流信号的原因是不容易受干扰。并且电流源内阻无穷大,导线电阻串联在回路中不影响精度,在普通双绞线上可以传输数百米。上限取20mA是因为防爆的要求：20mA的电流通断引起的火花能量不足以引燃瓦斯。下限没有取0mA的原因是为了能检测断线：正常工作时不会低于4mA,当传输线因故障断路,环路电流降为0。常取2mA作为断线报警值。 电流型变送器将物理量转换成4~20mA电流输出,必然要有外电源为其供电。最典型的是变送器需要两根电源线,加上两根电流输出线,总共要接4根线,称之为四线制变送器。当然,电流输出可以与电源公用一根线（公用VCC或者GND）,可节省一根线,称之为三线制变送器。 其实大家可能注意到, 4-20mA电流本身就可以为变送器供电,如图1C所示。变送器在电路中相当于一个特殊的负载,特殊之处在于变送器的耗电电流在4~20mA之间根据传感器输出而变化。显示仪表只需要串在电路中即可。这种变送器只需外接2根线,因而被称为两线制变送器。工业电流环标准下限为4mA,因此只要在量程范围内,变送器至少有4mA供电。这使得两线制传感器的设计成为可能。 在工业应用中,测量点一般在现场,而显示设备或者控制设备一般都在控制室或控制柜上。两者之间距离可能数十至数百米。按一百米距离计算,省去2根导线意味着成本降低近百元！因此在应用中两线制传感器必然是首选。 输出为标准信号的传感器。这个术语有时与传感器通用。 变送器种类很多,总体来说就是由变送器发出一种信号来给二次仪表使二次仪表显示测量数据。 将物理测量信号或普通电信号转换为标准电信号输出或能够以通讯契约方式输出的设备。一般分为：温度/湿度变送器,压力变送器,差压变送器,液位变送器,电流变送器,电量变送器,流量变送器,重量变送器等。 变送器——遵循一个物理定律（或实验数学模型）将物理量的变化转化成4-20mA等标准信号的装置。 变送器将传感信号转换为统一的标准信号：0/4-20mADC,1-5VDC,0-10VDc 变送器：除有传感的效用之外还有放大整形的效用,输出为标准的控制信号．如：４－２０mA 什么是变送器的二线制和四线制信号传输方式? 二线制传输方式中,供电电源、负载电阻、变送器是串联的,即二根导线同时传送变送器所需的电源和输出电流信号,目前大多数变送器均为二线制变送器；四线制方式中,供电电源、负载电阻是分别与变送器相连的,即供电电源和变送器输出信号分别用二根导线传输。......请看变送器八问八答。 一．什么是两线制电流变送器? 什么是两线制?两线制有什么优点? 两线制是指现场变送器与控制室仪表联系仅用两根导线,这两根线既是电源线,又是信号线。两线制与三线制 (一根正电源线,两根信号线,其中一根共GN D) 和四线制(两根正负电源线,两根信号线,其中一根GND)相比,两线制的优点是： 1、不易受寄生热电偶和沿电线电阻压降和温漂的影响,可用非常便宜的更细的导线；可节省大量电缆线和安装费用； 2、在电流源输出电阻足够大时,经磁场耦合感应到导线环路内的电压,不会产生显著影响,因为干扰源引起的电流极小,一般利用双绞线就能降低干扰；两线制与三线制必须用屏蔽线,屏蔽线的屏蔽层要妥善接地。 3、电容性干扰会导致接收器电阻有关误差,对于4～20mA两线制环路,接收器电阻通常为250Ω（取样Uout=1～5V）这个电阻小到不足以产生显著误差,因此,可以允许的电线长度比电压遥测系统更长更远； 4、各个单台示读装置或记录装置可以在电线长度不等的不同通道间进行换接,不因电线长度的不等而造成精度的差异,实现分散采集,分散式采集的好处就是：分散采集,集中控制.... 5、将4mA用于零电平,使判断开路与短路或传感器损坏（0mA状态）十分方便。 6,在两线输出口非常容易增设一两只防雷防浪涌器件,有利于安全防雷防爆。 三线制和四线制变送器均不具上述优点即将被两线制变送器所取代,从国外的行业动态及变送器心片供求量即可略知一斑,电流变送器在使用时要安装在现
对输入、输出模拟量的PLC编程实例解析 对于初学PLC编程的人来说，模拟量输入、输出模块的编程要比用位变量进行一般的程序控制难的多，因为它不仅仅是程序编程，而且还涉及到模拟量的转换公式推导与使用的问题。不同的传感变送器，通过不同的模拟量输入输出模块进行转换，其转换公式是不一样的，如果选用的转换公式不对，编出的程序肯定是错误的。比如有3个温度传感变送器： （1）、测温范围为0~200 ，变送器输出信号为4～20ma （2）、测温范围为0~200 ，变送器输出信号为0～5V （3）、测温范围为－100 ~500 ，变送器输出信号为4～20ma （1）和（2）二个温度传感变送器，测温范围一样，但输出信号不同，（1）和(3)传感变送器输出信号一样，但测温范围不同，这3个传感变送器既使选用相同的模拟量输入模块，其转换公式也是各不相同。 一、转换公式的推导 下面选用S7-200的模拟量输入输出模块EM235的参数为依据对上述的3个温度传感器进行转换公式的推导： 对于(1)和（3）传感变送器所用的模块，其模拟量输入设置为0～20ma电流信号,20ma 对应数子量=32000，4 ma对应数字量=6400； 对于（2）传感变送器用的模块，其模拟量输入设置为0～5V电压信号，5V 对应数字量=32000，0V对应数字量=0； 这3种传感変送器的转换公式该如何推导的呢？这要借助与数学知识帮助，请见下图：
上面推导出的（2-1）、（2-2）、（2-3）三式就是对应（1）、（2）、（3）三种温
度传感变送器经过模块转换成数字量后再换算为被测量的转换公式。编程者依据正确的转换公式进行编程，就会获得满意的效果。 二、变送器与模块的连接 通常输出4～20ma电流信号的传感变送器，对外输出只有+、- 二根连线，它需要外接24V电源电压才能工作，如将它的+、- 二根连线分别与24V电源的正负极相连，在被测量正常变化范围内，此回路将产生4～20ma电流，见下左图。下右图粉色虚线框内为EM235 模块第一路模拟输入的框图，它有3个输入端，其A+与A-为A/D转换器的+ - 输入端，RA与A-之间并接250Ω标准电阻。A/D转换器是正逻辑电路，它的输入是0～5V电压信号，A-为公共端，与PLC 的24V电源的负极相连。 那么24V电源、传感变送器、模块的输入口三者应如何连接才是正确的？正确的连线是这样的：将左图电源负极与传感器输出的负极连线断开，将电源的负极接模块的A-端，将传感器输出负极接RA端，RA端与A+端并接一起，这样由传感器负极输出的4～20ma电流由RA流入250Ω标准电阻产生0～5V 电压并加在A+与A-输入端。 切记：不可从左图的24V正极处断开，去接模块的信号输入端，如这样连接，模块是不会正常工作的。 对第（2）种电压输出的传感変送器，模块的输入应设置为0～5V电压模式，连线时，变送器输出负极只连A+，RA端空悬即可。 三、按转换公式编程： 根据转换后变量的精度要求，对转换公式编程有二种形式：1、整数运算，2、实数运算。
压力传感器4-20mA 、RS485压力变送器、模拟量压力变送器 压力传感器4-20mA （RS485压力变送器）是把带隔离的硅压阻式压力敏感元件封装于不锈钢壳体内制作而成。它能将感受到的液体或气体压力转换成标准的电信号对外输出，压力传感器4-20mA （RS485压力变送器）广泛应用于供/排水、热力、石油、化工、冶金等工业过程现场测量和控制。 压力传感器性能指标： 测量介质：液体或气体（对不锈钢壳体无腐蚀） 量程：0-1MPa 精度等级：0.1%FS 、0.5%FS （可选） 稳定性能：±0.05%FS/年；±0.1%FS/年 输出信号：RS485、4~20mA （可选） 过载能力：150%FS 零点温度系数：±0.01%FS/℃ 满度温度系数：±0.02%FS/℃ 防护等级：IP68 环境温度：-10℃～80℃ 存储温度：-40℃～85℃ 供电电源：9V ～36V DC ； 结构材料： 外壳：不锈钢1Cr18Ni9Ti 密封圈：氟橡胶 膜片：不锈钢316L 电缆：φ7.2mm 聚氨酯专用电缆 ◆ 标准 螺纹引压测量方式。 ◆ 全不锈钢结构，防护等级IP68。 ◆ 测量精度高达0.1级。 ◆ RS485、4~20mA 输出可选。 ◆ 聚氨酯专业电缆，耐高温、耐腐蚀。 压力变送器器DATA-52系列
电气连接： 外形尺寸： 单位：mm DATA-52系列压力传感器接口螺纹：标准M20×1.5或G1/2。 产品选型： 产品型号 精度 通讯接口 备注 DATA-5201 0.5% RS485 1.订货时，请说明量程。 2.产品标配2米电缆，超出部分需另付费用。 DATA-5202 0.5% 4~20mA DATA-5211 0.1% RS485 压力 变送器 红色 蓝色 黄色 白色 电源+ 电源- RS485(A)输出 RS485(B)输出 压力 变送器 蓝色 红色 电源+ 4~20mA 输出 RS485输出接线图（四线制） 4~20mA 输出接线图（两线制） DATA-52 系列压力变送器 DATA-52 系列压力变送器
井下各类模拟量传感器的安装及设置要求 一、采煤工作面甲烷传感器的设置： 采煤工作面甲烷传感器应尽量靠近工作面设置，离工作面的距离不能大于10m；其报警浓度为0.8CH4，断电浓度为1.5CH4，复电浓度为 1.0 CH4，断电范围为工作面及回风巷中全部非本质安全型电器设备。 二、采煤工作面回风巷甲烷传感器的设置： 回风巷甲烷传感器应设置在瓦斯等有害气体与新鲜风流混合均匀且风流稳定的地方，在回风巷出口10m至15m范围内；其报警浓度为0.8CH4，断电浓度为0.8CH4，复电浓度为 1.0 CH4，断电范围为工作面及回风巷中全部非本质安全型电器设备。 三、掘进工作面甲烷传感器的设置： 掘进工作面甲烷传感器设置在巷道迎头5m范围内；其报警浓度为1.0CH4，断电浓度为1.5CH4，复电浓度为1.0 CH4，断电范围为掘进巷道内全部非本质安全型电器设备。 四、掘进工作面回风流甲烷传感器的设置: 回风流甲烷传感器应设置在瓦斯等有害气体与新鲜风流混合均匀且风流稳定的地方，在回风巷出口10m至15m范围内；其报警浓度为1.0CH4，断电浓度为1.0CH4，复电浓度为 1.0 CH4，断电范围为掘进巷道内全部非本质安全型电器设备。
五、掘进工作面进风流甲烷传感器的设置： 采用串联通风的掘进工作面，必须在被串工作面局部通风机前设置甲烷传感器；其报警浓度为0.5CH4，断电浓度为0.5CH4，复电浓度为0.5CH4，断电范围为掘进巷道内全部非本质安全型电器设备。 六、中央变电所甲烷传感器的设置： 设置在机电硐室进风流巷道进风处3-5m之内；其报警浓度为0.5CH4，断电浓度为0.5CH4，复电浓度为0.5CH4，断电范围为中央变电所内全部非本质安全型电器设备。 七、一氧化碳传感器和温度传感器的设置： 一氧化碳传感器应设在距回风流出口10m-15m范围内风流稳定、一氧化碳等有害气体与新鲜风流混合均匀的位置。 温度传感器应设置在距回风流出口10m-15m范围内，并不影响行人和行车，安装维护方便、风流稳定的位置。八、所有模拟量传感器都要设置在巷道上方，距巷壁不得小于200mm，距顶板不得大于300mm。
温度传感器在带式输送机中的应用-标准模拟量信号的总线格式转换 1.课程案例基本信息 课程案例名称温度传感器在带式输送机中的应用-标准模拟量信号的总线格式转换 课程案例编号0505709CE （0505为传感器；7为项目七；09为项目九第五个案例）关键词温度传感器标准信号数字量转换 对应知识点带式输送机的温度传感器标准信号总线格式的转换 2.课程案例 某带式输送机的温度传感器信号要求利用模拟量输入模块将4～20mA模拟量信号转换为RS-485串口数据信号，通过RS-485总线工业控制网络传输数据。 4～20mA转485采集模块 一工程检测传感器在模拟量信号向串口数据信号的转换过程中，选用深圳国科伟业通信技术有限公司的MD-108型模拟量输入模块，其提供八路独立隔离的4～20mA电流输入接口，支持Modbus RTU通信协议，采用RS-485总线通信接口与计算机通信，支持多个模块级联，RS-485端口采用光电隔离芯片将模块与RS-485总线进行有效隔离，保证数据通信的稳定性。 4～20mA转485采集模块是一款采集4-20mA电流输入，输出至RS485接口
的智能模拟量采集模块，4-20毫安模拟量转485，电流采集模块，4-20毫安电流测量，温度转4-20毫安采集 温度传感器将采集的温度数据转换为4～20mA电流输出至4～20mA采集模块，4-20ma电流环采集模块，模块将采集来的电流信号通过单片机转换为基于厂家自定义简易通信协议的RS-485数据，再通过RS-485总线将数据传输至计算机。采集模块能够同时采集八路4～20毫安电流信号。 《机电一体化专业教学资源库》资源模板编制信息 模版名称课程案例模版 模版编号07 模版主要功能规定课程案例的基本要求、格式等 责任者孙在松联系方式Email:zaisongsun@https://www.doczj.com/doc/5715210185.html, 编制时间2014年4月 发布时间2014年4月
温度变送器 1. 产品介绍 1.1 产品概述 该温度变送器广泛适用于通讯机房，仓库楼宇以及自控等需要温度监测的场所，传感器内输入电源，测温单元，信号输出三部分完全隔离。安全可靠，外观美观，安装方便。1.2 功能特点 采用美国的测温单元，测量精准。采用专用的模拟量电路，使用温度范围宽。10~30V 宽电压范围供电，规格齐全，安装方便。可同时适用于四线制与三线制接法。 1.3 主要技术指标【T:156-28-95-61-86】 直流供电（默认）10~30V DC 最大功耗电流输出 1.2W 电压输出 1.2W 默认精度温度±0.5℃（25℃） 宽量程精度温度±1℃（25℃）变送器电路工作温度-20℃~+60℃，0%RH~80%RH 探头工作温度-100℃~+300℃（定做），默认量程：-40℃~+80℃探头工作湿度0~100%RH 长期稳定性温度≤0.1℃/y 响应时间温度≤10s(1m/s风速) 输出信号电流输出4~20mA 电压输出0~5V/0~10V 负载能力电压输出输出电阻≤250Ω 电流输出≤600Ω 注：带显示产品最大电流增加5mA
WD- 单温度变送、传感器N01- RS485通讯（Modbus-RTU协议） 1- 86液晶壳 2- 壁挂王字壳 9- 管道壳 1 外置圆形不锈钢探头 2 外置磁吸式探头 3 外置扁形不锈钢探头 4 外置4分管螺纹探头 4L 外置4分管螺纹长探头
3. 设备安装说明 3.1 设备安装前检查 设备清单： ■变送器设备1台 ■12V/2A电源1台（选配） ■合格证、售后服务卡、保修卡等 3.2 接线 3.2.1 电源接线 宽电压电源输入10~30V均可。针对0~10V型输出，只能用24V供电。 3.2.2输出接口接线 设备标配是具有1路模拟量输出。可同时适应三线制与四线制。 3.3 具体型号接线 3.3.1：壁挂王字壳接线
【新专利介绍】将模拟电输入信号转换为模拟电输出信号的测量变送器2017年10月31日，德国菲尼克斯电气公司申请了一项国家发明授权专利将模拟电输入信号转换为模拟电输出信号的测量变送器。 内容说明本发明涉及一种测量变送器，特别是电流或电压的测量变送器，该测量变送器将模拟电气输入信号转换为模拟电气输出信号。 发明背景测量变送器是足够地为人所熟知的并且特别应用在自动化、控制及脉冲技术(Regungstechnik)这些应用中。例如，测量变送器能够优选地将电流信号或者电压信号转变为标准化的电流信号或电压信号并且将这些信号作为输入信号提供给自动化设备，例如可编程控制器。因此电流测量变送器能够提供标准化的0至20mA的模拟电气电流信号，而电压测量变送器则能提供标准化的0至10V的模拟电压输出信号。然而也已知一种测量变送器，该测量变送器能够无关于输入信号地在电压输出和电流输出之间转换。 德国菲尼克斯电气公司(Phoenix Contact Deutschland GmbH)生产并销售多种电流测量变送器，其中能够通过输入上限值和下限值来调整输入测量范围，其中该输入测量范围小于电流测量变送器的最大可用的输入测量范围。调整出的输入测量范围也称为测量窗口并映射到最大可用的输出范围。 这种电流测量变送器的缺点在于，只能够对于在调整出的测量窗口内的测量值具有高分辨率并进行处理，而却丧失了所有在调整出的测量窗口以外的测量信息。 发明内容本发明的目的在于，改进前述的测量变送器，从而避免上述缺陷。 本发明的中心思想在于，提供一种测量变送器，该测量变送器例如取决于在过程中需要的至少一个测量值的重要性，以能够调节的不同分辨率来将所接收的在最大允许的输入范围内的多个模拟电气输入信号转换为多个模拟电气输出信号，这些模拟电气输出信号处在测量变送器的最大允许的输出范围内。 图为根据本发明的一种示例性的电流测量变送器 相应地设置一种用于将模拟电气输入信号转换为模拟电气输出信号的测量变送器。该测量变送器能够具有探测装置，该探测装置就此设计为，探测在预设的输入测量范围内的模拟
仪表技术智能变送器试题 、判断题 1、智能变送器的零点既可以在手持通讯器上调，也可以用表体上的外调螺丝钉调（）。 2、如果模拟变送器采用了微处理器，即成为智能变频器（）。 3、变送器的量程比越大，则它的性能越好，所以在选用智能变送器时，主要应根据它的量程比大小（）。 4、智能变送器的零点（含零点正负迁移）和量程都可以在手持通信器上进行设定和修改，所以智能变送器不需要通过压力信号进行校验（）。 5、手持通讯器连到变送器回路时，一定要先把变送器电源关掉（）。 6、手持通讯器的两根通讯线是没有极性的，正负可以随便接（）。 7、横河EJA 智能变送器的传感器电容式，通过测电容来得到被测差压或压力值 8、当变送器进行数字通讯时，如果串在输出回路的电流表还能有稳定的指示， 则该变送器采用的是DE协议（） 9、如果电流表的指针上下跳动，无法读出示值时，则该表采用的是HART协议（）。 10、ST3000智能变送器使用的是BRAIN?信协议（）
二、选择题 1.将数字信号叠加在模拟信号上，两者可同时传输的是（）协议。 A. HART通信 B. RS232 通信 C. DE 通信 D. BRAIN 通信 2.数字信号的模拟信号和模拟分开传输，当传送数字信号时，模拟信号需中断的是（）协议。 A. HART通信 B. RS232 通信 C. DE 通信 D. BRAIN 通信 3.在数字通讯时，以频率的高低来代表逻辑“ 1”和0”的是HART*议。 A. HART通信 B. RS232 通信 C. DE 通信 D. BRAIN 通信 4.以脉冲电流的多少来代表逻辑“ T和的是DE协议。 A. HART通信 B. RS232 通信 C. DE 通信 D. BRAIN 通信 5.第三代的变送器的工作原理是属于微位移开环式 A.微位移开环式 B .开环式C .闭环式D .闭环负反馈式 6 HART协议使用（）三层协议，通讯距离为3000m传输速率（）bps A.1.2.5 9600 B. 1.2.7 9600 C. 1 . 3 . 5 9600 D . 1 . 2 . 7 115 0 0 7、ST3000智能变送器采样速度为在20s内差压（）次，静压（）次，温度（）次。 A、120 . 12 . 1 B. 12 1 . 10 . 5 C、120 . 10 . 1 D、120 . 10 . 1
文件编号：TP-AR-L4757 In Terms Of Organization Management, It Is Necessary To Form A Certain Guiding And Planning Executable Plan, So As To Help Decision-Makers To Carry Out Better Production And Management From Multiple Perspectives. （示范文本） 编订：_______________ 审核：_______________ 单位：_______________ 电测模拟量变送器在投运前的现场检查和试验 (正式版)
电测模拟量变送器在投运前的现场 检查和试验(正式版) 使用注意：该安全管理资料可用在组织/机构/单位管理上，形成一定的具有指导性，规划性的可执行计划，从而实现多角度地帮助决策人员进行更好的生产与管理。材料内容可根据实际情况作相应修改，请在使用时认真阅读。 陈东(通辽发电总厂，内蒙古通辽 028011) 电测量变送器广泛应用在电气设备参数的检测及 控制上，为保证它在工作中的安全稳定运行，新安装 的变送器在检验完投运前，应做现场送电前的全面检 查试验工作，合格后才可投入运行。发电机组分散控 制系统中，电测模拟量变送器在投运前现场检查试验 方法如下。 (1) 检查变送器插件及安装螺丝齐全、牢固，标 志清楚正确，接线与图纸相符，连接导线及外壳与屏 体绝缘测试合格。
(2) 试验前，检修与运行人员要做好安全措施，事故预想要全面，所有试验用仪器、仪表检查合格。 (3) 在变送器输出通道尾端与设备接线处断开插件或联接线(防止试验时损坏与之连接的微机设备)。 (4) 投入变送器辅助工作电源，用万用表电压档或其它试验仪表分别对所有变送器电源接线检查是否正确。在通道尾部断开点处用万用表检查变送器的输出值(电流或电压值)是否正确。在一个系统中，因监测及控制用途不同，变送器可能用不同的电源供电，所以，检查时要分别投入辅助电源，分别检查(以此检查变送器的输出值是否正确和各路供电电源的正确性)。 (5) 对辅助电源进行切、投试验3次，检查在实际工作现场电源突变对变送器性能的影响，发现异常及时分析，无异常则测量供电电源实际容量，做好记
1．属于传感器动态特性指标的是（D ） A 重复性 B 线性度 C 灵敏度 D 固有频率 2 误差分类，下列不属于的是（B ） A 系统误差 B 绝对误差 C 随机误差D粗大误差 3、非线性度是表示校准（B ）的程度。 A、接近真值 B、偏离拟合直线 C、正反行程不重合 D、重复性 4、传感器的组成成分中，直接感受被侧物理量的是（B ） A、转换元件 B、敏感元件 C、转换电路 D、放大电路 5、传感器的灵敏度高，表示该传感器（C） A 工作频率宽 B 线性范围宽 C 单位输入量引起的输出量大 D 允许输入量大 6 下列不属于按传感器的工作原理进行分类的传感器是（B） A 应变式传感器 B 化学型传感器 C 压电式传感器D热电式传感器 7 传感器主要完成两个方面的功能：检测和（D） A 测量B感知 C 信号调节 D 转换 8 回程误差表明的是在（C）期间输出输入特性曲线不重合的程度 A 多次测量 B 同次测量 C 正反行程 D 不同测量 9、仪表的精度等级是用仪表的（C）来表示的。 A 相对误差 B 绝对误差 C 引用误差 D粗大误差 二、判断 1.在同一测量条件下，多次测量被测量时，绝对值和符号保持不变，或在改变条件时，按一定规律变化的误差称为系统误差。（√） 2 系统误差可消除，那么随机误差也可消除。（×） 3 对于具体的测量，精密度高的准确度不一定高，准确度高的精密度不一定高，所以精确度高的准确度不一定高（×） 4 平均值就是真值。（×） 5 在n次等精度测量中，算术平均值的标准差为单次测量的1/n。（×） 6.线性度就是非线性误差.（×） 7.传感器由被测量，敏感元件，转换元件，信号调理转换电路，输出电源组成.（√） 8.传感器的被测量一定就是非电量（×） 9.测量不确定度是随机误差与系统误差的综合。（√） 10传感器（或测试仪表）在第一次使用前和长时间使用后需要进行标定工作，是为了确定传感器静态特性指标和动态特性参数（√） 二、简答题：（50分） 1、什么是传感器动态特性和静态特性，简述在什么频域条件下只研究静态特性就能够满足通常的需要，而在什么频域条件下一般要研究传感器的动态特性？ 答：传感器的动态特性是指当输入量随时间变化时传感器的输入—输出特性。静态特性是指当输入量为常量或变化极慢时传感器输入—输出特性。在时域条件下只研究静态特性就能够满足通常的需要，而在频域条件下一般要研究传感器的动态特性。 2、绘图并说明在使用传感器进行测量时，相对真值、测量值、测量误差、传感器输入、输出特性的概念以及它们之间的关系。 答：框图如下： 测量值是通过直接或间接通过仪表测量出来的数值。 测量误差是指测量结果的测量值与被测量的真实值之间的差值。 当测量误差很小时，可以忽略，此时测量值可称为相对真值。
2路4-20ma0-1ma转485模拟量传感器简单说明 模拟量是表示在一定范围内连续变化的任意取值，跟数字量是相对立的一个状态表示。通常模拟量用于采集和表示事物的电压电流等参数。模拟量输入模块是一款可以采集模拟量，如电压、电流、热电偶、热电阻、温度等数值，通过485总线传输到电脑上的智能模块。通信协议采用MODBUS RTU协议，与工业现场数据采集实现了统一对接，编程起来也很方便。 由于采用RS-485接口作为通信接口，其能够多个模块组合传输更多路数模拟量信号，并且能够在485线路上分散配置，采用地址码进行区分，可以直接接入MODBUS RTU协议的组态软件。模拟量输入模块是AD转换模块，具有四个独立的模拟量输入通道，每通道的输入信号可以是1-5V的电压信号，也可以是4-20mA 的电流信号。模块能将输入信号转换成相应的八位二进制数字信号，即其测量精度或称分辨率是八位的。 按十进制表示，它所转换成的数值范围是0-255，提供给PLC作进一步处理。在模块的侧面，对应于每一输入通道设有跨接器，用户可以通过短接或不短接跨接器的引脚来选择所接入的测量信号是1-5V的电压信，还是4-20mA的电流信号。模块中信号转换的最长时间为2ms，该信号转换是与PLC的CPU并行工作的，并不占用PLC的扫描时间。像十二位二进制数的最大值为四千零九十五，对于单极性输入信号例如DC的0到10V、0到20mA或4到20mA，为了计算方便，三菱的FX系列PLC额定输入范围对应的输出值为零到四千，数据放在一个字的右侧低位，称为右对齐。零到四千与十二位二进制数可表示的范围零到到四千零九十五基本上相同。 功能简介： IBF20 信号隔离采集模块，可以用来测量两路电压或电流信号。 1、模拟信号输入 16位采集精度，两路模拟信号输入。产品出厂前所有信号输入范围已全部校准。在使用时，用户也可以很方便的自行编程校准。具体电流或电压输入量程请看产品选型。 2、通讯协议 通讯接口：1路标准的RS-485通讯接口或1路标准的RS-232通讯接口，订货选型时注明。 通讯协议：支持两种协议，命令集定义的字符协议和MODBUS RTU通讯协议。模块自动识别通讯协议，能实现与多种品牌的PLC、RTU或计算机监控系统进 行网络通讯。 数据格式：10位。1位起始位，8位数据位，1位停止位。 通讯地址（0～255）和波特率（2400、4800、9600、19200、38400、57600、115200bps）均可设定；通讯网络最长距离可达1200米，通过双绞屏蔽电缆连接。 通讯接口高抗干扰设计，±15KV ESD保护，通信响应时间小于100mS。 3、抗干扰 可根据需要设置校验和。模块内部有瞬态抑制二极管，可以有效抑制各种浪涌脉冲，保护模块，内部的数字滤波，也可以很好的抑制来自电网的工频干扰。
变送器的二线制和四线制信号传输方式 二线制传输方式中，供电电源、负载电阻、变送器是串联的，即二根导线同时传送变送器所需的电源和输出电流信号，目前大多数变送器均为二线制变送器；四线制方式中，供电电源、负载电阻是分别与变送器相连的，即供电电源和变送器输出信号分别用二根导线传输。 一．什么是两线制电流变送器? 什么是两线制?两线制有什么优点? 两线制是指现场变送器与控制室仪表联系仅用两根导线，这两根线既是电源线，又是信号线。两线制与三线制（一根正电源线，两根信号线,其中一根共GND）和四线制（两根正负电源线，两根信号线,其中一根GND）相比，两线制的优点是： 1、不易受寄生热电偶和沿电线电阻压降和温漂的影响，可用非常便宜的更细的导线；可节省大量电缆线和安装费用； 2、在电流源输出电阻足够大时，经磁场耦合感应到导线环路内的电压，不会产生显著影响，因为干扰源引起的电流极小，一般利用双绞线就能降低干扰；两线制与三线制必须用屏蔽线,屏蔽线的屏蔽层要妥善接地。 3、电容性干扰会导致接收器电阻有关误差，对于4-20mA两线制环路，接收器电阻通常为250Ω（取样Uout=1-5V）这个电阻小到不足以产生显著误差，因此，可以允许的电线长度比电压遥测系统更长更远； 4、各个单台示读装置或记录装置可以在电线长度不等的不同通道间进行换接，不因电线长度的不等而造成精度的差异，实现分散采集，分散式采集的好处就是：分散采集，集中控制.... 5、将4mA用于零电平，使判断开路与短路或传感器损坏（0mA状态）十分方便。 6,在两线输出口非常容易增设一两只防雷防浪涌器件,有利于安全防雷防爆。 三线制和四线制变送器均不具上述优点即将被两线制变送器所取代，从国外的行业动态及变送器心片供求量即可略知一斑，电流变送器在使用时要安装在现场设备的动力线上，而以单片机为核心的监测系统则位于较远离设备现场的监控室里，两者一般相距几十到几百米甚至更远。设备现场的环境较为恶劣，强电信号会产生各种电磁干扰，雷电感应会产生强浪涌脉冲，在这种情况下，单片机应用系统中遇到的一个棘手问题就是如何在恶劣环境下远距离可靠地传送微小信号。两线制变送器件的出现使这个问题得到了较好地解决。我们以DH4-20变送模块为核心设计了小型、价廉的穿孔型两线制电流变送器。它具有低失调电压（＜30 μV）、低电压漂移（＜0.7μV/C°）、超低非线性度（＜0.01%）的特点。它把现场设备动力线的电流隔离转换成4～20 mA的按线性比例变化的标准电流信号输出，然后通过一对双绞线送到监测系统的输入接口上，双绞线同时也将位于监测系统的24V工作电源送到电流变送器中。测量信号和电源在双绞线上同时传送，既省去了昂贵的传输电缆，而且信号是以电流
为什么采用4~20mA的电流来传输模拟量 大家可能会非常熟悉RS232，RS485，CAN等工业上常用的总线，他们都是传输数字信号的方式。那么，我们用什么方式来传输模拟信号呢?工业上普遍需要测量各类非电物理量，例如温度、压力、速度、角度等，这些都需要转换成模拟量电信号才能传输到几百米外的控制室或显示设备上。工业上最广泛采用的是用4~20mA电流来传输模拟量。 采用电流信号的原因是不容易受干扰，因为工业现场的噪声电压的幅度可能达到数V，但是噪声的功率很弱，所以噪声电流通常小于nA级别，因此给4-20mA传输带来的误差非常小;电流源内阻趋于无穷大，导线电阻串联在回路中不影响精度，因此在普通双绞线上可以传输数百米;由于电流源的大内阻和恒流输出，在接收端我们只需放置一个250欧姆到地的电阻就可以获得0-5V的电压，低输入阻抗的接收器的好处是nA级的输入电流噪声只产生非常微弱的电压噪声。 上限取20mA是因为防爆的要求：20mA的电流通断引起的火花能量不足以引燃瓦斯。下限没有取0mA的原因是为了能检测断线：正常工作时不会低于4mA，当传输线因故障断路，环路电流降为0。常取2mA作为断线报警值。电流型变送器将物理量转换成4~20mA电流输出，必然要有外电源为其供电。最典型的是变送器需要两根电源线，加上两根电流输出线，总共要接4根线，称之为四线制变送器。当然，电流输出可以与电源公用一根线(公用VCC或者GND)，可节省一根线，所以现在基本上将四线制变送器称之为三线制变送器。其实大家可能注意到， 4-20mA电流本身就可以为变送器供电，变送器在电路中相当于一个特殊的负载，这种变送器只需外接2根线，因而被称为两线制变送器。工业电流环标准下限为4mA，因此在量程范围内，变送器通常只有24V，4mA供电(因此，在轻负载条件下高效率的DC/DC电源(TPS54331,TPS54160)，低功耗的传感器和信号链产品、以及低功耗的处理器(如MSP430)对于两线制的4-20mA收发非常重要)。这使得两线制传感器的设计成为可能而又富有挑战。 一般需要设计一个VI转换器，输入0-3.3v，输出4mA-20mA，可采用运放LM358，供电+12v。 我们系统地来看看模拟量设备为什么都偏爱用4~20mA传输信号~
这个4-20 mA模拟量是标准变送器的输出，以及应该换算多少压力和流量。 以此类推，完全根据你的需要，当然应该对应你不同的发射机。如果需要很大，可以增加后一个放大器的放大倍数，这样A/D转换时显示的数据就会很大，反之亦然。例如，4 mA代表1 kg压力，根据变送器的线性度和放大器的放大倍数进行校对和补偿，即可在可容忍的误差范围内显示您的工况数据。 学好PLC不仅需要实践，更需要理论支撑，否则根本无从下手。模拟量在PLC编程中占有重要地位，而在实际工作中遇到的最常见的问题是模拟量与工程量的换算问题。在实际工程中，现场人员经常需要采集温度、压力、流量、频率等物理量信号，而程序中采集的是与物理量对应的模拟量信号。 如何将模拟量信号转换成相应的量(物理量)？换句话说，编写模拟程序的目的是什么？编制模拟量的目的是使模拟量有相应的数字量，最终将数字量转换为工程量(物理量)，即模拟量转换为工程量。工程量的问题实际上是用数字量来处理的，模拟量可以说是中间过渡。 那么今天，肖志就来推导模拟量换算的换算公式，供大家参考和使用。如果你熟悉模拟量转换的过程，你会对模拟量知识有更深的理解，编
写模拟量程序并不困难。例如，具有测温范围的温度传感变送器有三种，对应的范围为： 1)温度测量范围为0-200时，变送器输出信号为4-20 mA，对应的数字量范围为6400-32000； 2)温度测量范围为0-200V，变送器输出信号为0-10V，对应的数字量范围为0-32000； 3)温度测量范围为-200500，变送器输出信号为4-20 mA，对应的数字量范围为6400-32000； 要求我们编制的模拟量换算工程量换算公式应满足上述三个条件，三种温度检测设备都能得到正确的工程量输出结果。 三种测温方式的温度变送器模拟量与工程量的对应关系如下图所示：可以用相似三角形原理进行分析，两个相似三角形的对应边成比例，模拟量换算公式的推导过程，根据相似三角形的比例原理，推导出模拟量换算公式： ●(OV-OSL)/(OSH-OSL)=(IV-ISL)/(ISH-ISL)。 ●公式经过换算和简化后得到： ●OV=(OSH-ISL)*(IV-ISL)/(ISH-ISL)+OSL。 ●OV：模拟转换后的工程量。 ●IV：对应模拟通道的模拟输入值。 ●OSH：工程量上限。 ●OSL：工程量下限。
模拟量产品量化精度与分辨率说明 1.1问题来源 相较于数字量（485）产品，读数直接由数字信号标示，因此在数据的传输上没有误差和分辨率的区别。但是对于模拟量（电压输出、电流输出）的产品，产品内部的主控和传感器组件均为数字信号，在输出时编码为模拟信号，在编码的过程中使用的是DAC编码的方式，DAC编码量化有分辨率，因此产品的量化精度和分辨率显得尤为重要。 1.2产品的编码精度与信号分辨率 产品的初始量化精度为12Bit，也就是4096阶，经过放大和数据转换后不同的信号种类的量化精度不尽相同，因此分别描述： 4-20mA电流输出：产品占用60%以上的的分辨率，也就是2457阶，因此产品最小分辨率为0.008mA。 0-5V输出产品：产品占用40%以上的分辨率，也就是1638阶，因此产生的最小分辨率为0.003V。 0-10V输出产品：产品占用80%以上的分辨率，也就是3276阶，因此产生的最小分辨率为0.003V 1.3测量设备的量化精度 模拟量类型产品一般在后端与单片机或者PLC的DI模块等相连接，因此除了要计算产品的编码精度和分辨率之外，还需要计算单片机或者PLC的量化精度，在编码精度和量化精度之间取较大的精度为准。 对于PLC我们以三菱的FX2N-4AD型号为例，此型号的转换模块根据技术手册可以得知，可以支持-10V到﹢10V电压信号采集，分辨率为5mV，支持 4-20mA或者-20mA到20mA采集，分辨率为20uA。根据上文1.2章节介绍的，我司的电流输出最小分辨率为0.008mA，FX2N-4AD的分辨率为0.020mA，因此整体的最小分辨率为0.020mA；我司最小的电压分辨率为0.003V，FX2N-4AD 的最小分辨率为0.005V，因此整体的最小分辨率为0.005V。可以看出，我司传感器的输出分辨率是非常高的分辨率，但是PLC的转换模块的分辨率要低，因此受限于PLC的低分辨率，这里丢失了一部分的精度。 对于单片机来讲，合适的转换电路尤为重要，选择合适的转换电路可以最大限度的优化分辨率。以参考电压为3.3V的ADC为例，主流的ADC一般是12BIT，。也就是4096阶。尽可能将转换结果压缩在0-3.3V的内可以最大限度的保留精度，这样的话不会在量化阶段丢失精度。因此在转换电路得当的情况下，电流输出的分辨率为0.008mA，电压的分辨率为0.003V。 1.4产品的信号分辨率与产品的测量分辨率的关系与计算 上文1.2章节介绍了产品的信号分辨率，因此结合传感器的最大量程，可以计算出产品的测量分辨率，计算方式如下：
4-20mA变送器的电路设计 工业上普遍需要测量各类非电物理量，例如温度、压力、速度、角度等，都需要转换成模拟量电信号才能传输到几百米外的控制室或显示设备上。这种将物理量转换成电信号的设备称为变送器。工业上最广泛采用的是用4~20mA电流来传输模拟量。 采用电流信号的原因是不容易受干扰。并且电流源内阻无穷大，导线电阻串联在回路中不影响精度，在普通双绞线上可以传输数百米。上限取20mA是因为防爆的要求：20mA的电流通断引起的火花能量不足以引燃瓦斯。下限没有取0mA的原因是为了能检测断线：正常工作时不会低于4mA，当传输线因故障断路，环路电流降为0。常取2mA作为断线报警值。 电流型变送器将物理量转换成4~20mA电流输出，必然要有外电源为其供电。最典型的是变送器需要两根电源线，加上两根电流输出线，总共要接4根线，称之为四线制变送器。当然，电流输出可以与电源公用一根线（公用VCC或者GND），可节省一根线，称之为三线制变送器。 其实大家可能注意到， 4-20mA电流本身就可以为变送器供电，如图1C所示。变送器在电路中相当于一个特殊的负载，特殊之处在于变送器的耗电电流在4~20mA之间根据传感器输出而变化。显示仪表只需要串在电路中即可。这种变送器只需外接2根线，因而被称为两线制变送器。工业电流环标准下限为4mA，因此只要在量程范围内，变送器至少有4mA供电。这使得两线制传感器的设计成为可能。 在工业应用中，测量点一般在现场，而显示设备或者控制设备一般都在控制室或控制柜上。两者之间距离可能数十至数百米。按一百米距离计算，省去2根导线意味着成本降低近百元！因此在应用中两线制传感器必然是首选。 1.两线制变送器的结构与原理 两线制变送器的原理是利用了4~20mA信号为自身提供电能。如果变送器自身耗电大于4mA，那么将不可能输出下限4mA值。因此一般要求两线制变送器自身耗电（包括传感器在内的全部电路）不大于3.5mA。这是两线制变送器的设计根本原则之一。