VT2WMSPA涡街流量计使用说明.docx
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VT2WMSPA涡街流量计使用说明
VT2W-MSP/A
涡街流量计使用说明V2011-06-19试用版
目录
流量计电气参数3
流量计描述3
电路接线5
流量计工作界面6
流量计参数设置菜单7
用户菜单7
工程师菜单10
生产制造菜单13
HART通讯15
图表
图表1主工作界面6
图表2辅助工作界面6
图表3用户菜单结构8
图表4工程师菜单结构11
图表5流量修正系数菜单结构12
图表6生产制造菜单结构14
表格
表格1用户菜单功能说明7
表格2用户菜单参数说明9
表格3工程师菜单功能说明10
表格4生产制造菜单功能说明13
表格5变送器HART命令16
表格6模拟放大电路开关参数表18
附件7MSP信号处理电路设置表19
附注:
疑难解答…………………………………………………………………………………………………20
一、流量计电气参数
供电15~24VDC/4-20mA(-20%~+15%)。
(1)二线4~20mA线性校正电流输出(24V时回路负载≤500Ω)。
(2)光隔离程控脉冲输出:
高电平≥5V(供电电压-1V);低电平<0.5V;含1K上拉电阻的集电极开路输出。
需另供12-24V电源。
(3)测温支持Pt100和Pt1000,测压支持硅压阻式压力传感器。
(4)通讯支持HART协议通用命令和少量专有扩展命令。
流量测量范围请参见相关结构表体的选型表。
二、流量计描述
VT2W二线制新三代涡街流量计电路,其信号测量电路分为MSP混合自适应数字信号处理模块和改进的经典模拟放大滤波电路两种,以应对各种复杂的现场环境。
(一)MSP混合自适应数字信号处理型前端电路:
采用精简、高效的低功耗新型数字信号处理电路,经多年研究改进,放弃了难于解决下限不规则波的二代纯软件滤波处理方案。
创造性采用了自适应电荷匹配放大,自适应增益变换和模糊自适应跟踪滤波的前端预处理硬件,按最现代的FIR滤波,窗函数和FFT频谱分析等小波信号理论进行时域和频域多元化软件处理。
按模糊自适应的理念对A/D转换采集的涡街信号进行MSP-混合数字信号处理,采用4段大区间自适应跟踪滤波,较好解决了由于流量介质密度和粘度的不确定性引起的涡街电路工作频率的大幅偏差,使滤波频带与现场工作不符从而引起测量大幅失真的难题。
并独创了由波形匹配和信噪比确定测量下限的流量波形分析理念,对长期困扰涡街流量计抗震差,下限不稳定,抗50Hz电磁干扰差等的问题有了很大改善。
新增了手动设置模式能对工作参数进行精确设置。
由硬件和软件混合处理,时域和频域混合计算后输出与流量对应的频率可在很大的流量范围内准确测量气体、液体和蒸汽的流量。
(二)改进的经典模拟放大滤波型前端电路:
新的模拟放大滤波型前端电路提高了输入阻抗,从而减少了低频端的波形失真。
将K1-1//5位由电阻改为82P电容,使对DN25以下的小口径测气有更好的适用性。
按1-2-5-10进率重新调整了K2和K3滤波电容参数,兼顾了DN15-20,对DN350以上的滤波略有减弱。
同时K2和K3对称有利于同步调整。
改进了光隔脉冲输出部分电路,对高频和输出驱动的适应性有一定提高。
增加了电源输入部分的滤波和保护,提高了可靠性和抗电源噪声干扰能力。
开关参数用法详见附表。
(三)后端流量计算显示电路:
MSP数字型和模拟型都采用同样的后端主控板(两种放大电路可互换)。
可由中文/英文提示软件菜单选定适应各种口径和各类测量介质区段(仅MSP型)。
数据处理后由12864液晶显示。
信号远传电路二线制用4-20mA电流输出并可加HART通讯。
另有一路隔离的程控脉冲,可设为输出原始频率//0-1KHZ线性频率//定标工程脉冲//上或下限报警。
1)脉冲输出方式:
A、信号频率输出:
直接实时输出探头检测信号的频率。
B、频率输出:
输出转换后频率,频率值按满度流量输出1000Hz线性计算。
C、脉冲数出:
输出转换后脉冲,脉冲个数按照每个计算周期的累积流量除以脉冲当量计算,最大每个计算周期只允许输出1000个脉冲,如果计算周期内实际脉冲数大于1000个,则自动累计到下一个计算周期输出;最小每个周期只允许输出4个脉冲,如果计算周期内实际脉冲数不足4个脉冲,则自动累计到下一个计算周期输出;输出脉冲的有效电平为高电平。
注意:
工程师需要根据当前适用对象,设置合适的脉冲当量因子。
D、上限报警输出—高于设置的报警流量输出报警,报警电平三极管导通为低。
E、下限报警输出—低于设置的报警流量输出报警,报警电平三极管导通为低。
2)电流输出:
电流输出为线性4-20mA,输出范围为[4-22.4]mA。
当瞬时流量小于等于下限切除流量时,或者信号频率为0时,输出4mA电流;其他情况电流按照切除流量输出4mA,满度流量输出20mA线性计算输出电流值,如果计算出的电流值超过22.4mA,则最高输出22.4mA。
3)频段选择:
根据涡街信号的频率范围划分4个频段,分别是1~150Hz、5~700Hz、24~1500Hz、54~2200Hz。
用户可根据变送器的使用对象,在工程师菜单中设置适合的频段。
注意,如果频段设置与信号对象不符,变送器会工作不正常。
4)MSP参数设置:
新增了MSP参数设置开关,设为关时使用频段选择的自适应方式工作。
当设为开后可按其后设定的下限频率、量程比、信号选择(高或低频)、放大增益选择、下限切除时的信号电压值等5个参数对前端DSP信号处理器进行精细设定。
从而可进一步抵抗干扰。
注意:
与前端DSP相关的参数设置必须在断电后重新上电时才能生效。
如果参数设置与信号对象不符,变送器会工作不正常
5)HART功能:
变送器支持HART功能,所支持的HART命令和详细描述见《HART通讯》章节。
6)使用环境:
由于使用环境温度不同,LCD屏的显示响应速度也有变化,在低温下如果LCD刷新速度过快会造成显示不清晰。
采用工程师菜单内的《环境温度》选项,设置选择LCD屏幕的刷新速度为-20℃可在低温场合使用。
三、电路接线
(1)主供电和输出信号接线端子(中间2位大吊框旋压式端子)
“
”为4~20mA电流输出端。
“
”:
为15~24V电源“+”端
“
”接+24V外电源,流量电流输出从“
”端流出至计算机或显示表的取样电阻,经过取样电阻等负载后流回到电源“-”端。
此两端子为必须使用的接线。
(2)辅助接线(3位低端子)
V+
Fout
Vss
“V+”接电源“+”端(+12-24V);“Fout”为脉冲输出端;“Vss”接电源“-”端
此脉冲输出必须在主电流回路供电的情况下使用,输出为带切除的光隔离脉冲,通常在标定和采集频率和脉冲信号或运用报警功能时使用;输出信号为含1K上拉电阻的集电极开路输出。
(3)温压接线(6位小端子)
TRH
TRL
PIH
PVH
PVL
PIL
TRH和TRL分接Pt100或Pt1000测温铂电阻的两端。
选Pt100时温度板上双跳线应短接;Pt1000时温度板上双跳线应断开。
PIH和PIL的200uA恒流源分接压力传感器的IN+和IN-,PVH和PVL分接压力传感的mV输出VO+和VO-。
通常使用硅压阻传感器,要求桥路等效电阻为2-6K,零点正偏置输出,灵敏度大于满度输出25mV/mA。
流量计工作界面
流量计工作界面包括两个界面,一个是主界面,一个是辅助界面。
如图:
图表1主工作界面右下角A表示模拟或自动,N为自适应,M为人工设参方式
图表2辅助工作界面
主界面和辅助界面之间通过按‘+/S’左键和‘
左键为+并下翻页,长按为S退出。
右键为<并上翻页,长按为E进入和确认。
在辅助界面下,长按‘
用户可通过连续按‘+/S’键选择当前输入位置需要输入的密码数字,按‘
当输完2位密码后,长按‘
关于主工作界面和辅助工作界面的刷新速度。
在工程师菜单中,有《环境温度》设置项,如果选择-10℃时,每个周期(大约2秒)刷新一次;如果选择-20℃,则主界面每隔四个计算周期刷新一次(大约8秒),辅助界面每隔2个周期刷新一次(大约4秒)。
流量计参数设置菜单
流量计菜单共包括用户菜单、工程师菜单、生产制造菜单共三组。
其中工程师菜单必须具备专业知识的操作人员设置菜单内容。
生产制造菜单在流量计出场时由厂方设置校准,出厂后必须在有相应设备条件下才能修改该类参数设置,否则会导致流量计计量错误或者失效!
用户菜单
在辅助界面密码输入状态下,输入“22”密码进入用户菜单,用户菜单结构如下图,
各个菜单功能以及参数意义如下表:
编号
功能
说明
1
选择语言
中文/英文菜单界面
2
设置流量单位
流量单位为此的非时间部
3
设置补偿算法
根据设置的算法类型
对测出的工况瞬时流量进行补偿
4
设置流量系数
计算流量时所需要的流量仪表系数
5
流体密度
kg/m3(此值不允许设为0)
(质量流类算法需计算密度时采用此设置值)
6
设置满度流量
设置20mA电流输出对应的瞬时流量
(此值不允许设为0)
7
设置报警流量
工程师菜单中《脉冲选择》菜单中的
上/下限报警门限
8
下限切除流量百分比
下限切除流量与满度流量的百分比
例如5%,需设置为5.0
9
设置阻尼时间
范围(2~32秒)
应用于电流输出和信号频率及显示缓冲
10
HART地址
范围(0~15)
11
清零累计量
将累计量清为0值,密码70
表格1用户菜单功能说明
图表3用户菜单结构
在菜单中,长按‘〈/E’键进入选中项参数修改状态,如果是数字输入类型参数,通过‘+/S’键输入数字,‘〈/E’键移动输入光标位置,输入完毕后长按‘〈/E’键确认输入,变送器自动更新设置参数并存储;如果参数是选择项类型,则通过‘+/S’或者‘〈/E’上下翻选择项,选定内容后长按‘〈/E’键确认,变送器自动更新设置参数并存储。
菜单序号
菜单显示
意义
选择项或数值范围
1
语言
设置菜单显示语言
(默认0)
0:
中文
1:
ENGILISH
2
单位选择
流量单位选择
(默认0)
0:
m3/h算法2时自动加N
1:
m3/m
2:
l/h
3:
l/m
4:
t/h
5:
t/m
6:
kg/h
7:
kg/m
3
算法选择
算法选择
(默认0)
0:
常规体积流量(不分气液的工况流)
1:
常规质量流量(工况密度)
2:
标况气体体积流量
3:
常规气体质量流量(标况密度)
4:
饱和蒸汽温度补偿
5:
饱和蒸汽压力补偿
6:
过热蒸汽温压补偿
7:
特定算法(备用户定制)
4
流量系数K[P/m3]
XXX.XXXXXXXX
流量系数
(默认3600.0)
设定仪表流量系数
5
流体密度kg/m3
XXXX.XXXX
密度设置
(默认1000.0)
算法1和3都必须设置此项
单位为kg/m3,不得为0
6
满度输出流量
XXXXXX.XX
满度输出流量
(默认1000)
必须设定该值,且不得为0,
单位与流量单位一致
7
报警流量
XXXXXX.XX
报警流量
(默认500.0)
必须设定该值,且不得为0,
单位与流量单位一致
8
下限切除流量%
XX.X
设置切除流量与满度流量的百分比
数值在0~20之间,默认1.0即1%
9
阻尼时间
XX
设输出电流
阻尼时间
(默认为4s)
设显示电流输出和频率平滑的阻尼时间,用于避免输出电流和频率波动大
范围为2~32
10
HART地址
设置HART
通讯号
范围为0~15(默认0)
11
累计量清零
输入密码XX
清零累计量
若要清零累计量,输入密码70
并按“E”键即可
表格2用户菜单参数说明
工程师菜单
在辅助界面密码输入状态下,输入“33”密码进入工程师菜单,工程师菜单结构如下图,
各个菜单功能以及参数意义如下表:
编号
功能
说明
1
频段选择
选择涡街信号频段范围
必须正确设置信号频段,否则变送器可能工作异常
1-150Hz测Dn80-300液体
5-700Hz测Dn100-300气体和Dn15-80液体
25-1500Hz测Dn40-100气体
60-2000Hz测Dn15-40气体
2
MSP参数设置
按“<”1秒为“E”进入
2A
MSP开关
关
“关”则按频段选择执行自适应参数
“开”则将设置参数传给前端DSP执行,改后重新上电才有效。
2B
下限频率
(2-500HZ)
20
设定DSP的测频切除下限频率,限制在2-500Hz内。
低于下限时DSP切除送向主板的流量频率信号。
2C
量程比
2-15
10
量程比为工作上限频率同下限频率的比
上限频率=量程比X下限频率
人工设定的量程比限定在2-15内
2D
信号选择
LF
根据涡街信号在低频LF,或高频HF
选择输入电容结构匹配,低频LF抗干扰较好。
2E
增益选择
自动
可选G=2和G=8固定或自动增益三种方式
G=2时抗干扰较好,G=8时可测更小流量或高温探头。
2F
下限信号限压
20-3000mV
400
设流量下限时信号电压峰峰值,低于此电压的信号将被切除
通常为300mV,设低可测小流量,设高可提高抗干扰性。
可根据探头灵敏度调整此值,高温探头应调低。
以上1-2F项改后必须断电后重新上电才重置生效
3
脉冲选择
信号频率
设置脉冲输出类型
根据需求选择输出类型为
信号频率/频率输出/脉冲输出/上限报警/下限报警
初始标定应选信号频率,修正输出可选频率输出。
4
脉冲当量
0.01
仅对脉冲输出有效,不允许设为0.0
其意义是每脉冲代表多少个累积流量单位
5
5A
-
5J
流量修正系数
Ci(Qi%)
设置在满度流量的百分比处对应的流量修正系数
流量百分比Qi范围0~120%;
流量系数Ci范围0.8~1.2(C=标准流量/本表测显流量)
注意:
5点修正,在进行流量修正时
每个百分比点递增,并只能出现一次,Ci默认为1.0
6
温压显示
开
设置是否显示流体温度和压力
设置为关则在主界面不显示流体温压值
7
设置测温类型
Pt100
Pt100和Pt1000铂电阻类型选择并要改变温度跳线
Pt100时双跳线都短接
8
设置标况温度
0℃
选择标况温度值0/20的不同体系,单位摄氏度
通常天然气行业采用20℃,其它用0℃
9
参考气压
P0=[kPa]
101.325
绝压传感器时参考压力为0值
表压传感器时参考压力为本地大气压值,单位kPa
10
默认压力
Pc≡[kPa]
0.00
在压力传感器高阻失效时使用此设置压力显示恒等并计算
11
默认温度
Tc≡[℃]
20.00
在铂电阻断线时使用此设置温度显示恒等并计算
12
50Hz切除
开
设置为开,则对信号频率在[49.5,50.5]之间情况进行切除
13
环境温度
-10℃
设最低工作环境温度
设为“-10℃”工作界面每个计算周期正常显示;
低温环境设为“-20℃”时工作界面4个计算周期(大约8秒)显示一次,刷新较慢
表格3工程师菜单功能说明
图表4工程师菜单结构
图表5流量修正系数菜单结构
在菜单中,长按‘〈/E’键进入选中项参数修改状态,如果是数字输入类型参数,通过‘+/S’键输入数字,‘〈/E’键移动输入光标位置,输入完毕后长按‘〈/E’键确认输入,变送器自动更新设置参数并存储;如果参数是选择项类型,则通过‘+/S’或者‘〈/E’上下翻选择项,选定内容后长按‘〈/E’键确认,变送器自动更新设置参数并存储。
生产制造菜单
在辅助界面密码输入状态下,输入“44”密码进入生产制造菜单,生产制造菜单结构如下图,各个菜单功能以及参数意义如下表:
编号
功能
说明
1
根据输入密码进行对应类型初始化
70:
将各个菜单的参数设置为初始值并保存到EEPROM存储器
90:
将各菜单参数备份保存到MCUF存储器
79:
将备份在MCUF存储器中的菜单参数
恢复装载到EEPROM存储器
注意:
变送器上电时从EEPROM存储器中读取菜单参数,出厂前可用90备份。
2
校正Pt100铂电阻ADC值约1150
连接好100欧姆电阻后执行校正
3
校正Pt200铂电阻ADC值约2300
连接好200欧姆电阻后执行校正
4
校正Pt1000铂电阻ADC值约1050
连接好1000欧姆电阻后执行校正
5
校正Pt2000铂电阻ADC值约2100
连接好2000欧姆电阻后执行校正
6
设置流体压力的上限值
即设压力测量的满度
7
校正压力上限值的ADC值约300-3000
介质压力稳定在上限设定值后按E执行校正
8
设置流体压力的下限值
即设压力测量的零点
9
校正压力下限值的ADC值通常小于50
介质压力稳定在下限设定值后按E执行校正
10
校正输出的4mA电流
确认后测此时变送器实际输出电流并键入
11
校正输出的12mA电流
确认后测此时变送器实际输出电流并键入
12
校正输出的20mA电流
确认后测此时变送器实际输出电流并键入
表格4生产制造菜单功能说明
图表6生产制造菜单结构
在菜单中,校正AD项目执行后,会显示当前获得ADC值,并且提示用户下一步操作,如果确认使用当前ADC值,则在“保存”选择下长按‘〈/E’键进行保存;如果发现校正值有误差或者完全错误,则按‘+/S’键切换到“修改”选择,长按‘〈/E’键进入修改状态,自行输入正确的ADC值,然后长按‘〈/E’键进行保存。
可在出现“修改?
”界面时长按‘〈/E’健进行手工修改校正值。
注意:
生产制造菜单的各个项在流量计出厂时已经严格校正或者设置,使用者在无专业设备下不能对其中项目进行修改或者重校,否则会导致流量计错误或者计量失效。
.HART通讯
变送器支持两线制4~20mA仪表HART通用命令通讯规范。
支持下表所列的HART命令对变送器进行操作。
命令
操作对象
参数意义
说明
0
读变送器信息
变送器信息
无
1
读变送器主变量
流量单位+流量值
无
2
读输出电流和百分比
输出电流+流量百分比
无
3
读输出电流和动态变量
电流+瞬时流量+频率+累积量低位+累积量高位
后四个量纲有单位
11
读变送器信息
变送器信息
无
12
读变送器信息
变送器信息(MESSAGE)
可通过17号命令写入自定义内容
13
读变送器信息
变送器信息(TAG+DESCRIPTION+DATE)
可通过18号命令写入自定义内容
14
读传感器信息
传感器信息
无
15
读上下限和阻尼
流量单位+满度流量+切除流量+阻尼
无
16
读变送器信息
变送器信息(FAN)
可通过19号命令写入自定义内容
17
写变送器信息
变送器信息(MESSAGE)
写入后,可通过12号命令读取验证
18
写变送器信息
变送器信息(TAG+DESCRIPTION+DATE)
写入后,可通过13号命令读取验证
19
写变送器信息
变送器信息(FAN)
写入后,可通过16号命令读取验证
34
修改阻尼
阻尼
无
35
修改上下限和单位
单位+满度流量+切除流量
无
40
输出电流
输出电流值(4~20mA范围)
执行该命令变送器立即输出指定的电流值
44
修改单位
流量单位
无
45
校准4mA电流
精密电流表测量到的变送器输出的电流值
首先采用40号命令,输出4mA电流,再测量实际输出值,采用本命令进行校准
46
校准20mA电流
精密电流表测量到的变送器输出的电流值
首先采用40号命令,输出20mA电流,再测量实际输出值,采用本命令进行校准
110
读取扩展动态变量
变送器扩展动态变量(温度+压力)
第一变量为温度;第二变量为压力
表格5变送器HART命令
关于HART命令详细内容和定义请参见HARTSPECV5以上规范。
进一步将增加自定义HART命令用于MSP设置操作
模拟型放大滤波电路的设置:
涡街流量计放大器参数设置参照表(液体)
口径
电荷放大K1
上限K2
下限K3
mm
1
2
3
4
5
6
7
8
1
2
3
4
5
6
7
8
1
2
3
4
5
6
7
8
15
↑
↑
↑
↑
↑
↑
↑
20
↑
↑
↑
↑
↑
↑
25
↑
↑
↑
↑
↑
40
↑
↑
↑
↑
↑
↑
↑
50
↑
↑
↑
↑
↑
↑
80
↑
↑
↑
↑
↑
↑
100
↑
↑
↑
↑
↑
↑
↑
125
↑
↑
↑
↑
↑
↑
150
↑
↑
↑
↑
↑
↑
200
↑
↑
↑
↑
↑
↑
↑
250
↑
↑
↑
↑
↑
↑
↑
↑
300
↑
↑
↑
↑
↑
↑
↑
↑
350
↑
↑
↑
↑
↑
↑
↑
↑
↑
400
↑
↑
↑
↑
↑
↑
↑
82P/180P/390P/680P//82P/180P/390P/680P/-/1539/723/328.4/153/72.4/32.8/15.9/7.2Hz/-/159/72.4/33.8/15.9/7.24/3.39/1.6
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- VT2WMSPA 流量计 使用说明