制作儀表維護儀器的方法

（新疆天業天辰化工儀控部,石河子市,832000） 牛旭東

在儀表日常維護中，常會遇到共有儀表勁儀使用緊張，如另行購置，價格不菲，用常用的儀表零配件可自己動手進行制作與勁儀的功能相同的毫安源、模擬變送器，不但滿足了正常的使用要求，而且節約資金。

1 毫安源、模擬變送器的工作原理

用價格便宜的一體化智能溫度變送器制作了毫安源、模擬變送器，制作簡單，精確度高,使用方便。所需材料主要為一只一體化溫度變送器，一只100Ω/1W線繞電位器，一只直流24V電源，或24V電池就能制作完成。

一體化溫度變送器也叫整體式溫度變送器，它分為智能溫度變送器和模擬溫度變送器兩種。模擬溫度變送器將熱電偶或熱電阻等測溫元件和溫度轉換模塊制成一體，體積很小，直接輸出4～20m A電流信號。也有的一體化溫度變送器中還包括顯示表頭，即溫度傳感、變送和顯示一體化。一體化溫度變送器抗干擾能力強，因為儀表輸出的是具有恒流性能的4～20m A直流電流，故不受線路電阻的影響，無信號傳輸損失，傳送距離大。4～20m A直流電流是統一的標準信號，可不用處理，直接安入儀表儀器、工廠DCS集散控制系統，或計算機系統。

從圖上可知,該一體化溫度變送器由測量電路、電壓放大器、穩壓電路、反極性保護、電壓電流轉換和非線性校正等環節組成。

它的工作原理如下：

圖1 模擬一體化溫度變送器的原理圖

測量電路是將被測熱電阻Rt或熱電偶TC的電勢轉換為相應的電壓輸出，然后經高性能電壓放大器放大。由于熱電偶溫度和熱電偶電勢是非線性關系，所以需要進行非線性補償。補償環節串在電壓放大器的反饋回路，借以改變放大器增益。最后經電壓電流轉換，輸出4～20mA直流信號。

反極性保護是一個二極管，利用它正向導通、反向截止的性能，來防止電源接反后損壞儀表。穩壓電路是保證給測量電路、放大器、轉換器的供電電壓穩定。

智能溫度變送器是以微處理器為核心部件構成的溫度變送器。具有萬能輸入方式，可接收各種分度號的熱電偶、熱電阻信號，豪伏信號。輸出信號多樣，既有數字輸出信號，又有4～20m A模擬信號。由于內部有非線性溫度傳感器的特性曲線，所以輸出信號可與傳感器輸入信號成正比。使用智能終端（即現場手持通訊器）可對變送器實行遠距離組態、調整，可進行試運行，啟動及日常操作，大大提高了工作效率。精確度較高。常用K、E、J、R、S、T等電偶分度號和PT100、PT200等熱電阻的誤差最大不超過±10C,D/A轉換器的精度為±0.025%滿量程，冷端溫度補償好，總的溫度影響為±0.1%/280C。既有本安防爆結構，又有隔爆結構，體積小，重量輕，變送器一般0.2kg以下。

2 制作毫安源、模擬變送器需要的器材

在制作中選用了SIEMENS（西門子）公司生產的SITRANS TH3007NG3212-ONNOO HART智能溫度變送器。見圖2。

圖2 毫安源模擬變速器需要器材

SITRANSTH3007NG3212-ONNOO HART智能溫度變送器的工作原理。

由電阻式傳感器(二、三或四線制)或熱電偶測得的信號,在輸入級被放大。此電壓與輸入變量成正比，再經數/模轉換器(1)轉換為數字信號。這些信號經電氣隔離(2)送到微處理器(3)。在此按傳感器特性及其它參量(阻尼、環境溫度等)加以轉換。這樣得到的信號在數/模轉換器(4)中轉換為與負載無關的4～20mA直流電流。電源(5)位于輸出信號電路中。所需材料:

1）R t100Ω/1W 線繞電位器，型號:1W-100Ω,WX010

2）直流24V 電源，型號:S-40-24輸入100～240VAC,輸出DC24V1.8A

3）R a1/8W100Ω金屬膜電阻1只。

4）Rb250Ω/1/8W 金屬膜電阻1只。（智能溫度變送器選用）

5）直流電流表(0～30mA)或使用中串接萬用表電流檔。

6）儀器外殼可選用塑料、金屬等材料。

7）一體化溫度變送器（Pt100）。

連線原理見圖3。

圖3 毫安源、變速器連線原理圖

3 一體化溫度變送器的調試

3.1 使用模擬一體化溫度變送器的調試

1）4m A直流電流的校準：將RT電流調節旋鈕旋至最小，調節模擬一體化溫度變送器的零點（ZERO），使a、C輸出端子間電流為4MA

2）20m A直流電流的校準：將RT電流調節旋鈕旋至最大，調節模擬一體化溫度變送器的量程（SPAN），使a、C輸出端子間電流為20m A

3）反復調節零點（ZERO）、量程（SPAN），使4m A、20m A準確。

3.2 智能一體化溫度變送器的調試

3.2.1 智能一體化溫度變送器的設置

現以SIEMENS（西門子）公司生產的SITRANS TH3007NG3212-ONNOO HART智能溫度變送器為例。將250Ω金屬膜電阻兩端的短接導線取開,用375現場通訊器掛于250Ω金屬膜電阻兩端，安好24V電池、或接通24V電源，將a、C端子短接。

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

第二步：（設輸出類型）ONLINE-2.DEVICE SETUP-4.DETAILED-SETUP-3.

OUTPUT-CONDITION-1.ANALOG OUTPUT退出

第三步：設傳感器類型：

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

SOR-SETUP-2.SENSOR-CLASS T/C進入選RTD(熱電阻)退出

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

SOR-SETUP-8.CYC TYPE-進入選 EXT PT100，3WIRE(三線制 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(線性輸入)退出

第四步：（設量程）

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

調試完畢,將250Ω金屬膜電阻兩端用導線短接,即可投入使用，250Ω金屬膜電阻可不取下,用于校準通訊。

3.2.2 安裝調試及常見問題

電流表、電流調節旋鈕RT可安裝于儀器外殼頂部、前面板。

電流表可作為電流調節輸出大小的指示，當電流調節旋鈕Rt逐漸增大時，電流表數值也隨著增大。

當電位器Rt調至最小時，阻值為零，Ra由于選擇了100Ω，智能一體化溫度變送器輸入端阻值為：100Ω+0=100Ω，查熱電阻PT100的分度表，輸入端阻值為100Ω時，輸出對應0℃。下限被限制在了0℃。智能一體化溫度變送器的輸出量程的下限也設在了0℃，智能一體化溫度變送器將輸出4m A.

當電位器RT調至最大時，阻值為100Ω，Ra由于選擇了100Ω，智能一體化溫度變送器的輸入端阻值為：100Ω+100Ω=200Ω，查熱電阻PT100的分度表，輸入端阻值為200Ω時，輸出對應265℃。智能一體化溫度變送器的輸入上限被設定在了265℃。智能一體化溫度變送器的輸出量程的上限也設在了265℃，智能一體化溫度變送器將輸出20 m A.

由于所選元件均存在一定的誤差，當4m A輸出不準時，可將輸出量程的下限值0℃，向零上或零下輕微調整，直至4m A輸出準確，也可進行零點校準操作。

當20MA輸出不準時，可將輸出量程的上限值265℃，向上或向下輕微調整，直至20m A輸出準確。

當使用MA源時，a接藍線，為負極，C接黃線，為正極。DC24V電源需工作。調整Rt電位器至合適的電流值。

當使用DC24V電源時，b接紅線，為正極，a接藍線，為負極。打開DC24V電池，或用AC220V給電源供電。

當使用時模擬變送器時，關閉DC24V電池，或停止AC220V給電源供電。b接紅線，為正極，C接黃線，為負極。調整Rt電位器至合適的電流值。

當使用m A源和模擬變送器時,如電流表無指示，說明輸出回路未接通。

當使用m A源作模擬變送器時,可在回路中串入電流表。

3.2.3 調節面板的制作

將調整電位器Rt安裝于儀表外殼面板上，旋鈕下部粘貼刻度面板，接通DC24V電源，輸出回路串入電流表。

先確定最小點4MA和最大點20MA，如4 MA20MA不準時，應先調校使4MA20MA輸出準確，并標注于刻度面板。

調整電位器Rt，分別于刻度面板標出4MA、8MA、12MA、16MA、18MA、20MA電流值。