WB数字化智能变送器的原理及应用.docx

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1、WB数字化智能变送器的原理及应用caojing导语：本文介绍了WB数字化智能变送器直流系列和沟通系列产品的原理、性能及应用1.引言在自动检测、控制系统中，经常需要收集各种电压、电流、功率、频率和功率因数等电参量数据，并传送至中央处理机，完成统计、分析和现场的实时控制；系统中往往存在着较强的干扰，各待测点离散地分布在不同的区域，并且与中央控制机之间有较远间隔；此时，WB数字化智能变送器模块就可以实现高压、大电流信号以及传感器输出的弱电信号的隔离变换，并采用DSP技术计算处理数据，获得高精度的数字化信息，最后以总线化的数字通讯方式完成数据的远传；WB数字化智能变送器模块正是针对自动控制和微机监控领

2、域的多点遥测和实时监控功能而设计的，性能价格比高，使用灵敏，轻易实现硬件和软件组态，为DCS网络的构建和扩建提供了有力的工具。WB数字化智能变送器模块主要用处是：1解决系统中多种电信号混合时可能引入的共模干扰或者互相干扰问题；2解决现场信号的隔离问题，防止强干扰信号损坏测控系统的主机；3解决现场复杂信号的高精度数据转换问题，为系统节省A/D转换的硬件开销；4网络化体系构造设计，简化了系统，减少了现场配线；WB数字化智能变送器系列产品是国家863/CIMS目的产品，并且获得了国家科技创新基金的无偿支持。产品推出以来，深得用户厚爱，已经广泛用于铁路、电力、通讯、供水、石化等行业；在此对该系列产品作

3、概略的介绍。2.WB数字化智能变送器根本工作原理WB数字化智能变送器系列产品按其检测内容不同，主要分为两大类，即直流系列和沟通系列。现分述如下。2.1直流系列WB直流数字化系列智能变送器产品实现直流电流、电压的线性隔离变换和高精度数据收集，并以RS-485总线方式传送数据。其原理框图如图1所示。输入的直流电压Vin和直流电流Iin信号送至输入电路，后者将信号转换成某种具有较强的驱动才能的电压值，使其可以通过光电耦合器；光电隔离电路实现输入信号的线性隔离变换；高精度高速A/D负责模拟信号的数字化转换；高性能的MCU实现算法及通讯治理模块，将A/D结果处理成真有效值数据和标称化数据格式，同时将这些

4、数据按一定的通讯规约组织起来，当上一级通讯机读取数据时，就通过RS-485总线及时送出，方便用户使用。图1所示的电路中的DC/DC转换器是专用隔离电源，具有高隔离耐压，使产品的输入回路和输出回路之间可承受3000VDC的高压，有效地保护了测控系统的主机局部。2.2沟通系列WB沟通数字化系列智能变送器产品分为单相和三相两类产品，主要针对单相和三相沟通系统的不同应用要求。现以三相系列产品为例作介绍，其典型原理框图如图2所示。WB三相沟通数字化智能变送器主要由隔离传感测量、DSP数据处理和通讯控制3局部组成。输入的三相沟通电压和电流经隔离模块隔离变换，可编程增益放大器放大，形成标准模拟信号输出，并经

5、高速A/D转换器变成数字信号，由DSP按沟通参数直接采样算法原理对原始数据进展数字滤波和数字相差补偿，计算出被检测量的沟通电压、电流的真有效值和相关导出量值。再由通讯治理控制机将处理完的数据标幺化并有效地组织起来，当上一级通讯机来读取数据时就可及时送出，用户只需将其中的局部数据乘以互感器变比就能获得实际工程物理量数据。原理上的先进性真实反映了被测的沟通电参量与现场的工程物理量之间的直接关系，并且到达了较高的准确度，与传统的各类模拟变送器比拟，具有很高的可靠性和稳定性，克制了传统模拟变送器温漂大和预热时间长的缺点。图2中的电压和电流隔离模块采用特殊的电磁隔离元件，能保证检测低端信号的高准确度，而

6、且具有2500VDC的隔离耐压，短时过载才能可到达电压2倍标称值，电流10倍标称值。WB数字化智能变送器产品种类较多，相应电路框图有一些细微区别，这里不再赘述。总的讲来，直流系列产品采用线性光耦隔离器件、通用或者专用集成电路、专用DC/DC隔离变换器等元器件，线性精度高，温度稳定性好，抗电磁干扰才能强，具有很高的动态响应范围；沟通系列产品采用特殊的电磁隔离技术和DSP技术完成数据的高精度转换，可同时完成电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、有功电度、无功电度和频率的全部三相电参量收集和计算，具有很好的线性精度和动态响应范围。所以，该系列产品非常合适在各种自动检测、控制系统中使用。3.通讯协

7、议WB数字化系列智能产变送器产品采用目前较为流行的RS-485总线通讯方式完成数据的传送，有多种标准的通讯协议和自行研制的公司协议供用户选择，适应各种不同的应用环境；每种协议都经过严格的通讯测试，误码率都控制在十万分之5以内，其中使用得最多的是我们自行研制的公司协议，在现场经过了长时间运行考验，目前可以直接与组态王、MCGS51和力控等国内流行的组态软件接口，用户可非常灵敏地进展系统组态。其根本格式如表1：信息类型信息分两种：从HOST到SLAVE为命令信息。从SLAVE到HOST为响应信息。校验为表1中的前2-5项逐字节作无符号加法，模256取反加1。编码方式16进制码方式。数据DATA除调

8、试命令以外，一般命令均无数据项。数据收、发处理例如：当表1中2-6项数据中出现EOI0DH代码时，发送时将其拆分为05H，08H两个字节；当2-6项原始数据块出现05H时，发送时在05H之后增加00H字节。接收时，假设收到某字节数据为05H，那么紧接其后收到的一个字节数据应与05H合为一个字节。基于数据通讯的数字化智能产变送器产品打破了传统变送器的界限，充分发挥了其数据检测计算方面的优点，并利用计算机通讯技术实现了网络化的体系构造，进而使测控系统功能分散、地域分散、负载分散和危险分散，具有更高的可靠性和灵敏性。4.主要技术指标4.1直流系列输入规格：输入电压050mV到01000V；输入电流0

9、1mA到05A；假如外接分流器，输入电流可高达上千安培。精度等级：0.2级0120%标称输入响应时间：5.应用WB数字化智能变送器系列产品应用特别广泛，符合了数字化开展趋势的潮流；对后续设备的要求也不高，可以是可编程控制器PLC、巡回检测装置、监控计算机及各种电力、电子控制设备等。实际应用中，WB数字化智能变送器可以离散地分布在现场，与中心机房的通讯间隔可到达1500米，一条总线可挂上多达64个数字化智能变送器，完全能知足系统的采样需求，更重要的是简化了系统的现场接线和安装调试，大大缩短了工程周期。系统主要由监控治理计算机和数字化智能变送器组成。数字化智能变送器与PLC直接与现场接口，完成现场的各种电参量数据收集和实时控制，通过RS-485总线与中央治理计算机相连，由中央监测治理计算机完成数据汇总、实时显示和控制决策，并形成各种数据库和报表；数字化智能变送器自动收集发电机的励磁电压电流数据和三相沟通电压电流数据，监测治理计算机可以随时通过通讯接口直接获得数字化后的直流电压电流、沟通电压电流、有功功率、无功功率、功率因数、频率、有功电度增量值和无功电度增量值在内全部电参量数据。这些数据全部都是标幺化后的数据，直接对应于现场的工程物理量。6.完毕语相信随着电力系统自动化和其他领域的自动化控制的不断推进，WB数字化智能变送器系列产品也将不断创新和开展，得到更为广泛的应用。