第3章现场总线设备

LD302构成原理方框图如图所示，试将英文翻译成中文并填空：
• 隔离部分包括信号隔离和电源隔离。 • 信号隔离采用光电隔离，用于A／D转换器与CPU之间的控 制信号和数字信号的隔离； • 电源隔离采用高频变压器隔离，供电直流电源先调制为高 频交流，通过高频变压器后整流滤波转换成直流电压，再 给输入板上各电路供电。 • 隔离的目的是为了避免控制系统可能多点接地形成地环电 流，而引入干扰影响整个系统的正常工作。输入板上的环 境温度传感器用于热电偶的冷端温度补偿。
• • • • • • • • • •
3.1.3应用介绍 LD302内可以装入下列功能块： 资源块 RES ； 转换器功能块 TRD ； 显示转换器 DSP ； 组态转换器 DIAG ； 模拟输入 AI； PID控制功能 ； 增强的PID功能 EPID； 运算功能块 ARTH；
• • • • • • • • •
• 热电偶的英文缩写为TC，它的工作原理是塞贝克 效应。 • 热电偶是由两种不同的金属或合金丝在一端连接在 一起所组成的。连接的那一端称为测量端，测量端 应置于温度测点上。热电偶的另一端是打开的，这 一端称为参考端或冷端，把参考端或冷端连接到温 度变送器输入端子上。 • 对大多数应用，由塞贝克效应可以充分解释热电偶 的工作特性(原理)。 • 当金属丝的两端有温度差时，金属丝的两端就会产 生一个小的电动势。这种现象称为塞贝克效应。当 两种不同的金属丝一端连接在一起，而另一端开放 时，两端之间的温差就会形成一个电压输出。
3.2.2工作原理
• ⑴MUX (多路转换器)。用来切换若干路传感器的输入信号， 将其分别送入信号调理部分，以便测量其电压。 • ⑵SIGNAL CONDITIONER(信号调理电路)。它的作用是对 输入信号进行适当的放大，以便适应A/D转换器的要求。 • ⑶A／D (A／D转换器)。将输入的模拟量信号转换为CPU 所用的数字量信号。 • ⑷SIGNAL ISONALATION （信号隔离）。它的作用是隔 离输入与CPU之间的控制和数据信号。 • POWER ISONALATION(电源隔离)， • TT302输入板作用是将输入信号转换为二进制的数字信号， 传送给CPU，并实现输入板与主电路板的信号和电源隔离。 • 由于TT302可以接收多种输入信号（mV、Ω），各种信号 将与不同的端子连接，因此，由多路转换器根据输入信号 的类型，将相应端子连接到信号调理电路，由信号调理电 路进行放大，再由A／D转换器将其转换为相应的数字量。
• 填空 • ⑴____产生一个频率，该频率是传感器电容的函 数。 • ⑵_____ 将来自CPU 的控制信号通过光电耦合器 传输，而来自振荡器的信号通过变压器传输从而实 现了信号隔离。 • ⑶ • ①____是变送器的智能部件，它担负着管理和测 量、功能块执行、自诊断以及通信等工作。 • ②____是闪速存储器或高速存储器。它是唯一具 有大存储量、非易失、低价格、可在线改写和高速 度等性能的存储器，它是近年来很有发展前途的存 储器。 • ③ _____ 是随机存储器。如果电源中断，随机存 储器中的数据就要丢失。 • ④主板有一个非易失存储器______，保存着必须 要保存的数据，例如校验、组态和识别等数据。
• LD302是SMAR公司推出的现场总线302系 列产品的一部分。现场总线是一个完整的 系统，它能够把控制功能分散到现场设备 中，将多个现场设备互联起来，用户可通 过功能块的连接建立符合要求的控制策略。 功能块的引入,使用户现在可以很容易地建 立和浏览一个复杂的控制策略。它的另外 一个优点是提高了灵活性，毋需重新接线 或改变任何硬件即可完成控制命令。
• • • • • • • • • •
• •
•
⑸CPU RAM FLASH EEPROM（中央处理单元, 随机存储器，闪速存储器和非 易失存储器） ①CPU是变送器的智能部件，它担负着管理和测量、功能块执行、自诊断以及 通信等工作。 ② RAM 是随机存储器。如果电源中断，随机存储器中的数据就要丢失。 ③ FLASH是闪速存储器或高速存储器。它是唯一具有大存储量、非易失、低价 格、可在线改写和高速度等性能的存储器，它是近年来很有发展前途的存储器。 ④主板有一个非易失存储器EEPROM，保存着必须要保存的数据，例如校验、 组态和识别等数据。 ⑹固件下装接口FDI是主电路板上用于下载固件的接口，通常是由制造厂使用的。 用户可以利用它完成固件的升级。 传感器EEPROM装在传感器内，用于存放在不同压力和温度下传感器特性的有 关数据。出厂前对每个传感器都要进行这一特性化过程。 ⑺ Communication Controller(通信控制器) 。监视链路活动，完成通信信号的 编码或解码、插入和删除起始和结束定界符、检查接收的完整性。从通信线上 取电源送给变送器的电路。 ⑻ POWER SUPPLY(电源)由现场总线上获得，为变送器的电路供电。 ⑼电源隔离器。 与输入部分（传感器组件板）的信号隔离类似，送入输入板的 电源也必须隔离。 ⑽显示控制器 从CPU 接收数据告知液晶显示的哪一段应该变亮。 ⑾LOCAL ADJUST(本机调整部件)。本地调整部件的两个开关，采用磁性激活。 它们可以通过磁性工具激活，没有机械或电气的接触，可以有效地防止现场灰 尘和腐蚀性气体进入变送器。 SIGNAL SHAPING(信号整形电路) 。
• 在开发现场总线302系列现场仪表时， SMAR就已经考虑了现场总线在小系统与大 系统中得以实现的不同需要。现场设备可以 在网络中作为主站使用，也可以用磁性编程 工具进行本地组态，这样在许多一般应用条 件下就不再需要组态器。 • 3.1.2工作原理 • LD302由SENSOR ASSEMBLY (传感器组 件)和MAIN CIRCUIT BOARD (主电路组件) 两部分组成，
LD302 系列智能压力变送器采用电容传感器（电容膜盒）作为 压力敏感元件，如图3-2 所示。 假如CH 和CL 作为面积相等的平行平板电容来考虑，
求： CL CH ? CL CH CL CH ?
P d
因而也就正比于要测量的差压。综上所述可以归纳如 下：电容室是由两个电容器组成的压力敏感部件，它 的电容值随所加差压而变化。 判断对错 ⑴如果加在电容室上的差压（ΔP）使敏感膜片偏移为 d/3 ，那么ΔP 正比于Δd。（ ） ⑵如果加在电容室上的差压（ΔP）使敏感膜片偏移为 d/5 ，那么ΔP 正比于Δd。 （ ）
SMAR302现场总线控制系统图
⑹把英文翻译成中文并说明其型号； ⑺说明操作员站的型号； ⑻说明变送器的型号； ⑼说明执行器的型号； ⑽说明此系统结构特点？
⑴若仪表用方框表示，管 道用直线表示，球体用圆 圈表示，试重画此图。 ⑵说明图示控制系统的名 称； ⑶此图通信系统分为 几级？ ⑷说明每级通信的特点； ⑸各级通信网络传递的是 数字信号还是模拟信号？
• ⑺_______ 由现场总线上获得，为变送器 的电路供电。 • ⑻ _______ 与输入部分（传感器组件板） 的信号隔离类似，送入输入板的电源也必 须隔离。 • ⑼ _______ 从CPU 接收数据告知液晶显示 的哪一段应该变亮。 • ⑽_______的两个开关，采用磁性激活。它 们可以通过磁性工具激活，没有机械或电 气的接触。 • ⑾SIGNAL SHAPING（________）
以太网 PCI PC SB302 PS302
H1
BT
…
LD302 TT302 LD302
6 1 2
302
PCI PCI PS302 BT302
PS302
BT302
H1 FP302 IF302 FI302 BT
BT 302
H1 LD302 1
… TT302
6
… FY302
4~20mA
302
4~20mA 20~100KPa PS302
累积器 INTG ； 输入选择器 ISEL； 信号特征描述 CHAR； 模拟警报 AALM； 计时器 TIME ； 超前/滞后功能块 LLAG； 输出选择器/动态限位器 OSDL ； 常量 CT ； 密度 DENS。
• 3.1.4显示器 • 根据DISPLAY 中的设置可以交替显示两个指示。 可以显示由用户选定的一到两个变量。当选择两 个变量时，显示变量每3 秒间隔进行一次交替。正 常运行时，LD301 处于监视模式。此模式下，显 示在用户设置的主要和次要变量间交替，见图913，此时表头显示的是测定值，为25毫米水柱。 显示器将指示工程 • 单位、数值和参数，同时 • 还有多个状态指示字符。 • 当用户进行完全本地调整 • 时，监视方式被中断。显 • 示还能指示错误和其它信 • 息，见表3-1。
• ⑷ _______是主电路板上用于下载固件的 接口，通常是由制造厂使用的。用户可以 利用它完成固件的升级。 • ⑸________装在传感器内，用于存放在不 同压力和温度下传感器特性的有关数据。 出厂前对每个传感器都要进行这一特性化 过程。 • ⑹________监视链路活动，完成通信信号 的编码或解码、插入和删除起始和结束定 界符、检查接收的完整性。从通信线上取 电源送给变送器的电路。
3.1现场总线压力/差压变送器 （LD302）
• 3.1.1概述 • 现场总线变送器是指连接在现场总线上的各 种仪表。包括各种差压变送器、压力变送器、 温度变送器等。 • LD302是SMAR公司第一代现场总线设备之 一，是一种用于测量差压、绝压、表压、液 位和流量的变送器。它以数字式电容传感器 为基础，运行稳定、性能优越。LD302完全 采用数字技术， 具有以下优点：具备多种 转换功能；现场与控制室之间接口简单；精 度高；稳定性好；大大减少了安装、运行及 维护费用。
• TT302是由现场总线电源通过现场总线供电， 供电电压为9V～32V DC，因此，现场总线 电缆既是TT302的电源线，也是TT302的信 号线，所不同的是，这里的电流大小并不代 表数字信号的大小，通常电流在±10mA范 围内变化。电源部分将供电电压转换为变送 器 • 内部各芯片所需电压，为各芯片供电。 • 3.2.3Temperature Sensors温度传感器 • TT302可以与各种类型的传感器配合使用， 并为使用热电偶或热电阻(RTD)测量温度进 行了特殊设计。
• 执行器类包括各种气动执行器和电动执行器， • 转换类包括各种现场总线／电流转换器 (FI302)、电流／现场总线转换器(IF302)、现 场总线／气压转换器(FP302)、现场总线阀 门定位器(FY302) • 接口类包括各种计算机和控制器与现场总线 之间的接口仪表或设备(PCI)， • 电源类包括为现场总线仪表供电的电源 (PS302)， • 附件类包括各种总线连接器(网桥)、安全栅 (SB302) 、终端器(SB302)和中继器等。
第3章 现场总线设备
• 现场总线仪表是指连接在现场总线上的各种 仪表或设备。 • 这些仪表和设备按其功能可分为： • 变送器类、执行器类、转换器类、接口类、 电源类、附件类共六类。 • 现场总线仪表是指连接在现场总线上的各种 仪表或设备。 • 这些仪表和设备按其功能可分为六类： • 变送器类包括各种差压变送器/压力变送器 (LD302)、温度变送器(TT302)等，
试说明下列显示符号的含义
显示 INIT BOUT FACT 说明
3.2 现T302温度变送器是一种符合FF通信协议 的现场总线仪表，它可以与各种热电阻 (Cu10、Nil20、Pt50、Pt100、Pt500)或热 电偶(B、E、J、K、N、R、S、T、L、U) 配合使用测量温度，也可以使用其他具有 电阻或毫伏(mV)输出的传感器，如高温计、 负荷（称重）传感器、电阻位置指示器等。 • TT302使用数字技术，一个简单的模块可接 受几种类型的传感器，使控制室与现场接 口容易，这些特点大大减少了安装、运行 和维护费用。