Обзор

Измерительные преобразователи давления SITRANS P, серия DS III это удобные и точные цифровые измерительный преобразователи давления. Параметрирование осуществляется с помощью клавиш управления или через коммуникацию HART, PROFIBUS-PA или Foundation Fieldbus интерфейсы.

Обширная функциональность обеспечивает точное согласование измерительного преобразователя давления с потребностями установки. Несмотря на многочисленные возможности установки,управление является очень простым

Измерительные преобразователи давления с типом взрывозащиты “искробезопасность” и “взрывонепроницаемый корпус” могут монтироваться внутри взрывоопасных зон (зона 1) или в зоне 0. Приборы имеют Сертификат проверки промышленных образцов ЕС и отвечают соответствующим гармонизированным европейским нормам (ATEX).

Для особых случаев использования, например, для измерения высоковязких материалов, поставляются измерительные преобразователи с разделителями давления различной конструкции.

Измерительные преобразователи давления DS III поставляются в различных вариантах для измерения:

• Относительное давление
• Абсолютное давление 
• Преобразователь для дифференциального давления
• Заполнение уровня 
• уровень
• Объем
• Объемный расход
• Массовый расход

Область применения

Измерительные преобразователи давления серии DS III РА могут использоваться в отраслях промышленности с высокой химической и механической нагрузкой. Благодаря ЭМС в диапазоне 10 кГц ... 1 ГГц DS III РА подходят для использования в местах с высокими электромагнитными воздействиями.

Измерительные преобразователи давления с типом взрывозащиты “искробезопасность” и “взрывонепроницаемый корпус” могут монтироваться внутри взрывоопасных зон (зона 1) или у зоны 0. Приборы имеют Сертификат проверки промышленных образцов ЕС и отвечают соответствующим гармонизированным европейским нормам (ATEX).

Измерительные преобразователи давления с типом взрывозащиты „Искробезопасность“ для использования в зоне 0 могут использоваться с приборами питания категории „ia“ и „ib“.

Для особых случаев использования, например для измерения высоковязких материалов, поставляются измерительные преобразователи с разделителями давления различной конструкции.

Измерительный преобразователь давления может программироваться на месте через 3 клавиши управления или внешне через коммуникацию HART или через PROFIBUS PA или интерфейс Foundation Fieldbus.

Измерительный преобразователь избыточного давления

• Измеряемая величина: избыточное давление агрессивных и не агрессивных газов, пара и жидкостей.
• Ном. диапазоны измерения:
  для DS III HART: 0.01 ... 400 bar g (0.145 ... 5802psi g)
• Ном. диапазоны измерения:
  для DS III PA и FF: 1 ... 400 bar g (14.5 ... 5802psi g)

Измерительный преобразователь абсолютного давления 

• Измеряемая величина: абсолютное давление агрессивных и не агрессивных газов, пара и жидкостей.
• Ном. диапазоны измерения:
  для DS III HART: 8.3 mbar a ... 100 bar a (0.12 ... 1450 psi a)
• Ном. диапазоны измерения:
  для DS III PA и FF: 250 mbar a ... 100 bar a (3.63 ... 1450 psi a)
• Существует две серии:
  • серия “Избыточное давление”
  • серия “Дифференциальное давление”

Измерительный преобразователь дифференциального давления и расхода

• Измеряемые величины:
  • дифф. давление
  • малое положительное или отрицательное избыточное давление
  • расход q ~ √∆p (вместе с дроссельным прибором)
• Ном. диапазоны измерения:
  для DS III HART: 1 mbar ... 30 bar (0.0145... 435 psi)
• Ном. диапазоны измерения:
  для DS III PA и FF: 20 mbar ... 30 bar (0.29... 435 psi)

Измерительный преобрзователь давления для уовня

• Измеряемая величина: уровень агрессивных и не агрессивных жидкостей в открытых и закрытых резервуарах.
• Ном. диапазоны измерения:
  для DS III HART: 25 mbar ... 5 bar (0.363 ... 72.5 psi)
• Ном. диапазоны измерения:
  для DS III PA и FF: 250 mbar ... 5 bar (3.63 ... 72.5 psi)
• Диаметр навесного фланца:
  • DN 80 или DN 100
  • 3 дюйма или 4 дюйма

При измерении уровня в открытых резервуарах минусовое соединение измерительной ячейки остается открытым (измерение “относительно атмосферного”).

При измерении в закрытых резервуарах это соединенеи для компенсации статического давления должно быть соединено с резервуаром.

Части, соприкасающиеся с измеряемым веществом, изготовляются - в соответствии с требуемой коррозиоустойчивостью - из различных материалов.

Особенности

• Высокое качество и срок службы
• Высокая надежность даже при высоких химических и механических нагрузках
• Для агрессивных и не агрессивных газов, пара и жидкостей
• Обширные функции диагностики и моделирования
• Отдельная замена изм. ячейки и электроники без дополнительной калибровки
• Мин. погрешность характеристик
• Небольшой долговременный дрейф
• Части, соприкасающиеся с изм. веществом, из высококачественных материалов (например, нерж. сталь, Hastelloy, золото, Monel, Tantal)
• Диапазон измерения 1 мбар ... 400 бар с коммуникацией HART 
• Номинальный диапазон измерения от 1° до°400°bar для DS III PA (PROFIBUS PA) и FF (Foundation Fieldbus)
• Высокая точность измерения
• Параметрирование через клавиши управления и коммуникацию HART, PROFIBUS PA или Foundation Fieldbus интерфейсы.

Дизайн

Вид прибора спереди

Прибор состоит, в зависимости от пожеланий заказчика, из различных компонентов. Возможные варианты конструкций следуют из указаний по заказу. Описанные ниже компоненты идентичны для всех приборов.

Сбоку на корпусе среди прочего находится типовая табличка (3, рис. “Вид прибора спереди”) с номером заказа. Благодаря указанному номеру и данным в указаниях по заказу можно определять опционные детали конструкции и возможный диапазон измерения (физические свойства встроенных сенсорных элементов).

Напротив находится табличка с допусками.

Корпус изготовлен из алюминевого литья под давлением или точного литья из нержавеющей стали. Спереди и сзади находятся по одной съемной круглой крышке. Передняя крышка (6) может быть оборудована смотровым стеклом с тем, чтобы измеряемые величины могли считываться непосредственно с цифрового индикатора.Сбоку, по выбору слева или справа, находится подвод (4) электрического соединения. Не используемое в данный момент отверстие закрыто заглушкой (противоположная сторона). Сзади на корпусе находится подсоединение защитного провода.

После отвинчивания задней крышки открывается доступ к электрическим подсоединениям для питания и экрана. В нижней части корпуса находится измерительная ячейка с подсоединением к процессу (1). Она зафиксирована от проворачивания стопорным винтом (8). Благодаря модульной конструкции возможна замена измерительной ячейки и электроники по отдельности. Установленные значения параметрирования сохраняются.

На верхней стороне корпуса виден открывающийся пластиковый кожух (5). Под ним находится клавиатура управления

Функции

Принцип работы электроники DS III HART

Схема работы электроники

Созданное сенсором (1, рис. „Схема работы электроники“) мостовое выходное напряжение усиливается измерительным усилителем (2) и оцифровывается в аналогово-цифровом преобразователе (3). Цифровая информация обрабатывается в микроконтроллере, исправляется в соответствии с линейностью и температурной характеристикой и преобразуется в цифрово-аналоговом преобразователе (5) в выходной ток 4 до 20 мА.

Диодная схема (10) осуществляет защиту от спутывания полярности.

Специфические параметры измерительных ячеек, параметры электроники и параметрирования фиксируются в двух энергонезависимых ЗУ (6). Первое ЗУ соединено с измерительной ячейкой, второе - с электроникой. Тем самым возможна раздельная замена электроники и измерительной ячейки.

Через 3 клавиши управления (8) можно параметрировать измерительный преобразователь давления непосредственно на месте измерения. Кроме этого, через клавиши управления можно управлять индикацией результатов измерения, сообщениями об ошибках, а также режимами управления в цифровом индикаторе (9).

HART-модем (7) позволяет осуществлять параметрирование через протокол согласно HART-спецификациям.

Измерительные преобразователи давления с интервалами измерения ≤ 63 бар измеряют входное давление относительно атмосферного давления, измерительные преобразователи давления с интервалами измерения ≥ 160 бар - относительно вакуума

Принцип работы электроники DS III PA

Схема работы электроники

Созданное сенсором (1, рис. „Схема работы электроники“) мостовое выходное напряжение усиливается измерительным усилителем (2) и оцифровывается в аналогово-цифровом преобразователе (3). Цифровая информация обрабатывается в микроконтроллере, исправляется в соответствии с линейностью и температурной характеристикой и предоставляется через интерфейс с разделением потенциалов PA (7) на PROFIBUS PA.

Специфические параметры измерительных ячеек, параметры электроники и параметрирования фиксируются в двух энергонезависимых ЗУ (6). Первое ЗУ соединено с измерительной ячейкой, второе - с электроникой. Тем самым возможна раздельная замена электроники и измерительной ячейки.

Через 3 клавиши управления (8) можно параметрировать измерительный преобразователь давления непосредственно на месте измерения. Кроме этого, через клавиши управления можно управлять индикацией результатов измерения, сообщениями об ошибках, а также режимами управления в цифровом индикаторе (9).

Результаты измерения со значениями состояния и данные диагностики циклически передаются через PROFIBUS PA. Данные параметрирования и сообщения об ошибках передаются ациклически. Для этого необходимо специальное ПО, например, SIMATIC PDM.

Принцип работы электроники DS III FF

Схема работы электроники

Созданное сенсором (1, рис. „Схема работы электроники“) мостовое выходное напряжение усиливается измерительным усилителем (2) и оцифровывается в аналогово-цифровом преобразователе (3). Цифровая информация обрабатывается в микроконтроллере, исправляется в соответствии с линейностью и температурной характеристикой и предоставляется через интерфейс с разделением потенциалов Foundation (7) на полевой шине Foundation.

Специфические параметры измерительных ячеек, параметры электроники и параметрирования фиксируются в двух энергонезависимых ЗУ (6). Первое ЗУ соединено с измерительной ячейкой, второе - с электроникой. Тем самым возможна раздельная замена электроники и измерительной ячейки.

Через 3 клавиши управления (8) можно параметрировать измерительный преобразователь давления непосредственно на месте измерения. Кроме этого, через клавиши управления можно управлять индикацией результатов измерения, сообщениями об ошибках, а также режимами управления в цифровом индикаторе (9).

Результаты измерения со значениями состояния и данные диагностики циклически передаются через полевую шину Foundation. Данные параметрирования и сообщения об ошибках передаются ациклически. Для этого необходимо специальное ПО, например, National Instruments Configurator. 

Принцип работы измерительных ячеек

Изм. ячейка для избыточного дваления

Изм. ячейка для избыточного давления, функциональная схема

Давление pe через подсоединение к процессу (2, рис. “Измерительная ячейка для избыточного давления, функциональная схема”) подается на измерительную ячейку (1). После этого оно через разделительную мембрану (3) и наполнительную жидкость (4) передается на кремневый сенсор давления (5), отклоняя тем самым его мембрану. Четыре установленных на измерительную мембрану по мостовой схеме пьезо-сопротивления изменяют из-за этого свою величину сопротивления. Данное изменение сопротивления вызывает мостовое выходное напряжение, пропорциональное входному давлению.

 

Изм. ячейка для избыточного дваления, с диаграммой поперечного сечения для бумажной промышленности

Изм. ячейка для избыточного давления, с диаграммой поперечного сечения для бумажной промыышленности, функциональная схема

Давление pe через подсоединение к процессу (2, рис. “Измерительная ячейка для избыточного давления, функциональная схема”) подается на измерительную ячейку (1). После этого оно через разделительную мембрану (3) и наполнительную жидкость (4) передается на кремневый сенсор давления (5), отклоняя тем самым его мембрану. Четыре установленных на измерительную мембрану по мостовой схеме пьезо-сопротивления изменяют из-за этого свою величину сопротивления. Данное изменение сопротивления вызывает мостовое выходное напряжение, пропорциональное входному давлению.

 

Изм. ячейка для абсолютного давления и серии “Давление”

Изм. ячейка для абсолютного давления и серии "Давление", функциональная схема 

Абсолютное давление pe передается через разделительную мембрану (3, рис. “Измерительная ячейка для абсолютного давления из серии Давление, функциональная схема”) и наполнительную жидкость (4) на кремневый сенсор абсолютного давления (5), отклоняя его мембрану. Четыре установленных на измерительную мембрану по мостовой схеме пьезосопротивления изменяют из-за этого свою величину сопротивления. Данное изменение сопротивления вызывает мостовое выходное напряжение, пропорциональное входному давлению.

Изм. ячейка для абсолютного давления и серии “Дифференциальное давление”

Изм. ячейка для абсолютного давления и серии “Дифференциальное давление”, функциональная схема

Входное давление pe через разделительную мембрану (6, рис. “Измерительная ячейка для абсолютного давления из серии Дифференциальное давление, функциональная схема”) и наполнительную жидкость (8) передается на кремневый сенсор давления (3).

Разница давлений между входным давлением (pe) и эталонным вакуумом (1) на минусовой стороне измерительной ячейки отклоняет измерительную мембрану. Четыре установленных на измерительную мембрану по мостовой схеме пьезо-сопротивления изменяют из-за этого свою величину сопротивления. Данное изменение сопротивления вызывает мостовое выходное напряжение, пропорциональное абсолютному давлению.

Для защиты от перегрузки имеется перегрузочная мембрана. При превышении границ измерения перегрузочная мембрана (2) отклоняется до касания разделительной мембраной корпуса измерительных ячеек (7), защищая тем самым кремневый сенсор давления от перегрузок.

Изм. ячейка для дифф. давления и расхода

Изм. ячейка для дифф. давления и расхода, функциональная схема

Дифференциальное давление через разделительную мембрану (1, рис. “Измерительная ячейка для дифференциального давления и расхода, функциональная схема”) и наполнительную жидкость (7) передается на кремневый сенсор давления (4).

Благодаря возникающему дифференциальному давлению измерительная мембрана отклоняется. Четыре установленных на измерительную мембрану по мостовой схеме пьезосопротивления изменяют из-за этого свою величину сопротивления. Данное изменение сопротивления вызывает мостовое выходное напряжение, пропорциональное абс. давлению.

Для защиты от перегрузки имеется перегрузочная мембрана. При превышении границ измерения перегрузочная мембрана (2) отклоняется до касания разделительной мембраной корпуса измерительных ячеек (7), защищая тем самым кремневый сенсор давления от перегрузок.

Изм. ячейка для уровня

Изм. ячейка для уровня, функциональная схема

Входное давление (гидростатическое давление) через разделительную мембрану на навесном фланце (2, рис. “Измерительная ячейка для уровня, функциональная схема”) гидравлически воздействует на измерительную ячейку. Это дифференциальное давление передается через разделительные мембраны изм. ячейки (3) и наполнительную жидкость (9) на кремневый сенсор давления (6), отклоняя тем самым его измерительную мембрану.

Четыре установленных на измерительную мембрану по мостовой схеме пьезо-сопротивления изменяют из-за этого свою величину сопротивления. Данное изменение сопротивления вызывает мостовое выходное напряжение, пропорциональное дифференциальному давлению.

Для защиты от перегрузки имеется перегрузочная мембрана. При превышении границ измерения перегрузочная мембрана (2) отклоняется до касания разделительной мембраной корпуса измерительных ячеек (7), защищая тем самым кремневый сенсор давления от перегрузок.

Параметрирование DS III

В зависимости от конструкции имеются различные возможности для параметрирования измерительного преобразователя и установки или опроса параметров.

Параметр. через клавиши управления (локальное управление)

Через клавиши управления просто и без вспомогательных средств можно установить важнейшие параметры.

Параметрирование через коммуникацию HART

Параметрирование через коммуникацию HART осуществляется через коммуникатор HART или PC.

Коммуникация между HART- коммуникатором и измерительным преобразователем 

При параметрировании с помощью HART-коммуникатора подсоединение осуществляется непосредственно к 2-х проводной линии.

Коммуникация между PC или ноутбуком и измерительным преобразователем

Для параметрирования с помощью PC осуществляется промежуточное подключение HART-модема.

Необходимые для коммуникации по HART-протоколу 5.x или 6.x сигналы накладываются на выходной ток по частотно- коммутационному методу (FSK, Frequency Shift Keying).

Устанавливаемые параметры, DS III HART

Параметр	Клавиши управления (DS III HART)	Коммуникация HART
Начало измерения	x	x
Конец измерения	x	x
Электрическое демпфирование	x	x
Установка начала измерения “в слепую”	x	x
Установка конца измерения “в слепую”	x	x
Коррекция нулевой точки	x	x
Задатчик тока	x	x
Ток ошибки	x	x
Блокировка клавиатуры и защита записи	x	x 1)
Единица измерения	x	x
Характеристика (линейная/корневая)	x 2)	x 2)
Ввод характеристик		x
Свободно-программируемый ЖКД		x
Функции диагностики		x

1) Кроме отмены защиты записи

2) Только дифф. давление

Функции диагностики для DS III HART

• индикация коррекции нулевой точки
• счетчик событий
• датчик предельного значения
• тревога насыщения
• индикатор макс./мин. значения за период
• функции симуляции
• таймер ТО

Доступные физические единицы индикации для DS III HART

Таблица: Технические особенности 2

Физ. величина	Физ. единицы
Давление (возможно и как заводская предустановка)	Pa, MPa, kPa, hPa, bar, mbar, torr, atm, psi, g/cm2, kg/cm2, inH2O, inH2O (4 °C), mmH2O, ftH2O, inHg, mmHg
Уровень (данные высоты)	m, cm, mm, ft, in
Объем	m3, dm3, hl, yd3, ft3, in3, US gallon, lmp. gallon, bushel, barrel, barrel liquid
Масса	g, kg, t, lb, Ston, Lton, oz
Объемный расход	m3/d, m3/h, m3/s, l/min, l/s, ft3/d, ft3/min, ft3/s, US gallon/min, US gallon/s
Массовый расход	t/d, t/h, t/min, kg/d, kg/h, kg/min, kg/s, g/d, g/h, g/min, g/s, lb/d, lb/h, lb/min, lb/s, LTon/d, LTon/h, STon/d, STon/h, STon/min
Суммарный массовый расход	t, kg, g, lb, oz, LTon, STon
Температура	K, °C, °F, °R
Прочие	%, mA

 

Параметрирование через интерфейс PROFIBUS

Особенно удобной является полностью цифровая коммуникация через PROFIBUS PA, профиль 3.0. Через PROFIBUS DS III PA соединяется с системой управления процессом, например, SIMATIC PSC 7. Коммуникация возможна даже во взрывоопасной зоне.

Для параметрирования через PROFIBUS необходимо соответствующее ПО, например, SIMATIC PDM (Process Device Manager)

Параметрирование через интерфейс полевой шины Foundation

Особенно удобной является полностью цифровая коммуникация через полевую шину Foundation. Через полевую шину Foundation DS III FF соединяется с системой управления процессом. Коммуникация возможна даже во взрывоопасном окружении.

Для параметрирования через полевую шину Foundation необходимо соответствующее ПО, например, National Instruments Configurator.

Устанавливаемые параметры для DS III PA и FF

Параметр	Клавиши управленя (DS III HART)	PROFIBUS PA и интерфейс Foundation Fieldbus
Электрическое демпфирование	x	x
Коррекция нулевой точки (коррекция положения)	x	x
Блокировка клавиш и/или функций	x	x
Индикация	x	x
Физическая единица индикации	x	x
Позиция десятичной точки	x	x
Адрес на шине	x	x
Коррекция характеристик	x	x
Ввод характеристик		x
Свободно-программируемая индикация ЖКД		x
Функции диагностики		x

 

Функции диагностики для DS III PA и FF

• счетчик событий
• указатель макс. и мин. значения за период
• таймер ТО
• функции моделирования
• индикация коррекции нулевой точки
• датчик предельного значения
• тревога насыщения

Доступные физические единицы индикации

Физ. величина	Физ. единицы
Давление (возможно и как заводская предустановка)	MPa, hPa, kPa, Pa, bar, mbar, torr, atm, psi, g/cm2, kg/cm2, mmH2O, mmH2O (4 °C), inH2O, inH20 (4°°C), ftH2O, mmHg, inHg
Уровень (данные высоты)	m, cm, mm, ft, in, yd
Объем	m3, dm3, hl, yd3, ft3, in3, US gallon, lmp. gallon, bushel, barrel, barrel liquid
Объемный поток	m3/s, m3/min, m3/h, m3/d, l/s, l/min, l/h, l/ d, Ml/d, ft3/s, ft3/min, ft3/h, ft3/d, US gallon/s, US gallon/min, US gallon/h, US gallon/d, bbl/s, bbl/min, bbl/h, bbl/d
Массовый поток	g/s, g/min, g/h, g/d, kg/s, kg/min, kg/h, kg/d, t/s, t/min, t/h, /t/d, lb/s, lb/min, lb/h, lb/d, STon/s, STon/min, STon/h, STon/d, LTon/s, LTon/min, LTon/h, LTon/d
Суммарный массовый поток	t, kg, g, lb, oz, LTon, STon
Температура	K, °C, °F, °R
Прочие	%