差、静压力变送器自动测试的实现

　　天然气流量是流体工况(温度、差压、静压和组分等)的函数,对于高精度地测量天然气管线中的绝对压力、差压来说,传感器的选型至关重要。我们选用了日本横河公司的EJA压力、差压智能变送器。该变送器采用了当今先进的单晶硅谐振式传感器技术,精度达到±0·075%,过压影响每14MPa为±0·03%,具有高的性能价格比[1]。在辽河油气集输公司天然气计量技术改造一期工程中发挥了重要作用,并且经受住了2年的现场考验。但是由于天然气流量不是恒定的,有时会出现较大幅度的变化,这就需要变送器能适应这个变化,进行自动调换量程以提高系统的自动化程度。

　　为了实现计量系统自动更改量程需要,在天然气一期技术改造基础上,在二期改造中我们成功开发差、静压传感器自动测试系统。

　　1　系统原理介绍

　　EJA智能变送器的工作原理如图1所示。

　　EJA智能变送器通过I/O口与外部设备(如手持智能终端BT200H或275以及DCS中的带通信功能的I/O卡)以数字通信方式传递数据,即高频2·4kHz (BRAIN协议)或1·2kHz (HART协议)数字信号叠加在4~20mA的信号线上。在进行通信时,频率信号对4~20mA的信号不产生任何扰动影响[2]。

　　变送器在与工控机进行HART协议通讯时,通过RS-232串口,经专为HART协议的现场设备而设计的物理层接口发送、接受HART命令。在进行通信时, HART协议参照“ISO/OSI”的模型标准,简化并引用其中的三层制定而成,即:物理层、数据链路层和应用层[3]。

　　综上所述EJA智能变送器自身的自动控制系统以及HART通讯协议为自动测试提供了可能。

　　系统测量原理图如图2所示,系统主要实现以下功能:实时测量数据,考虑到A/D采集的速度快以及测量通道多,平常用A/D转换来测量数据;周期性地选通通道并读取通过HART协议传过来的数字测量信号并与A/D采集的数据比较,若比较的误值超过规定的值就报警,提示用户维护系统;周期性地选通通道并读取通过HART协议传过来的数字测量信号,从中获得仪表的量程、测得值等数据,当测得数据超出规定的范围就自动切换量程。

　　2　硬件实现

　　硬件系统原理框图如图3所示。

　　电源系统给I/V转换电路、HART仪表、多路开关电路供电。HART仪表输出直流电流信号经I/V转换输入到A/D采集卡,转换成数字信号再输入到计算机,从而测得仪表读数。计算机通过PC6408控制多路开关选中相应的通道,再经过HART MO-DEM与HART仪表通讯。

　　为了保证系统达到±0·1%的精度,我们选用16bit转换分辨率、双端16路输入、光隔离的A/D采集卡PC-6325B。该卡采用三总线光电隔离技术,使被测信号系统同计算机之间完全电气隔离,适用于恶劣环境的工业现场数据采集以及必须保证人身安全的人体信号采集系统,而且该卡具有较高的输入阻抗和共模抑制比,抗干扰能力强。该采集卡A/D芯片转换时间为10μs,通道切换时间优于5μs,系统最高采集速率为66kHz/s,系统综合误差优于0·01%F·S。