TELEDYNE 3000T中文操作手册Word下载.docx

1、4 操作 4.1 介绍 4.2 使用数据入口和功能按扭 15 4.3 系统功能 16 4.3.1 标定过程中跟踪O2读数 16 4.3.2 设置自动标定 17 4.3.3密码保护 17 4.3.3.1 输入密码 4.3.3.2 安装或修改密码 4.3.4 系统退出 19 4.3.5 系统自检测试 19 4.3.6 版本显示 20 4.3.7 显示负的氧浓度读数 20 4.4 零点和量程标定功能 20 4.4.1 零点标定 20 4.4.1.1 自动模式零点标定 4.4.1.2 手动模式零点标定 4.4.1.3 电池故障4.4.2 量程标定 22 4.4.2.1 自动模式零点标定 4.4.2.2

2、 手动模式零点标定 4.4.3 量程故障 23 4.5 报警功能 234.6 设置量程功能 24 4.6.1 设置模拟输出量程 244.6.2固定设置模拟输出量程 固定量程分析 25 分析功能 25 4.7信号输出 25 5 维护5.1日常维护 27 5.2电池更换 27 5.2.1 储藏和处理更换电池 5.2.2 何时更换电池 5.2.3 取掉微燃料电池 5.2.4 安装新的微燃料电池 28 5.2.5 电池质保5.3 保险更换 5.4 系统自检测试 29 5.5 主要的内部组件 29 5.6 清扫 30 5.7 故障诊断 30 6 附录 A-1 Model 3000TA 的性能 31 介

3、绍1.1 综 述Teledyne 公司的 Model 3000TA 微量氧分析仪是一种基于微处理器的多功能仪器,用于检测各种气体中的ppm级的的氧.本手册介绍了Model 3000TA 安全区使用、平面盘装和/或轨道安装的单元。这些单元适合非危险室内环境使用。1.2 典 型 应 用 Model 3000TA的部分典型应用如下：监测惰性气体保护空气分离和液化化学反应监测半导体制造石化过程控制质量保证气体分析鉴定1.3 分 析 仪 的 主 要 特 性 Model 3000TA分析仪使用简单，其主要特性如下：2行阿拉伯数字显示屏，由微处理器控制，连续提醒或通知操作者能精确地测量从低ppm到25%的氧

4、含量。大而亮的仪表读数。不锈钢电池块专为微量测量设计的先进的微燃料电池，保质期1年，期望使用寿命2年。适用范围广微处理器控制：8位CMOS微处理器，32kB RAM 和128 kB ROM用户可定义的3个输出量程（从0-10ppm到0-250000ppm ），可以满足用户需要。空气可作为氧浓度为20.9%的量程气量程自动切换功能可以根据特定测量要求自动选择合适的量程，手动模式可以使量程固定在用户需要的特定量程上有2个可调的浓度报警和1个系统故障报警开机或需要时可进行自检，可连续监测电源有RS232串行接口，可用于连接计算机或其他数字通讯设备4个模拟信号输出：2个用于测量（0-1Vdc和隔离4-

5、20mA），2个用于量程识别。1.4 型 号 说 明 3000TA: 标准型号 1.5 前 面 板 （操作者界面） 标准型的3000TA装于一个坚固的金属壳内，所有的控制和显示都在前面板上。见图1-1。前面板上有3个仪器操作按钮，1个数字表，1个阿拉伯数字显示和1个可以观察流量计的窗口。 功能键：6个触摸式薄膜开关用于变化执行分析仪的特定功能 * 分析（Analyze） 执行样气氧含量分析 * 系统（System） 执行与系统相关的任务 * 量程标定（Span） 标定分析仪的量程 * 零点标定（Zero） 标定分析仪的零点 * 报警（Alarm） 设置报警点和方式 * 量程（Range） 设置

6、分析仪的3个用户定义量程 数据输出键：6个触摸式薄膜开关用于通过VFD屏幕将数据输入到分析仪 * 左右箭头 在当前 VFD屏幕显示的功能间选择 * 上下箭头 增加或减少当前显示功能的值 * 输入（Enter） 移动VFD屏幕进入下级显示，如果没有下级显示，则返回到分析模式。* 退出（Escape） 移动VFD屏幕退出到上级显示，如果没有上级显示，则返回到分析模式。 数字表头显示：表头显示设备是一个LED设备，生成大而亮的7节数字，在任何光下都可见。它产生0-10000ppm和1-25%的读数显示。在全部分析量程内保持固定的精度，不受量程切换的影响。 字母数字界面屏幕：VFD屏幕是一个方便操作者

7、使用分析仪的界面。它显示数值、选项、和给操作者即时反馈的信息。 流量计：监测流过传感器的气体流量。读数是0.2-2.4标升/分钟（SLPM） Standby键：Standby键关掉显示和输出，但电路仍在工作。注意：如果要仪器完全断电，必须将电源插头拔下。如果底座暴露或门开着，而电源线连接着，务必高度小心避免接触电子电路。 门：位于前面板，可以用工具开锁、打开前面板进入微燃料电池。进入主电路板需要松开后面板螺丝，将单元拿出壳外。1.6 LCD与VFD的识别差异LCD有绿色的背景和黑色的文字。VFD有暗的背景和绿色的文字。VFD需要进行无差别调整。1.7 后面板（设备界面） 后面板如图1-2所示，

8、包括气体和电子连接件，用做外部的进口和出口。选项在图中显示为虚的。连接件概括描述如下，在本手册的安装一章中有详细的描述。 * 电源连接 宽带的交流电源 * 气体进口和出口 一个进口（一定由外部筏控制）和一个废气出口。当选择“C”选项后有3个进口。 * RS232接口 串行数字浓度信号输出和控制输入 * 远程阀 3000TA中仅用来控制外部电磁阀 * 50触点设备界面接口： * 模拟输出 0-1Vdc浓度加0-1Vdc量程识别，和隔离4-20mA dc 加4-20mAdc 量程识别 * 报警连接 2个浓度报警和1个系统报警 * 远程量程/零点标定 数字输入允许外部控制分析仪标定 * 标定触点 通

9、知外部设备，仪器正在被标定，读数不是监测样气。 * 量程识别触点 4个独立、专用的量程继电器触点。低、中、高、标定 * I/O网络 用于局域网的串行数字通讯。用于以后的扩展应用，目前无协议。选项： * 标定气体接口 用于量程气、零点气和样气输入的独立的卡套和内部自动切换气体阀。如果要求高精度的自动标定计时，建议使用外部控制。因为仪器内置的时钟精度为2-3%。每天会有2-3%的标定时刻表的变化。操 作 原 理2.1 介 绍 本分析仪有以下三个系统组成：1、微燃料电池2、样气系统3、电子信号处理、显示和控制样气系统用语接收样气，并将它无污染或不改变组成地输送到分析仪。微燃料电池是一电化学设备，可将

10、样气中的氧含量转换为电流。电子信号处理、显示和控制子系统可简化分析仪的操作，并能精确处理样气数据。微处理器控制所有信号的处理、输入和输出，以及显示功能。2.2 微 燃 料 电 池 传 感 器2.2.1 操 作 原 理 Model 3000T 系列使用的传感器是一微燃料电池，该电池由Teledyne Analytical Instruments公司设计和制造的。为一密封的塑料封装的电化学变送器。微燃料电池的有效元件是一阴极、一阳极和浸泡它们的15%液体KOH电解液。电池将化学反应的能量转换为外部电子电路的一个电流。它的原理类似于一个蓄电池。但是，微燃料电池与蓄电池工作的不同之处在于：蓄电池中，所

11、有的反应物都是在电池内的；而微燃料电池中，其中的一个反应物（氧）来自于设备外部一个被连续分析的样气。因此，微燃料电池是介于蓄电池和一个真正燃料电池之间的。（在一个真正的燃料电池中，所有的反应物储存在设备外。）2.2.2 微 燃 料 电 池 的 结 构 微燃料电池是一圆柱体，直径1 1/4”，高度1 1/4”。它由惰性极强的塑料制成，可以放在任何环境和采样气流中。尽管其一端可以透过样气中的氧，它仍具有良好的密封性。电池的另一端是由两个同心金属圆环组成的触点板，两个圆环与传感器块上的弹簧触点相配，提供与分析仪其他部分间的电路连接。图2-1显示了外部特征。 参见图2-2，微燃料电池的剖视图，显示了以

12、下内部特征电池的顶部是一Teflon的扩散膜，它的厚度是非常精确控制的。扩散膜的下面是氧的传感元件阴极，其表面积大约4cm2。阴极表面镀有惰性金属，阴极上有许多孔以确保上表面被电解液充分浸润。 阳极位于阴极之下。由铅制成，采用了一种可以使最大化数量的金属参与化学反应的专利技术。 在电池的后部，阳极的正下方是一活动的膜，用来适应在电池使用过程中发生的内部体积的变化。这种活动性确保了传感膜保持在它正确的位置上，保证电子输出的稳定。 在阴极上面的扩散膜和阳极下面的后部活动膜之间的空间充满了电解液。阴极和阳极浸泡在这公共池中。它们各自有一个触点与电池底部的触点盘上的外部触点环相连。2.2.3 电 化

13、学 反 应样气通过Teflon膜扩散渗入。样气中的任何氧因发生在阴极表面的下列半反应而消耗：O2 + 2H2O + 4e- 4OH- （阴极）（4个电子与1个氧分子结合，在电解液中水存在的情况下，生成4个氢氧根离子。当氧在阴极消耗的同时，铅在阳极不断地被下列半反应氧化： Pb + 2 OH- Pb2+ + H2O + 2e- （阳极） （被氧化时，每个铅原子失去2个电子。因此需要进行2个上述半反应才可以与1个阴极的半反应保持电子转移的平衡，输出4个电子。 当提供了一个外部电路时，从阳极表面释放的电子就会流向阴极表面。电流与到达阴极的氧的数量成比例。该电流被用来测量混合气体中的氧浓度。燃料电池的

14、全反应是半反应的和，或： 2Pb + O2 2 PbO （该反应在样气中没有可以氧化铅的物质（如溴、碘、氯、氟）存在的情况下成立。 燃料电池的输出受以下因素影响：（1）当时电池中的氧。 （2）储备的阳极材料的数量。 在没有氧的情况下，不产生电流。2.2.4 压 力 的 影 响为了以ppm或百分含量表述混合样气中的氧量，需要使样气在恒定压力下扩散进电池。如果总压力增加，氧通过镀膜扩散到阴极的速率会增加。因此即使样气中的氧浓度没有变化。电子转移、外部电流也会增加。因此，保持在两次标定之间保持燃料电池的样品压力稳定十分重要。2.2.5 标 定 曲 线 如果微燃料电池表面上的样气的压力保持恒定，则该电

15、池的特性是：外部电路中产生的电流与到达阴极的氧分子速率成比例，并且速率与混合样气中氧浓度成正比。换句话说，该电池有一如图2-3所示的线性曲线。测量电路不需要做非线性补偿。 另外，由于在没有氧的情况下，输出为零。该特性曲线非常接近于绝对零（+/-1ppm O2）。在实际应用中，可用调零来补偿电池和电子部分的零点漂移。（在仪器通电时，将自动进行电子调零。2.3 样 气 系 统 样气系统将气体从分析仪的后面板进口引入微燃料电池。操作方式决定引入的是样气还是标气。 Model 3000TA样气系统的设计与制造确保样气的氧含量经过样气系统后不发生变化。样气几乎不会遇到任何死区。这最大限度地减少了驻留气体

16、对微量测量的影响。 标准仪器后面板上的样气系统进口和出口连接管的接头采用1/4”。用于公制系统安装时，需要采用6 mm的管接头。测量池出口处装有流量计，用于监测样气或标气的流量。图2-4为标准型号的管线布局和流程图。图2-5是采样系统的流程图。在标准型号的仪器中，标气（零点气和量程气）可以通过接头从合适的阀门直接接入样气入口。图中阴影部分表示选择了“C”选项后的附加元件。切换阀安装在3000TA-C外壳内，由仪器内部电路控制。2.4 电 子 和 信 号 处 理 Model 3000TA微量氧分析仪使用8031微处理器，有32kB RAM和128kB ROM，用于控制分析仪所有的信号处理、输入/

17、输出和显示功能。系统电源采用通用性的电源模块，与国际性的电源兼容。图2-6显示了电源模块和主电子PC板的位置。 信号处理电路包括微处理器、模/数和数/模转换器。这些板位于箱底的母板上的。前置放大板如图所示安装在母板的顶部。在移去后面板后，可以接触到这些板。图2-7是分析仪电子模块图。 当氧存在时，电池产生一个电流，电流电压转换器将该电流转换成一电压信号，在次级放大器中被放大。 次级放大器也提供氧传感器输出的温度补偿。该放大电路有一安装在微燃料电池区的热敏电阻。热敏电阻通过改变阻值而改变放大器的增益，使其与电池块的温度变化成比例。该变化与由于同一温度变化引起的电池输出的变化成相反的比例。结果产生

18、的一个信号是与温度无关的。从次级放大器出来的输出送到微处理器控制的18字节的模拟/数字转换器中。 来自控制盘的数字浓度信号由微处理器处理，相应的控制信号直接到达显示、报警和通讯接口。同样的数字信息也被送到 一个12字节的数字/模拟转换器，生成4-20mA dc和0-1Vdc浓度模拟信号输出和模拟量程识别输出。 从电源供给来的信号被监测，如果检测到故障，通过微处理传感器激活系统故障报警。安 装Model 3000TA分析仪的安装包括：1、开箱2、安装3、气体管路连接4、电路连接5、安装微燃料电池6、测试系统3.1 开 箱 分析仪起运时是完整的，其中单独包装的某些部件，如保险丝和传感器也是一台完整

19、的仪器上所需的部件。开箱时务必小心，检查是否有损坏的地方，如果有立即向运送方提交报告。3.2 安 装 标准形式采用的是平面盘装方式。图3-1是3000TA标准前面板和安装盘座的说明。有四个安装孔硬框架的每个角有一个孔。本手册后附的图一章中有外部尺寸和安装孔位置距离尺寸。 订购时特殊要求，也可提供一套19” 支架安装盘。支架安装时，1或2台3000系列仪表被平面盘装于支架安装盘中。安装盘尺寸见附录。 所有操作控制键装于控制盘上，控制盘同时是仪表的门，可沿左边打开，进入仪表内部装有的传感器和测池模块。门以弹簧固定，用一工具（宽小于0.18”）按弹簧锁中间的按钮（右上角）可以旋转打开，然后可以用螺丝

20、刀等将门打开至90度角。见图3-2。3.3 后 面 板 连 接图3-3所示为Model 3000TA后面板，上面有气路、电源接头和设备接口。零点气进口和量程气进口不包含在标准型号内，不过可以作为选项另外订购。3.3.1 气 路 连 接 该仪器制造采用的是1/4”管固定器，用于与公制系统连接时建议采用6mm的转换接头。为了达到安全连接：1、将管插入管固定器，用手指拧紧螺丝直到管不随意转动。（手拧后还需旋转1/8圈）2、用一个扳手夹住固定器，另一个扳手将螺丝再拧1-1/4”圈。样气入口：在标准配置中，气体连接有样气入口和排放出口连接。标气必须用“T”接头通过合适的阀门接入样气入口中。进入气体的压力

21、需要合理调节。2-50PSIG的气体压力是可以接受，一旦稳定，将能保证前面板的流量计读数稳定在一可接受的范围内（0.1-2.4SLPM）。对于未增压和非常低压（小于2PSIG）样气，建议采用真空抽取设备。具体情况依赖于应用过程。如果需要更大的流量，以提高响应时间，可以在分析仪入口上游的采样系统中安装旁路。 排放出口：排放口的连接必须同组成气体的危险程度相匹配。查阅本地、市、国家的有关法律条文，将气体排放至合适区域。 零点气入口和量程气入口（选项）：这是添加的入口，用于接入量程气和零点气。内部有电磁阀自动控制在样气和标气之间进行切换。这些阀门完全由3000T电路控制。外部控制只能通过Remote

22、 Cal Input（远程标定输入）控制。参见以下说明。 压力、流量和安全性考虑同上面“样气入口”的规定。3.3.2 电 连 接 从安全连接角度，要确保在正常操作中没有非绝缘线能接触到手指、工具或衣服。使用屏蔽电缆。同时使用接线端子以保证提供优秀的EMI/RFI防护。端子盒必须与电缆屏蔽层连接，并用紧固螺丝与分析仪连接固定。最终是由安装件确保提供足够的EMI/RFI屏蔽连接。3.3.2.1 主 输 入 电 源电源电缆插座和保险盒装于一体。将电源线插入电源电缆插座中。只要仪器与电源相连后，仪器即带电。前面板上的红色开关指示的只是对于显示和输出来说电源是开或关。 电源规格要求是85-250VAC,

23、 47-63Hz。 安装保险：位于电源电缆插座右边的保险盒接受美国或欧洲规格的保险丝。保险插座不使用时用一个跨线替代保险丝。保险丝在工厂里未被安装。安装时要确保装上合适的保险丝。（见第5章，维修中的保险替换）3.3.2.2 50-端子 设 备 接 口 连 接 图3-4显示了设备接口件端子的分布情况。以下排布是观察者面对分析仪后面板时的样子。对应每一输入/输出功能的端子的编号及功能概括见下段。 模拟输出：有4个DC输出信号端子每一输出对应2个端子。极性见表3-1。这些输出是：百分量程的0-1Vdc： 电压随氧的增加线性增长，从0ppm 的0 V 增加到满量程ppm的1V。（满量程=100%可编程

24、量程）量程识别的0-1Vdc： 0.25V = 低量程； 0.5V = 中量程；0.75V = 高量程； 1 V = 空气标定量程。百分量程的4-20mAdc：电流随氧的增加线性增长，从0 ppm 的4 mA增加到满量程ppm的20mA。量程识别的4-20mAdc：8 mA = 低量程； 12 mA = 中量程；16mA = 高量程； 20 mA = 空气标定量程。表3-1：模拟输出接口端子 功能3+ 量程识别，4-20 mA，浮点4- 量程识别，4-20 mA，浮点5+ 百分量程，4-20 mA，浮点6- 百分量程，4-20 mA，浮点8 + 量程识别，0-1 V dc23- 量程识别，0-

25、1 V dc，负接地24+ 百分量程，0-1 V dc7- 百分量程，0-1 V dc，负接地报警继电器：9个报警电路连接端子与内部报警继电器触点相连。每一组3个端子提供一套C型式的继电器触点。每一继电器都有常开和常闭触点连接。触点连接见 表3-2。它们可承受250V下最大3A 的阻性负载。连接件是：限值报警1： 可设定为高报（当浓度高于限值时触发），或低报（当浓度低于限值时触发）。可设定为故障安全或故障非安全可设定为锁定或非锁定可不用（取消）限值报警2：系统报警： 当电路的DC电源不能接收一个或更多的参数时触发。永久设定为故障安全和锁定，不能取消。如果自检失败触发该报警。 （通过按电源按钮断

26、电，再按按钮通电，并按Except System按钮可复位。 更详细的介绍见第4章，4-5节。表3-2：报警继电器触点端子 端子 触点45限值报警1，常闭触点28限值报警1，moving触点46限值报警1，常开触点42限值报警2，常闭触点44 限值报警2，moving触点43限值报警2，常开触点36系统报警，常闭触点20系统报警，moving触点37系统报警，常开触点数字远程标定输入：接收0 V （关）或24 V dc （开）的输入用于远程标定控制。（见下列远程标定协议）见表3-3端子连接：零点： 浮动输入。从+、-端子输入的5-24V输入信号使分析仪进入Zero模式。每个端子都可接地至信号源

27、。完成调零后输入0-1V信号结束Zero模式。一个同步信号必须对应地打开和关闭外部零点气阀。参见远程传感器接头（C选项-内置自动操作阀）量程：从+、-端子输入的5-24V输入信号使分析仪进入Span模式。完成调零后输入0-1V信号结束Span模式。打开和关闭外部量程气阀。标定触点：该继电器触点在分析仪进行量程和零点标定时关闭（见以下远程标定协议）。表3-3：远程标定连接触点 功能 9 + 远程零点11- 远程零点10 + 远程量程12 - 远程量程40标定触点41标定触点远程标定协议：为正确地对至Model 3000TA分析仪的远程标定输入信号进行计时，用户的控制器必须监测CAL CONTACT继电器。 当触点打开时，分析仪正进行分析，选中远程标定输入信号，可以发出调零或调整量程的命令。 当触点闭合时，分析仪正在标定，它会忽略用户发出的标定请求，且不保留该请求。 一旦调零或调整量程的命令被发出并被接受（触点闭合），则释放之。如果