壓力變送器溫壓補償系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及壓力變送器領域，尤其涉及一種壓力變送器溫壓補償系統。
【背景技術】
[0002]現有的壓力變送器傳感器溫壓補償生產線上采用的是以HART總線為基礎的串行溫壓補償系統，以及點對點式的串行溫壓補償法，由于采用點對點式的串行溫壓補償法在實際的生產應用都是重復相同的流程來實現壓力傳感器的溫度、壓力和電流的標定，經過多年長期的生產實踐驗證得出此方法因應用HART總線而導致壓力傳感器溫壓補償生產周期長、單批次生產合格率低，以及整套系統在生產應用中可操控性差、維護和維修成本高的問題。
【發明內容】
[0003]本實用新型是針對現有技術的不足，提供了一種壓力變送器溫壓補償系統，本壓力變送器溫壓補償系統成本少，單位時間產品產能高，可控操作靈活，維護和維修簡易，以及系統能夠穩定可靠的運行。
[0004]本實用新型為解決上述技術問題采用的技術方案為:一種壓力變送器溫壓補償系統，包括主站工控機、控溫裝置、控壓裝置、電流輸出檢測設備、溫壓補償工位矩陣電路和氣路裝置，所述主站工控機與各壓力變送器之間分別設有協議轉換器，各協議轉換器用于接受主站工控機發送的協議幀指令，并依據協議幀指令控制對應的工位壓力變送器進行工位壓力/差壓傳感器的壓力、溫度和電流的標定采樣，并將對應的工位壓力變送器內的數據回傳至主站工控機；所述主站工控機與溫壓補償工位矩陣電路電連接，用于驅動溫壓補償工位矩陣電路，溫壓補償工位矩陣電路分別與氣路裝置的各個氣路電磁閥電連接，用于控制氣路電磁閥進行溫壓補償氣路的切換；所述主站工控機分別與控溫裝置、控壓裝置電連接，用于分別控制控溫裝置、控壓裝置的溫度以及壓力輸出；所述電流輸出檢測設備用于檢測工位壓力/差壓傳感器的壓力輸出信號，并將檢測到的壓力輸出信號傳遞給主站工控機。
[0005]所述控溫裝置為高低溫烘箱。所述控壓裝置為壓力控制器RUSKA 7250。所述電流輸出檢測設備為數字萬用表Agilent 34401A。其中壓力控制器RUSKA 7250是壓力傳感器溫壓補償生產流程中壓力標定的控壓設備。高低溫烘箱是壓力傳感器的溫度標定設備。數字萬用表Agilent 34401A是4_20mA輸出檢測設備用于進行電流標定。所有工業現場所使用的自動化儀表都要求有4-20mA輸出，所以PDS壓力變送器也不例外，必須有4_20mA輸出，既然有就要進行相關的電流標定。其實在工業現場PDS變送器4-20mA輸出實際上就是對應的壓力監測輸出，既4mA對應O壓力輸出，20mA對應傳感器滿量程壓力輸出。數字萬用表是用來檢測工位傳感器電流輸出的，首先是主站控制軟件向工位傳感器發送4mA(lV)輸出指令，然后主站控制軟件通過GPIB總線從數字萬用表中讀取當前對應傳感器4mA (IV)輸出測量值；同理，完成20mA (5V)標定檢測。
[0006]主站工控機是該系統的核心，安裝在工控機上的自動溫壓補償軟件通過通過GPIB總線實現在壓力傳感器溫壓補償生產流程中對壓力控制器RUSKA 7250和數字萬用表Agilent 3440IA的操作控制；通過PCI總線驅動控制基于CH365芯片的數字I/O接口卡，輸出32路的數字1/0，實現對矩陣電路控制，完成壓力傳感器標定氣路的選擇；通過RS485總線實現對高低溫烘箱控溫操作。
[0007]溫壓補償工位矩陣電路:該部分是由PCI總線驅動控制基于CH365芯片的數字I/O接口卡輸出32路數字I/O進行陣列組合設計的電路，其功能是控制主站通過PCI總線控制實現溫壓補償氣路的切換。
[0008]工位壓力變送器內設有工位控制采集板:該部分電路主要是接收解析來自溫壓補償系統主站的協議幀，依據協議幀指令完成當前工位壓力傳感器的壓力標定、溫度標定和電流標定的采樣、線性修正系數的讀寫等功能。
[0009]氣路裝置:該部分主要由氣源、氣路管道、傳感器安裝夾具和基架。氣路管道是氣源通過壓力控制器輸出恒定壓力至壓力傳感器的輸出通道。氣路管道上設有若干氣路電磁閥。傳感器安裝夾具是壓力傳感器與氣路的連接部分，主要完成氣路管道與壓力傳感器之間的密封性。氣源由PDS型壓力變送器生產線專門設計的為壓力或是差壓型傳感器進行溫壓補償提供壓力源的氣體裝置，該裝置所提供氣體壓力源首先供給壓力控制器，然后由自動溫壓補償系統軟件通過GPIB總線控制壓力控制器來輸出相應的標定壓力值至烘箱內部傳感器的夾具上。
[0010]所述協議轉換器包括電源部分、總線通信部分和數字控制部分，所述電源部分用于分別給總線通信部分和數字控制部分供電，所述數字控制部分通過總線通信部分分別與主站工控機、工位壓力變送器進行通訊。其中電源部分要求模塊為24V DC供電，在溫壓補償系統中，協議轉換器是作為壓力傳感器溫壓補償標定數據采樣的功能塊，所以為了提高RS485總線和RS232總線通信電路抗干擾能力，提高信號傳輸的可靠性需采用隔離性的DC/DC模塊電源供電。實際的設計應用中將24V DC電源分離出兩組獨立5V DC電源，一組作為RS485總線驅動芯片(A4)MAX481的電源，另一組作為RS232總線驅動芯片(U13)MAX232和微控制器(U14)M16CM3030RFCP的電源。
[0011]隔離式協議轉換器總線通信部分的設計要滿足下面幾個要求:其一、該協議轉換器對于溫壓補償系統來講屬于從站設備，其通訊總線為RS485總線，它接受溫壓補償系統主站發來的壓力、溫度、電流、讀寫線性修正系數等控制指令，同時為避免來自主站工控機通訊端口電路對協議轉換器數據采集和數據傳輸的電磁干擾，要求在溫壓補償系統的工控機串行通訊端口端加RS232轉RS485的光電隔離器。其二、同樣為有效地抑制電磁干擾和消除接地環路的干擾，提高通信的可靠性，將M16CM3030RFCP微控制器的RXD-485、TXD-485、CTR-485引腳與RS485總線驅動芯片的接收器輸出(RO)、接收器輸出使能(RE)、驅動器使能(DE)、驅動器輸入(DI)等引腳之間需加光電隔離器。其三、該協議轉換器對于壓力差壓傳感器工位電路來講為主站設備，通過RS232總線來獲取對應工位壓力差壓傳感器的壓力、溫度、電流采樣值，以及溫壓補償結束后溫壓補償修正系數的讀寫功能。
[0012]隔離式協議轉換器數字控制主要完成地址設備地址配置、工作狀態指示和轉換器死機復位等三種功能。隔離式協議轉換器的地址配置是通過播碼開關來實現，M16CM3030RFCP微控制器通過獲取PO和Pl兩組I/O輸入的狀態值來設置協議轉換器的地址。隔離式協議轉換器的工作狀態指示主要分為微控制器供電狀態指示(D6LED，正常狀態為常亮，否則供電異常)、程序運行狀態指示(D7LED，程序正常運行為常亮，否則閃動)和RS232總線通訊狀態指示(D8LED，RS232總線通訊正常為常亮，否則閃動)。轉換器死機復位功能就是防止模塊死機后無法正常工作，為此在微控制器外加了一個看門狗。
[0013]所述數字控制部分包括微控制器，所述微控制器連接播碼開關S9-S16，用于各協議轉換器的地址配置，所述總線通信部分包括RS232總線驅動芯片和RS485總線驅動芯片，所述微控制器分別通過RS485總線驅動芯片、RS232總線驅動芯片與主站工控機、工位壓力變送器進行通訊。播碼開關S9-S16的一端接地，播碼開關S9-S16的另一端分別與電位器RP3、RP4的一端、微控制器的PO和Pl兩組I/O輸入端連接，電位器RP3、RP4的另一端與電壓VCC-CPU連接。
[0014]主站工控機的串行通訊端口端加RS232轉RS485的光電隔離器，所述主站工控機的RS232轉RS485的光電隔離器通過RS485總線與協議轉換器的RS485總線驅動芯片連接。
[0015]為了有效地抑制電磁干擾和消除接地環路的干擾，提高通信的可靠性，所述微控制器的RXD-485引腳與RS485總線驅動芯片的接收器輸出端RO之間設有第10光電隔離器U10，所述微控制器的TXD-485引腳與RS485總線驅動芯片的驅動器輸入端DI之間設有第12光電隔離器U12，所述微控制器的CTR-485引腳與RS485總線驅動芯片的接收器輸出使能端RE之間設有第9光電隔離器U9，RS485總線驅動芯片的接收器輸出使能端RE與驅動器使能端DE連接。具體電路為:總線通信部分包括RS485總線驅動芯片A4、RS232總線驅動芯片U13、第10光電隔離器U10、第12光電隔離器U12、第9光電隔離器U9、非門A3以及若干電阻，所述RS485總線驅動芯片A4的接收器輸出端RO分別與電阻R21的一端、第10光電隔離器UlO的一輸入端連接，電阻R21的另一端與微控制器的RXD-485引腳連接，第10光電隔離器UlO的另一輸入端經電阻R19與電壓VCC-485連接，第10光電隔離器UlO的一輸出端分別與電阻R13的一端、微