ZTD系列智能浮筒液界位变送器.docx

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ZTD系列智能浮筒液界位变送器

ZTD系列智能浮筒液（界）位变送器

1.结构原理

ZTD系列智能浮筒液位（界位）变送器由检测、转换、变送三布分组成。

检测部分由浮筒室、浮筒、连杆组成；转换部分由杠杆、扭力管组件、磁铁、霍尔传感器组成；变送部分由CPU、A/D、D/A、MODEM及LCD显示器组成。

工作时，浮筒浸没在测量室内的液体中，扭力管扭转一定角度。

杠杆所承受的力是浮筒自重减去浮筒所受的浮力的值，在这种合力作用下的扭力管组件，使扭力管产生旋转。

扭力管的旋转运动传递到智能液位控制器杠杆上，使固定在杠杆组件上的磁铁发生位移，改变了由霍尔效应传感器检测的磁场。

该传感器将磁场信号转换为电信号。

DLC3000系列智能液位控制器采用微控制器与相关的电子线路测量过程变量，提供电流输出，驱动液晶显示器（LCD）及提供HART通信能力。

微控制器接收经环境温度补偿与线性化了的电信号，同时也补偿由于过程温度变化而引起的液体密度的变化。

数/模（D/A）输出线路接受微控制器的输出并提供4至20mA电流输出信号。

LCD可显示模拟量输出、过程变量（液位、界位高低或密度）、过程温度（若安装了RTD）、扭力管转角度及显示变量的百分数范围等。

2.主要性能指标

2.1供电要求：

12~30伏特的直流电压；控制器内有反极性保护。

2.2参考精度：

0.5%；1%。

2.3独立线性度：

优于设计的满量程条件下的0.5%。

2.4迟滞误差：

＜0.2%满刻度输出。

2.5重复性：

±0.1%满刻度输出。

2.6死区：

＜0.2%满输入量程。

2.7液位、界位或密度：

扭力管转轴的旋转角度正比于使浮筒上、下位移的液位、界位或密度的变化。

2.8温度：

用于检测过程温度的2线或3线100欧姆铂电阻温度检测器可补偿因温度变化引起的密度变化。

2.9输出信号

a.模拟量：

4~20mADC。

b.数字量：

HART1200波特移频键控（FSK）。

2.10操作条件的影响

a.供电影响：

当供电在规定电压的最小值与最大值间变化时，输出变化＜0.2%满刻度。

c.温度：

在-40℃~80℃操作范围内，每一度绝对的变化对不带浮筒测量室时零位与量程的综合温度影响小于0.03%满刻度。

2.11报警跳线

DLC3000系列智能液位控制器包括能检测出使过程变量测量不准确的故障的自诊断。

该智能液位控制器也可组态成显示过程变量的高低报警。

当过程变量报警或检测出一个故障时，模拟量输出信号便被改变到高于或低于4~20mA范围，这与用户可选择的报警跳线位置有关。

由生产厂出厂的智能液位控制器是将跳线置于高位上。

2.12液晶显示器的显示

液晶显示器在百分数刻度的棒图上显示模拟量输出信号。

该显示过程变量、过程温度、百分数范围及扭力管转角度。

2.13电气安全等级

电器壳体：

按满足NEMA4×IEC60529IP66标准设计的。

2.14最小密度差

液位变化0~100%（密度=1）时，扭力管转轴旋转4.4度。

据此智能液位控制器对5%名义输入量程的输入信号范围可调整给出的满刻度的输出信号。

这就等于用标准体积的浮筒置于最小密度差为0.05的液体中。

3.标定

3.1传感器标定

下列方法是通过升高与降低系统中的液位来标定仪表与传感器。

浮筒的信息与扭力管材质应在开始标定前输入。

3.1.1标记干耦合点

本方法用来标记干耦合点。

提示吊起浮筒，放开杠杆臂，并确保对密度或界面应用时，其浮筒是完全离开液面或浸没在密度最小的液体。

干耦合点的值用于内部计算，并可事后读取作为参考耦合点。

若尚未耦合联接，请按“初始设置与标定”章中“耦合联接”所述进行联接。

由OnlineMenu选Basicsetup，sensorcalibrate及MarkDryCoupling。

按照HART通信器上提示标记零点。

3.1.2两点液位标定

本方法是标定智能液位控制器与浮筒测量室最精确的方法。

它使用可两个外部测量的液位。

要求用从外部测量液位的方法。

由OnlineMenu中选BasicSetup，SensorCalibrate及TwoLiquidLvlCal，按照HART通信器上的提示标定智能液位控制器与浮筒测量室。

a.设定控制回路为手动控制。

b.调整液位到靠近浮筒底部。

c.用当前PV单位输入外部测量的液位下限值。

d.调整液位到靠近浮筒顶部。

e.用当前PV单位输入外部测量的液位上限值。

标定完成，在回路返回到自动控制前，一定要核实上、下范围是正确无误的。

3.1.3零点/量程标定

若液位的改变可令浮筒完全离开液面或完全浸没，但实际液位不知道，则可用此方法标定智能液位控制器与测量室。

本方法不如两点液位标定那么完全精确，但比单点液位标定更精确。

执行此方法前必须输入浮筒的信息。

由OnlineMenu中选BasicSetup，SensorCalibrate及Wet/DryCryCal，按照HART通信器上的提示标定扭力管的刚度。

a.设定控制回路为手动控制。

b.输入系统中液体的密度。

c.调整液位直到浮筒完全脱离液体。

d.调整液位直到浮筒完全浸没在液体中。

标定完成，控制回路返回自动控制。

3.1.4单点液位标定

本方法用单个参考点标定仪表与传感器。

此方法要求从外部测量液位。

精确不如两点液位标定法及零点/量程液位标定法。

然而若不可能降低液位使浮筒安全离开液面或不可能升高液位使浮筒完全浸没时，可用此方法。

要求从外部测量液位且零点必须已标记好。

由OnlineMenu中选BasicSetup，SensorCalibrate及OneLiquidLvlCal，按照HART通信器上的提示标定浮筒与扭力管。

a.调整液位至一个已知位置，最好此时浮筒部分浸没。

b.以当前PV单位输入外部测量的液位。

标定完成，回路返回到自动控制。

3.1.5调整PV零位

此方法可把偏置加到液位上，使被测液位反映绝对的液位。

如下图，若浮筒底上方4英尺，则应当输入一个偏置值4。

使得由PV指示的液位是从容器底部算起的液位。

由OnlineMenu中选BasicSetup，SensorCalibrate及TrimPVZero。

按照HART通信器上的提示加上一个液位偏置值。

a.调整液位至一个已知位置，最好浮筒部分浸没。

b.以当前PV单位输入外部测量的液位。

液位偏置标注完成。

重新检查上、下限范围值。

3.1.6挂重标定

这方法可用在工作台上的标定。

它允许使用重量而不是用由于液体变化产生浮筒实际的位移来标定扭力管的刚度。

它要求在这方法之前，输入浮筒的信息。

必须能获得相当于液位变化作用于浮筒重力的等量砝码。

若尚未输入浮筒信息，则应输入。

由OnlineMenu中选DetailedSetup，Sensor与Displacer及DisplacerInfo。

按照HART通信器上的提示输入浮筒的信息。

要开始重量法标定，由OnlineMenu中选BasicSetup，SensorCalibrate，重量法标定WeightBasedCal。

按照HART通信器上的提示标定传感器：

（1）动进入手柄至锁定位置以露出进入孔。

按手柄背面，然后朝设备的前面滑动手柄。

一定要确保锁定手柄落入定位槽。

对液位测量应用，跳过第2步与第3步。

（2）界面或密度测量，输入较轻液体的比重。

（3）对界面或密度测量，输入较重液体的比重。

（4）将近似等于提示上指示的重量的砝码放在浮筒杆上。

这是相当于其最低液位时的浮筒重量，或浮筒悬浮在比重较小的液体中。

（5）输入悬挂在浮筒杆上的砝码的实际值。

（6）若控制器早已耦合到传感器上，跳过第7步。

（7）穿过进入孔插入一个10mm深凹面的套筒扳手，并直朝扭力管轴夹钳螺母，上紧夹钳螺母至最大力矩18磅.英寸（2.1牛顿.米）。

（8）滑动进入手柄至放开位置。

按压手背背面，然后朝设备后部滑动手柄。

一定要确保锁定手柄落入定位槽。

（9）将近似等于提示的重量砝码放在浮筒杆上。

这是相当于当液体处于其最高位时的浮筒重量或浮筒悬浮于比重较大的液体中。

（10）输入悬挂在浮筒杆上的砝码的实际值。

至此传感器标定完毕。

3.2按比例数—模（D/A）调整

此方法可调整数—模（D/A）输出确切等于4至20mA或调整输出至具体的范围。

由OnlineMenu中选Diag/ServiceCalibration及按比例数—模调整ScaledD/ATime。

按HART通信器上的提示调整数—模输出：

（1）输出由4至20mA按比例调整吗？

回答是肯定的，选择继续进行Proceed并转到底5步。

若回答否定，选择改变Change并继续进行第2步。

（2）输入刻度盘的低输出值。

（3）输入刻度盘的高输出值。

（4）若高、低输出值是正确的，选择Proceed并继续进行第5步。

若不正确，选择Change并回到第2步。

（5）在端子盒的测试接线上跨接一个参考电表。

（6）HART通信器命令控制器设定其输出至4mA或低的输出值。

（7）输入参考电表上的读数。

（8）若参考电表读数等于4mA或低的输出值，选择Yes并继续到第9步。

若与此相反，选择NO并返回到第3步。

（9）HART通信器命令控制器设定其输出至20mA或高的输出值。

（10）输入参考电表上的读数。

（11）若参考电表读数等于20mA或高的输出值，选择YES并继续到第12步。

若与此相反选择NO并返回到第10步。

（12）HART通信器命令控制器将其输出设定成原来的值。

3.3温度标定

此方法可使您显示由仪表测量的温度。

你可由此调整温度读数使其符合实际的读数。

OnlineMenu选择Diag/Service，Calibration及温度标定TempCalibrate。

按照HART通信器上的显示调整温度读数：

（1）显示温度读数

——要显示过程温度读数，选择ProcessTemp。

——要显示电子线路温度读数，选择ElectTemp。

（2）看到温度读数后，按退出Exit。

（3）需要时，调整温度读数：

——要调整过程温度读数，选择ProcTempOffset。

——要调整电子线路温度读数，选择ElectTempOffset。

（4）输入在第2步看到的读数与实际读数之间的差值。

3.4测量密度

若控制器与测量室已标定好，可令智能液位控制器测量尚不知道的液体密度，应能操纵液位及从外部测量，使控制器能够测量密度。

要测量密度，从OnlineMenu选择DetailedSetup，Sensor及MeasureSpecGo。

按照HART通信器上的提示及下列方法测量密度：

（1）设定控制回路为手动控制

（2）调整液位使浮筒部分浸没

（3）以工程单位输入外部测量的液位

在HART通信器上按OK（F4）后，控制器便开始计算密度。

然后可选用该值，作为所有液位测量的密度。

若选择No，控制器就使用在“PV设置”下输入的比重表中的值。

（4）当结束了密度测量时，控制回路要返回到自动控制状态。

3.5趋势跟踪

DLC3000系列智能液位控制器至多可储存所选变量的5个采样数据，此趋势跟踪信息可经HART协议通信传达到HART协议的控制系统。

要设立控制器的趋势跟踪，有OnlineMenu选择DetailedSetup及趋势跟踪Trending。

按照HART通信器上的提示指定要趋势踊跃的变量、采样速率以及令通信器显示趋势值。

TrendVar——允许选择趋势跟踪的变量，PV、过程温度或电子线路的温度。

Off关闭趋势跟踪功能。

趋势跟踪间隔——允许选择控制器应以多快的频率采样与储存所选择的趋势跟踪变量。

输入0.2与10.0秒之间的采样间隔。

ReadTrend——允许在HART通信器的显示屏上查看5个最近的采样数据。

5个采样值与采样号在一起显示，较小的采样号包含最老的采样值。

当结束查看显示的采样值时，在HART通信器上按OK（F4）以查看下一个采样数据。

按中止ABORT（F3）退出该显示屏幕。

4．查看

4.1查看过程变量信息

要查看过程变量与相应的范围，由OnlineMenu选择ProcessVariables。

按照HART通信器上的屏幕的提示，查看过程变量（液位、界位或密度），电子线路温度或PV范围。

PV——表明测量类型、液位、界面（两种不同密度液体的界面）、或密度（测量液体密度）。

显示与测量的过程变量取决于“PV设置”下“PVis”登录的变量名称。

ElectTemp——表明“PV设置”、“Tempunits”下指定的单位表示的电子线路温度。

PVRange——显示过程变量的上范围值与下范围值。

4.2查看输出信息

要查看模拟输出变量，由OnlineMenu选择DetailedSetup，OutputCondition及模拟输出量AnalogOutput。

按照HART通信器屏幕的提示，查看过程变量（液位、界面或密度），模拟量输出，百分数范围或报警跳线。

PV——表明测量类型、液位、界面、或密度。

显示与测量的过程变量取决于“PV设置”下“PVis”登录的变量名称。

AO——表明以毫安表示的仪表当前模拟量输出值。

%Range——表明以下范围值与上范围值之间量程的百分数表示的当前过程变量。

AlarmJumper——显示高电流或低电流的硬件报警跳线的位置。

4.3查看设备

每台控制器有一个唯一的设备标识符（ID）。

设备ID提供额外的安全保障，以防止仪表接受针对其他仪表的命令。

要查看设备ID，从OnlineMenu选择DetailedSetupDeviceInformation及DeviceID。

4.4查看硬件报警

要查看硬件报警信息，由OlineMenu选择Diag/Service及硬件报警HardwareAlarms。

按照HART通信器屏幕上的提示查看下列信息组的信息：

AlarmJumper，NVM（非挥发性存储器），FreeTime，LeverSnsrDrive（液位传感器驱动信号）及A/DTTInput（模/数扭力管输入）。

AlarmJumper——显示高电流或低电流的硬件报警跳线的位置。

NVM——显示当前尚余下的写NVM的数值。

NVM中存储的是设置信息。

若NVM写入过量，请检查确保控制系统没有不必要地写入NVM。

当数值到零时，将使NVM写限状态位设置成1并仍将是1。

FreeTime——显示自由时限的当前值。

读取该信息组将清除状态字中自由时限超出位。

LevelSnsrDrive——显示液位传感器驱动信号的当前值及报警状态。

若满足报警条件，本仪表迫使电流改变到指定的报警值并在状态信息组里确立现场设备出故障状态。

A/DTTInput——显示模/数扭力管输入A/DTorqueTubeInput当前值及报警状态。

若输入超出硬编码限以上或以下，则扭力管模/数输入故障TorqueTubeA/DInputFailed状态位就设置成1。

4.5查看控制器状态

要查看控制器状态，由OnlineMenu选择Diag/Service测试设备TestDevice，状态Status，下面叙述控制器状态菜单的各种显示。

4.5.1扭力管模/数输入故障TorqueTubeA/DInputFailed

当此故障发生时，表明扭力管位置读数已超过硬编码限以上或以下。

当此故障发生时，本控制器迫使输出电流改变到由报警跳线确定的报警值。

若出现此状态信息，请尝试再耦合联接控制器以清除故障。

若没有清除掉，请厂家联系。

4.5.2霍尔电流读回限出故障[HallCurrentReadbackLimitFailed]

当此故障发生时，表明霍尔电流读回值已超出硬编码限以上或以下。

当此故障发生时，控制器迫使输出电流改变到又报警跳线确定的报警值。

此状态典型地指明有一个机械故障。

若出现此状态信息，请尝试上下改变控制器的供电，看是否能清除它。

若不能消除，请与厂家联系。

4.5.3参考电压限出故障[ReferenceVoltageLimitFailed]

当此故障发生时，表明模/数转换器的参考电压读数已超出硬编码限以下或以上。

当此故障发生时，控制器迫使输出电流改变到又报警跳线确定的报警值。

若出现此状态信息，请尝试上下改变控制器的供电，看是否能清除它。

若不能消除，请更换电子模块。

4.5.4NVM写限超出[NVMWriteLimitExceeded]

当此故障发生时，表明写至NVM的写数已超过硬编码限。

若出现此状态信息，请尝试上下改变控制器的供电，看是否能清除它。

若不能消除，请更换电子模块。

4.5.5自由时间限超出[FreeTimeLimitExceeded]

当此故障发生时，表明此控制器已通不过自由时间检查测试及不能维持执行周期。

4.5.6过程温度传感器出故障[ProcessTemperatureSensorFailed]

当此故障发生时，表明过程温度传感器（RTD）读数已超过硬编码限（〈10欧姆或〉320欧姆）若出现此状态信息，则重新安装过程温度传感器。

不论故障何时发生，下列状态信息始终出现，您无需访问任何具体的在线菜单项目去看它们。

4.5.7现场设备出现故障[FieldDeviceMalfunction]

当故障发生时，表明自检期间曾发生一个错误。

4.5.8变量模拟量输出保值[PrimatyVariableAnalogOutputFixed]

发生时，表明主变量的模拟与数字量输出维持在所要求的值。

它们将不响应被检测的过程。

4.5.9主变量模拟量输出饱和[PrimatyVariableAnalogOutputSaturated]

发生时，表明主变量的模拟量与数字量输出超出它们的限度，不再代表真实的应用过程。

4.5.10非主变量超限[Non-primaryVariableOutofLimis]

发生时，表明一个传感器所检测的过程是在该设备操作限之外，而不是主变量的过程。

这表明正在发生温度报警。

4.5.11主变量超限[PrimaryVariableOutofLimis]

发生时，表明主变量的传感器所检测的过程是在设备操作限之外。

5.维修

5.1诊断信息

诊断信息，除输出信息外，LCD显示器显示智能液位控制器排除故障诊断的编写信息，为容纳两字长的信息，该显示在第一与第二个字之间交替出现。

显示器在过程变量与过程变量单位线上同时显示信息。

在过程变量线上的信息指的是设备的一般状况，而在过程变量单位线上的信息指的是造成这种状况的具体原因，每个诊断信息的描述如下：

[BLANK]——若显示器看来不运行，请确实肯定智能液位控制器已将LCD组态。

若显示器安装MeterInstalled选项选择为“NotInstalled”，则显示器将不运行。

要检查这项功能，将HART通信器连到智能液位控制器并接通电源。

由OnlineMenu选择DetailedSetup，OutputCondition，LCDMeter及MeterInstalled。

[HDWRFALL]——此信息表明下列两个状况之一发生了：

——智能液位控制器在试图储存信息时经历里电子线路模块的故障。

——智能液位控制器自检出故障。

若诊断表明电子线路出故障，则用新的模块取代它。

[OFLOW]——在设立显示器时组态的十进制小数点位置同显示器显示的数值不一致。

5.2硬件诊断

尽管在HART通信器显示屏上没有诊断信息，若怀疑有故障，请按照“故障排除表”叙述的方法检验智能液位控制器硬件和过程接线是否处在良好运转状态。

对4个主要现象中的每一个，都给出了解决问题的具体建议，一定要总是首先处理最可能与最容易检查的状况。

5.3测试端子

可用端子盒里的测试Test接线来测量1欧姆电阻上的回路电流。

5.4从浮筒测量室上拆卸智能液位控制器

由于智能液位控制器是标准化的设计，对智能液位控制器的多数维护与维修可就地进行而无需把他从浮筒测量室上拆下。

然而，若需要更换浮筒测量室或其壳体内的零部件及更换控制器配件或者进行台架式试验维修，则请执行下列步骤从浮筒测量室上拆卸智能液位控制器。

（1）松开端子盒组件中的固定螺钉使盖子从端子盒旋开。

（2）拆下盖子后，请记下现场线路接线的位置并从线路端子上拆开现场线路。

（3）滑动传感器壳体底部的进入手柄到锁定的位置以露出进入孔。

按压手柄背面，然后朝该设备的前面滑动手柄。

要确实使锁定手柄落入定位槽。

（4）用一把凹面10mm深的套筒扳手穿过进入孔，松开轴夹钳。

（5）从安装柱头螺栓上松开并拆下六角螺母。

（6）把智能液位控制器小心地直线拉出传感器扭力管。

故障排除表

现象

可能原因

纠正错误

控制器与HART通信器不通信

回路线路

1.检查储存于您的HART通信器中控制器设备描述的版本等级。

通信器应有设备描述版本Rev.1。

2.检查在供电源与HART通信器之间接线电阻是否不低于250欧姆。

3.检查智能液位控制器的电压是否足够。

若HART通信器连上，且回路中确有250欧姆电阻，则智能液位控制器要求在其端子上至少有12伏才能进行数字通信及在3.70至22.5mA整个操作范围内进行操作。

4.检查是否有间歇短路，开路及多点接地。

高输出

过程变量

报警

1.检查过程变量是否超出范围。

回路线路

1.检查是否有脏的或有毛病的端子，互连的针脚或座。

电源

1.检查在智能液位控制器端子上的电源电压。

它应当是12.0至30V直流电（在3.70至22.5mA整个操作范围内）

电子线路组件

1.连上HART通信器并选择测试设备TestDevice（4.5）以隔离模块的故障。

2.连上HART通信器并检查传感器上、下限以确保标定调整是在传感器范围内

输出飘忽不定

回路线路

1.检查给智能液位控制器的电压是否足够。

在3.70至22.5mA整个操作范围内，在智能液位控制器端子上的电压应当是12.0至30V直流电。

2.检查是否有间歇短路、开路几多点接地。

3.连上HART通信器并选择回路测试LoopTest以产生4毫安、20毫安与用户选择的毫安值的信号

电子线路组件

1.连上HART通信器并选择TestDevice（4.5）以隔离模块的故障

低输出或无输出

回路线路

1.检查给智能液位控制器的电压是否足够。

在3.70至22.5mA整个操作范围内，在智能液位控制器端子上的电压应当是12.0至30V直流电。

2.检查是否有短路或多点接地。

3.检查在信号端极性是否正确。

4.检查回路阻扰。

5.连上HART通信器并进行回路测试。

6.检查线路绝缘以及发现可能的对地短路。

电子线路组件

1.连上HART通信器并检查传感器的上、下限，以确保标定是在传感器的范围内。

2.连上HART通信器并选择TestDecice（4.5）以隔离模块的故障