FLUKE744过程校准器在HART仪表校准中的应用

FLUKE744 过程校准器在过程校准器在 HART 仪表校准中的应用仪表校准中的应用 郑云龙郑云龙 摘要 摘要 本文主要叙述了 FLUKE744 过程校准器作为校准工具和 HART 通讯工具的使用方法 利用实例详细叙述了对 ROSEMOUNT 的 3051 型变送器的校准步骤并对我们对 HART 仪表的误区做了解 释 关键词 关键词 校准 HART 软键 FLUKE744FLUKE744 概述 概述 FLUKE744 过程认证校准器是一种由电池供电的便携式仪器 功能众多 可以对电气和物理参数进行测量和输出 如电压 电流 电阻 开关量 热电偶等 也能够做信号源输出多种参数 并在与 HART 变送器一起使用时提供基本的 HART 通讯功能 还可以与 FLUKE 压力模块一起使用来对压力仪表进行校验 FLUKE744 的主 要指标如下 直流电压 测量量程 0 300V 测量精度 0 05 0 005 读数 满量程 输出量程 0 15V 输出精度 0 01 0 015 输出 满量程 直流电流 测量量程 0 110mA 测量精度 0 01 0 015 读数 满量程 输出量程 0 22mA 输出精度 0 01 0 015 输出 满量程 电阻 测量量程 0 1100K 测量精度 0 1 10m 读数 欧姆 输出量程 0 11000 K 输出精度 0 03 0 5 输出 欧姆 压力模块的类型很多 配合使用时要选择正确地型号 压力模块的 参考不确定度根据类型不同有微小不同 但一般的仪表校验都能适 用 HART 仪表的校验误区仪表的校验误区 人们往往有以下几种错误的概念 1 HART 仪器的准确度和稳 定性使它不需要校验 2 HART 仪器的校准可以只使用一个 HART 通讯装置 通过重新调整现场仪器的量程来完成 3 控制系统可以 以远程的方式来校准智能仪器 这些概念都是错误的 所有的仪器 都具有漂移 仅仅使用通讯装置重新调整量程并不是校准 要进行 校准就需要一台精密的校准器 一个完整的校准步骤包括 校前测 试 AS FOUND 如有必要进行调节 Adjustment 以达到可接受的 公差范围之内 然后要进行校后测试 AS LEFT 在校准过程中收 集的数据用来形成报告 HARTHART 仪表的校准仪表的校准 1 校准一台常规的仪表 对于常规的 4 20mA 的仪表 对输入端加入激励 测量输出 端就可以确定仪表的准确度 通常的校准调节只涉及零点和满度的 调节 如下图 1 所示 2 校准一台 HART 仪表 对于一台 HART 仪表 常规的多点测试方法就不能对变送器的 工作情况作出准确的表示 HART 仪表除了纯机械和电学的通路之 外 还有微处理器对数据进行运算操作 如图 2 所示 HART 仪表 可以分为三个部分 每一个部分都可以单独进行测试和调节 模拟电子电路 零点和满量程调节 传感元件4 20mA 输出 图 1 常规仪表的校验 第一个方框 仪表对物理量 PV 进行测量 并根据厂家的数值 表将之转化为数字信号 它在 HART 通讯仪器上显示的就是物理量 的值 第二个方框 是一种数学变换 对测得的值进行例如平方根 等的数学运算 第三个方框 将运算过的数字值转换为 4 20mA 的 电流输出 对一台 HART 仪表得校准 应该是对输入和输出部分的分开校 准 对输入部分 应使用一台校准器测量所加得输入 用 HART 通 讯装置读 PV 值 测得的值的精度应满足厂家提供的精度 如误差 大 则应用通讯装置的零点调节 ZERO TRIM 和量程调节 RANGE TRIM 进行调整 而不是用仪表本体上的零点调节和量 程调节按钮 对输出部分 用 HART 通讯装置使变送器进入一种固 定的电流输出模式 用指令使变送器输出 mA 值 并用一台校准器 测量变送器的电流输出 测得的值的精度应满足厂家提供的精度 如误差大 则应进入电流环调节 CURRENT TRIM 进行调整 而 不是用仪表本体上的零点调节和量程调节按钮 对输入和输出部分 高低传感器调节 A D 数字值 PV 数字表 mA PV 数 字 值 值mA 量程和变换功能高低输出调节 输入部分交换部分输出部分 PV 可以用数字 形式读出 mA 可以用数字 形式读出和设置 PVmA D N 数字值 图 2 HART 仪表的组成 校准完后 一台 HART 仪表就应当正确工作了 第二个方框只涉及 计算的问题 所以对量程 单位和变送功能的改变不会影响仪表的 准确度 也就是说 平时我们改变仪表的零点 量程 对仪表的准 确度没有影响 也就不能用多点测试来校准 HART 仪表 真正的校 准应该有一台参考标准来提供输入信号 并测量得到的各部分的输 出值 而不是使用 HART 通讯装置对仪表进行零点和量程的设置 用用 FLUKE744FLUKE744 校准一台校准一台 ROSEMOUNTROSEMOUNT 30513051 HARTHART 压力变送器压力变送器 基本连接 如下图 3 所示连接 由 FLUKE744 对仪表供 24V 电 源 回路电源中已串连一个 250 的电阻 3051 变送器采用 PSI 1PSI 6 8KPa 做为单位 步骤 图 3 FLUKE744 校验 HART 仪表的基本连接 1 打开 FLUKE744 按红色的 HART 键 再按 LOOP POWER 软 键 744 将显示仪表的基本 HART 信息 其中包括 PV 物理量 PVAO 物理量的电流输出值 PV LRV 仪表量程下限 PV URV 仪表量程上限 2 再按 HART 键 选择源为压力 测量输出为电流 MEAS mA SOURSE psi 再按 ENTER 进行选择 3 打开压力管线对压力模块进行调零 按 CLEAR 键 进行调 零 再按 AS FOUND 软键 进行校前测试 添入适当的校准误差值 然后按 DONE 软键 4 按 MANUAL TEST 软键 开始校准 按屏幕提示输入压力 用 手操泵 当对每个点输入正确压力时 按 ACCEPT POINT 软键 测 试完成后 会显示误差一览表 高亮显示的表示超差 如有超差 按 ADJUST 软键 然后选择 SENSOR TRIM 并按 ENTER 键 然后选择 PERFORM USER TRIM BOTH 并按 ENTER 键 按提示施加 LRV 压力 按 FETCH 装入压力模块的测得值 再按 TRIM 进行调整 对仪表进行调整 然后按 CONTINUE 再按提示施加 URV 压力 按 FETCH 装入压力模块的测得值 再按 TRIM 进行调整 对仪表进行调整 5 选择 OUTPUT TRIM 并按 ENTER 键 主变量 PVAO 的数值 将出现再屏幕的右上角 这通常是一个 4MA 的信号 而测量值则在 屏幕中间位置闪动 按 FETCH 键装入被测的 mA 数值 按 SEND 将值 发送给 3051 重复上述步骤到 20mA 6 完成输出调节后 按 DONE 软键 按 AS LEFT 软键进行校后 测试 按 DONE 然后按 MANUAL TEST 加入需要的压力 当数值稳 定 按 ACCEPT POINT 这些步骤完成后 会显示一个误差一览表 如有超差 重复 4 6 步进行调整 当仪表校验合格后 将数据形成报告 这样 一台 HART 仪表就 校验完成了 可以对它进行零点和量程的改变 而不会影响它的精 确度了 参考文献参考文献 1 FLUKE 744 过程仪表认证校准器 ABC 美国 FLUKE 公司 2 仪表技术与传感器 2005 年第 6 期 基于 HART 协议的点 点智能压力变送器系统 刘凯 程晓 崇 3 FLUKE 744 743B 741B 用户