CN109238557A - 一种智能化自诊断式压力变送装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于工业自控设备技术领域，特别是一种智能化自诊断式压力变送装置；其主要由智能化压力变送器、毫安表、RL电路、记录仪、电源和故障指示器电信息连通组合构成；其中智能化压力变送器包括压力传感模块、温度检测模块、模数转换模块、微处理器、电流控制电路和HART通讯模块等，压力传感模块将检测到的压力信号通过模数转换模块传输到微处理器，微处理器对信号运算后输出一个电流控制信号并发送到电流控制电路，电流控制电路将电流控制信号转化为4‑20mA模拟电流输出到控制器；该装置结构合理完备，科学实用，兼容HART协议的智能型产品，具有通讯、查询和自诊断功能，电信息控制智能化程度高，运行安全可靠，变送信息准确清晰，应用环境友好。

Description

一种智能化自诊断式压力变送装置

技术领域：

本发明属于工业自控设备技术领域，涉及一种压力变送传感器，特别是一种智能化自诊断式压力变送装置，能够通过PC机或手操仪器在现场或控制室内对压力进行远程控制或重新组态。

背景技术：

目前，压力变送器是工业实践中最为常用的一种传感器，其广泛应用于各种工业自控环境，涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业，压力变送器有电动式和气动式两大类，电动式的统一输出信号为0～10mA、4～20mA或1～5V等直流电信号，气动式的统一输出信号为20～100Pa的气体压力，压力变送器按不同的转换原理可分为力(力矩)平衡式、电容式、电感式、应变式和频率式等。

在现有技术中，公开号为CN107782488A的中国专利，公开了一种智能压力变送器，包括压力传感器、测温元件、信号调理模块、数模转换器、显示屏、传感器参数存储、微处理器、通信参数存储、信息采集、无线通信模块、通信终端；其中压力传感器和测温元件均与信号调理模块相连接；信号调理模块通过数模转换器与微处理器相连接；显示屏与数模转换器相连接；传感器参数存储、通信参数存储、信息采集和无线通信模块均与微处理器相连接；通信终端与无线通信模块相连接，虽保证了测量数据的准确度，但是装置本身的故障难以判断和测定；公开号为CN207045179U的中国专利，公开了一种压力变送器，包括具有测量隔膜的电阻压力传感器元件，该测量隔膜具有至少四个电阻器元件，电阻器元件以全桥电路布置，所述全桥具有将向所述全桥供电的纵向方向，当提供恒流时，纵向电压具有第一压力依赖性和第一温度依赖性，以及对角电压具有第二压力依赖性和第二温度依赖性，所述第二压力依赖性在给定的温度下大于第一压力依赖性。压力变送器具有处理电路，该处理电路设计成至少使用该对角电压及可选地使用纵向电压确定测量的电压值，虽然该发明在一定程度上提高了测量数据的准确度，但是自身电路的状态是否正常难以检测和确定，最终无法确定数据的精确性。

总而言之，现有压力变送器具有智能化低，结构复杂，使用操作性差，测量精度不准确的缺点，并且当压力变送器自身出现故障时难以及时发现，这将会无法检测到准确数据，影响正常的生产作业，甚至给生产者造成巨大的损失，因此设计一种智能化自诊断式压力变送装置具有广泛的应用市场和科学意义。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，针对现有压力变送器的智能化低、测量精度难以保证以及自诊功能弱的缺陷，在保证环保节能和准确测定的前提下，设计一种智能化自诊断式压力变送装置。

为了实现上述目的，本发明涉及的智能化自诊断式压力变送装置，其主体结构包括智能化压力变送器、毫安表、RL电路、记录仪、电源、控制器、故障指示器、压力传感模块、温度检测模块、模数转换模块、微处理器、16位单片机、电流控制电路、调零按钮、按键、显示模块、通讯接口和HART通讯模块；智能化压力变送器设置有四个接线口，用于检测化工企业生产和储备物料的压力；智能化压力变送器的第一个接线口与RL电路的输入端电连接，RL电路能够稳定电路的电压；RL电路的输出端与记录仪的输入端电连接，记录仪具有电学数据检测与记录和掉电保护功能，记录仪的输出端与电源电连接；电源与故障指示器的输出端电连接，故障指示器能够判别、指示短路故障位置；故障指示器的输入端与毫安表的输出端电连接，毫安表的输入端与智能化压力变送器的第二个接线口电连接，智能化压力变送器的第三、四个接口与控制器采用两线结构式电信息连接；智能化压力变送器、毫安表、RL电路、记录仪、电源和故障指示器电信息连通式组成一体式的闭合回路结构；智能化压力变送器与控制器采用两线制电信息连接进行信息交互和数据调控，最终实现压力变送的自动化智能自诊式控制。

本发明所述的智能化压力变送器由压力传感模块、温度检测模块、模数转换模块、微处理器、16位单片机、电流控制电路、调零按钮、按键、显示模块、通讯接口和HART通讯模块电信息连通式组合构成；其中压力传感模块用于检测化工物料的压力并深入物料之中，温度检测模块固定设置在智能化压力变送器的内部，温度检测模块用于检测智能化压力变送器的温度，压力传感模块和温度检测模块分别与固定设置在16位单片机中的模数转换模块的输入端电信息连接，16位单片机固定设置在智能化压力变送器的内部，模数转换模块的输出端与微处理器电信息连接，模数转换模块能够将温度和压力信号转化为数字信号传递给微处理器；微处理器与电流控制电路电信息连接，微处理器对数字信号运算后输出一个电流控制信号并发送到电流控制电路，电流控制电路将电流控制信号转化为4-20mA模拟电流输出到控制器；微处理器受设置在智能化压力变送器外表面的调零按钮和按键的控制，调零按钮与按键分别与微处理器电信息连接，通过调节调零按钮和按键对微处理器进行参数设定；按键的一侧设置有显示模块，显示模块与微处理器电信息连接，显示模块用于显示仪表各项参数和物料压力；微处理器还与设置在智能化压力变送器一侧的通讯接口电信息连接，通讯接口与HART通讯模块的一端接头卡槽式电信息连接，HART通讯模块的另一端接头与电流控制电路电信息连接；控制器通过HART通讯模块对智能化压力变送器进行信息交互和各项参数调整，实现对智能化压力变送器的远程控制。

本发明所述的智能化自诊断式压力变送装置的主体型态为标准两线制仪表，同时配置RS485通讯功能，各电路中的电信息连接线均采用电磁屏蔽线，仪表壳体上的接线孔采用密封件密封，整机壳体达到防水50米的功效，以防仪表壳体内进水，并且仪表外壳需进行可靠接地。

本发明所述的智能化自诊断式压力变送装置的工作流程包括：设备安装与参数设定、数据测定与远程监控和电压调节与装置自诊，具体操作步骤如下：

(1)设备安装与参数设定：将智能化压力变送器固定安装在储料设备外侧，将压力传感模块安置在储料设备内测，将智能化压力变送器、毫安表、RL电路、记录仪、电源和故障指示器串联成闭合回路，将智能化压力变送器与控制器采用两线制连接方式连接，启动电源，整个装置运行，调节调零按钮和按键对智能化压力变送器进行参数设定；

(2)数据测定与远程监控：压力传感模块检测物料压力并将检测到的信号传输给模数转换模块，模数转换模块将压力信号转化为数字信号传递给微处理器，微处理器对数字信号运算后输出一个电流控制信号并发送到电流控制电路，电流控制电路将电流控制信号转化为4～20mA模拟电流输出到控制器，控制器接收4～20mA模拟电流，并且控制器通过HART通讯模块对智能化压力变送器进行信息交互和各项参数调整，实现对智能化压力变送器的远程控制；

(3)电压调节与装置自诊：电源启动后，RL电路运行并稳定电路的电压，记录仪对电路的相关电学数据进行检测并记录，同时记录仪启动掉电保护功能，故障指示器运行，当整个装置出现短路时，故障指示器判别和指示短路故障位置，实现整个装置的智能化自我诊断，保证测量数据的准确度。

本发明与现有技术相比，所设计的智能化自诊断式压力变送装置结构合理完备，科学实用，兼容HART协议的智能型产品，将被测介质的压力转换为4～20mADC标准电信号；同时利用在4～20mA传输线上叠加一个数字信号进行通讯、查询和自诊断，通过PC机或手操器可以在现场或控制室对该变送器进行远程控制或重新组态，本产品有多种接口形式品种规格齐全，能够最大限度的满足客户的要求，广泛使用于各种工业现场，其主体结构设计原理科学，电信息控制智能化程度高，运行安全可靠，变送信息准确清晰，装置便于安装，应用环境友好。

附图说明：

图1为本发明涉及的智能化自诊断式压力变送装置主体结构原理示意图。

图2为本发明涉及的智能化压力变送器的主体结构原理示意框图。

图3为本发明涉及的智能化自诊断式压力变送装置工作流程示意框图。

具体实施方式：

下面通过实施例并结合附图对本发明作进一步说明。

实施例1：

本实施例涉及的智能化自诊断式压力变送装置的主体结构包括智能化压力变送器1、毫安表2、RL电路3、记录仪4、电源5、控制器6、故障指示器7、压力传感模块8、温度检测模块9、模数转换模块10、微处理器11、16位单片机12、电流控制电路13、调零按钮14、按键15、显示模块16、通讯接口17和HART通讯模块18；智能化压力变送器1设置有四个接线口，用于检测化工企业生产和储备物料的压力；智能化压力变送器1的第一个接线口与RL电路3的输入端电连接，RL电路3能够稳定电路的电压；RL电路3的输出端与记录仪4的输入端电连接，记录仪4具有电学数据检测与记录和掉电保护功能，记录仪4的输出端与电源5电连接；电源5与故障指示器7的输出端电连接，故障指示器7能够判别、指示短路故障位置；故障指示器7的输入端与毫安表2的输出端电连接，毫安表2的输入端与智能化压力变送器1的第二个接线口电连接，智能化压力变送器1的第三、四个接口与控制器6采用两线结构式电信息连接；智能化压力变送器1、毫安表2、RL电路3、记录仪4、电源5和故障指示器7电信息连通式组成一体式的闭合回路结构；智能化压力变送器1与控制器6采用两线制电信息连接进行信息交互和数据调控，最终实现压力变送的自动化智能自诊式控制。

本实施例涉及的智能化压力变送器1由压力传感模块8、温度检测模块9、模数转换模块10、微处理器11、16位单片机12、电流控制电路13、调零按钮14、按键15、显示模块16、通讯接口17和HART通讯模块18电信息连通式组合构成；其中压力传感模块8用于检测化工物料的压力并深入物料之中，温度检测模块9固定设置在智能化压力变送器1的内部，温度检测模块9用于检测智能化压力变送器1的温度，压力传感模块8和温度检测模块9分别与固定设置在16位单片机12中的模数转换模块10的输入端电信息连接，16位单片机12固定设置在智能化压力变送器1的内部，模数转换模块10的输出端与微处理器11电信息连接，模数转换模块10能够将温度和压力信号转化为数字信号传递给微处理器11；微处理器11与电流控制电路13电信息连接，微处理器11对数字信号运算后输出一个电流控制信号并发送到电流控制电路13，电流控制电路13将电流控制信号转化为4-20mA模拟电流输出到控制器6；微处理器11受设置在智能化压力变送器1外表面的调零按钮14和按键15的控制，调零按钮14与按键15分别与微处理器11电信息连接，通过调节调零按钮14和按键15对微处理器11进行参数设定；按键15的一侧设置有显示模块16，显示模块16与微处理器11电信息连接，显示模块16用于显示仪表各项参数和物料压力；微处理器11还与设置在智能化压力变送器1一侧的通讯接口17电信息连接，通讯接口17与HART通讯模块18的一端接头卡槽式电信息连接，HART通讯模块18的另一端接头与电流控制电路13电信息连接；控制器6通过HART通讯模块18对智能化压力变送器1进行信息交互和各项参数调整，实现对智能化压力变送器1的远程控制。

本实施例涉及的智能化自诊断式压力变送装置的主体型态为标准两线制仪表，同时配置RS485通讯功能，各电路中的电信息连接线均采用电磁屏蔽线，仪表壳体上的接线孔采用密封件密封，整机壳体达到防水50米的功效，以防仪表壳体内进水，并且仪表外壳进行可靠接地。

实施例2

本实施例涉及的智能化自诊断式压力变送装置的工作工艺流程为：设备安装与参数设定、数据测定与远程监控和电压调节与装置自诊，具体操作步骤如下：

(1)设备安装与参数设定：将智能化压力变送器1固定安装在储料设备外侧，将压力传感模块8安置在储料设备内测，将智能化压力变送器1、毫安表2、RL电路3、记录仪4、电源5和故障指示器7串联成闭合回路，将智能化压力变送器1与控制器6采用两线制连接方式连接，启动电源5，整个装置运行，调节调零按钮14和按键15对智能化压力变送器1进行参数设定；

(2)数据测定与远程监控：压力传感模块8检测物料压力并将检测到的信号传输给模数转换模块10，模数转换模块10将压力信号转化为数字信号传递给微处理器11，微处理器11对数字信号运算后输出一个电流控制信号并发送到电流控制电路13，电流控制电路13将电流控制信号转化为4～20mA模拟电流输出到控制器6，控制器6接收4～20mA模拟电流，并且控制器6通过HART通讯模块18对智能化压力变送器1进行信息交互和各项参数调整，实现对智能化压力变送器1的远程控制；

(3)电压调节与装置自诊：电源5启动后，RL电路3运行并稳定电路的电压，记录仪4对电路的相关电学数据进行检测并记录，同时记录仪4启动掉电保护功能，故障指示器7运行，当整个装置出现短路时，故障指示器7判别和指示短路故障位置，实现整个装置的智能化自我诊断，保证测量数据的准确度。

Claims (3)

1.一种智能化自诊断式压力变送装置，其特征在于：包括智能化压力变送器、毫安表、RL电路、记录仪、电源、控制器、故障指示器、压力传感模块、温度检测模块、模数转换模块、微处理器、16位单片机、电流控制电路、调零按钮、按键、显示模块、通讯接口和HART通讯模块；智能化压力变送器设置有四个接线口，用于检测化工企业生产和储备物料的压力；智能化压力变送器的第一个接线口与RL电路的输入端电连接，RL电路能够稳定电路的电压；RL电路的输出端与记录仪的输入端电连接，记录仪具有电学数据检测与记录和掉电保护功能，记录仪的输出端与电源电连接；电源与故障指示器的输出端电连接，故障指示器能够判别、指示短路故障位置；故障指示器的输入端与毫安表的输出端电连接，毫安表的输入端与智能化压力变送器的第二个接线口电连接，智能化压力变送器的第三、四个接口与控制器采用两线结构式电信息连接；智能化压力变送器、毫安表、RL电路、记录仪、电源和故障指示器电信息连通式组成一体式的闭合回路结构；智能化压力变送器与控制器采用两线制电信息连接进行信息交互和数据调控，最终实现压力变送的自动化智能自诊式控制；所述的智能化压力变送器由压力传感模块、温度检测模块、模数转换模块、微处理器、16位单片机、电流控制电路、调零按钮、按键、显示模块、通讯接口和HART通讯模块电信息连通式组合构成；其中压力传感模块用于检测化工物料的压力并深入物料之中，温度检测模块固定设置在智能化压力变送器的内部，温度检测模块用于检测智能化压力变送器的温度，压力传感模块和温度检测模块分别与固定设置在16位单片机中的模数转换模块输入端电信息连接，16位单片机固定设置在智能化压力变送器的内部，模数转换模块的输出端与微处理器电信息连接，模数转换模块能够将温度和压力信号转化为数字信号传递给微处理器；微处理器与电流控制电路电信息连接，微处理器对数字信号运算后输出一个电流控制信号并发送到电流控制电路，电流控制电路将电流控制信号转化为4-20mA模拟电流输出到控制器；微处理器受设置在智能化压力变送器外表面的调零按钮和按键的控制，调零按钮与按键分别与微处理器电信息连接，通过调节调零按钮和按键对微处理器进行参数设定；按键的一侧设置有显示模块，显示模块与微处理器电信息连接，显示模块用于显示仪表各项参数和物料压力；微处理器还与设置在智能化压力变送器一侧的通讯接口电信息连接，通讯接口与HART通讯模块的一端接头卡槽式电信息连接，HART通讯模块的另一端接头与电流控制电路电信息连接；控制器通过HART通讯模块对智能化压力变送器进行信息交互和各项参数调整，实现对智能化压力变送器的远程控制。

2.根据权利要求1所述的智能化自诊断式压力变送装置，其特征在于：所述的智能化自诊断式压力变送装置的主体型态为标准两线制仪表，同时配置RS485通讯功能，各电路中的电信息连接线均采用电磁屏蔽线，仪表壳体上的接线孔采用密封件密封，整机壳体达到防水50米的功效，以防仪表壳体内进水，并且仪表外壳进行可靠接地。

3.根据权利要求1所述的智能化自诊断式压力变送装置，其特征在于：所述的智能化自诊断式压力变送装置的工作流程包括：设备安装与参数设定、数据测定与远程监控和电压调节与装置自诊，具体操作步骤如下：

(1)设备安装与参数设定：将智能化压力变送器固定安装在储料设备外侧，将压力传感模块安置在储料设备内测，将智能化压力变送器、毫安表、RL电路、记录仪、电源和故障指示器串联成闭合回路，将智能化压力变送器与控制器采用两线制连接方式连接，启动电源，整个装置运行，调节调零按钮和按键对智能化压力变送器进行参数设定；

(2)数据测定与远程监控：压力传感模块检测物料压力并将检测到的信号传输给模数转换模块，模数转换模块将压力信号转化为数字信号传递给微处理器，微处理器对数字信号运算后输出一个电流控制信号并发送到电流控制电路，电流控制电路将电流控制信号转化为4～20mA模拟电流输出到控制器，控制器接收4～20mA模拟电流，并且控制器通过HART通讯模块对智能化压力变送器进行信息交互和各项参数调整，实现对智能化压力变送器的远程控制；

(3)电压调节与装置自诊：电源启动后，RL电路运行并稳定电路的电压，记录仪对电路的相关电学数据进行检测并记录，同时记录仪启动掉电保护功能，故障指示器运行，当整个装置出现短路时，故障指示器判别和指示短路故障位置，实现整个装置的智能化自我诊断，保证测量数据的准确度。