智能雷达液位计操作手册.docx

1、智能雷达液位计操作手册873智能雷达液位计操作手册（973智能雷达液位计的操作，与873智能雷达液位计完全相同，本手册可供973雷达液位计的用户使用）前言：873智能雷达液位计是一种用雷达技术进行液位测量的精密仪表。以下内容涉及到对873智能雷达液位计基本功能的调试、使用和日常维护的指导。一些选项的功能比如液位报警、标定针补偿、温度测量、模拟输出和压力测量等会在其他的说明手册里进行描述。法律问题873智能雷达液位计的机械和电器安装必须由拥有在危险地区安装防爆设备知识和训练的人员来实施。以下全部说明内容的版权属于荷兰恩拉福有限公司。荷兰恩拉福有限公司对于由下列内容所造成的人身伤害和设备损失不服责

2、任： 没有按照说明进行操作 进行了说明中没有提到的操作 没有按照规定实施个人安全保护措施，没有采用安全操作所需要的设备和工具。电磁兼容性873智能雷达液位计符合以下的电磁兼容性标准：EN 50081-2 Generic Emission StandardEN 50082-2 Generic Immunity Standard如果您有任何的疑问，请随时和荷兰恩拉福有限公司联系，也可以和恩拉福在全球的任何代表处联系。1. 简介恩拉福873智能雷达液位计是一种使用雷达技术探测液位的精密液位计。这种仪表能够长时间保持很高的液位测量精度，同时非常的可靠，不受环境变化的影响。873雷达液位计带有4个可编程

3、的液位报警，同时还可以提供自诊断信息。这些信息都可以显示在表头的显示器上，也可以显示在手操器上，或者远传到控制室在上位机上显示。873雷达液位计可以安装MPU选项板，用于输出420mA模拟信号，这样873可以被连接到控制系统当中或者和模拟记录设备连接在一起。873雷达液位计还可以通过配备TPU-2或者HSU选项板接入点温度计测量点温度。873雷达液位计通过配备MPU, HPU或者OPU选项板连接多点温度计，通过多点温度计准确测量产品的平均温度和罐内气相的平均温度。Honeywell ST3000系列压力变送器可以通过OPU选项板连接到液位计，通过HPU或者HSU选项板，所有支持HART协议的压

4、力变送器或者水探头都可以接入到液位计。1.1. 测量原理雷达液位计是通过发射频率高达10GHz的高频电磁波来检测液位的。电磁波发射到罐中，被产品的表面反射回液位计。众所周知，真空中电磁波的传播速度是光速，但是液位的准确测量不能依靠测量传播的时间差，我们测量的是反射波和发射波之间的相位差。电磁波在空中传播的距离可以通过对相位差的计算而获得。这种测量的原理称为合成脉冲雷达（Synthesized Pulse Radar, SPR）。873智能雷达液位计通过安装在罐顶的天线单元来产生电磁波。电磁波通过罐分离器的引导，进入雷达天线。雷达天线对电磁波进行整形，然后发射到罐中。从液面反射的回来的电磁波被同

5、一个雷达天线接受到。天线单元内部的电子线路会同时测量发射合接受到的信号。在经过处理之后，数字信号被传送到控制单元。控制单元把测量到的距离转换成实尺或者是空尺，并且上传到现场总线等通讯网络中去。1.2. 雷达的配置873智能雷达液位计包含2个部分： 控制单元 天线单元天线单元通过罐分离器和雷达天线耦合在一起。罐分离器把罐内的环境和天线单元的电器室完全分隔开。根据不同的应用环境，使用不同的天线和罐分离器。天线单元和控制单元是通用部件；它们可以适用于除了高压天线之外的所有其他天线。Item Description Item Description 1 控制单元 3 罐分离器 2 天线单元 4 雷达天

6、线 对于雷达液位测量，可以分成3种情况： 拱顶罐，（Fixed roof tanks） 装有导向管的（内浮顶）罐，（Stilling well tanks） 球罐（高压应用），(High pressure application)图1.2给出了在不同的罐种上的安装方式。1.3. 可选功能我们通过给控制单元增加TPU-2, MPU, HPU, OPU或者HSU选项板可以实现可选功能。液位报警继电器是在APU（天线处理单元）上实现的。所有这些电路板都在控制单元中。1.4. 远程监控操作人员可以通过类似Entis Plus 的库存管理软件来实现对873智能雷达液位计的远程监控。通过877FDI现场显

7、示控制单元和878CPI操作室控制显示单元实现远程显示。1.5. 证书恩拉福873智能雷达液位计是一种防爆仪表，该仪表的设计是完全依据CENELEC, Factory Mutual和其他的防爆标准的。仪表的测量性能和数据处理协议完全符合W&M的要求。2. 安全2.1. 873智能雷达液位计的安全问题873智能雷达液位计的外壳具有以下的防爆等级： II 1/2 G EEx de ib/ia IIB T6; KEMA 02ATEX2301 X, certified by KEMA, Netherlands. Class I, Division 1, Groups B, C & D accordin

8、g to ANSI/NFPA, certified by Factory Mutual Research Company (FM no.: 2Z5A6.AE). 雷达液位计的天线单元和控制单元都可以配备密封装置，防止未授权的打开和操作。操作人员可以通过847PET手操器对873智能雷达液位计实施编程，该手操器具有本安防爆认证，它通过红外线和液位计相连接。注意：873智能雷达液位计是一种带有本安输出线路的防爆仪表。任何对电路的修改必须由恩拉福公司授权的人员来完成，否则可能失去相应的认证。雷达天线所发射的电磁波强度远远低于人体可以接受的安全程度。根据不同的天线，最大的发生功率小于0.03mW/cm

9、2。2.2. 个人安全安装873智能雷达液位计的工作人员必须拥有在危险地区安装设备的基本技能和训练。当873智能雷达液位计被安装在危险区域时，操作人员必须严格按照当地的法律和规定实施操作和安装。2.3. 安全协定“警告”、“小心”和“注意”在这本安装指南中被用来提醒读者注意。3. 调试3.1. 在调试前的检查在873智能雷达液位计安装完以后，实施以下的检查： 检查控制单元中的电压选择开关选择了正确的电压 检查所有电缆的连接是否正确 检查说有的接地连接都是否正确 检查所有没有使用的电缆接口是否已经用合适的堵头堵上。 检查所有的外壳和盖子在通电前都是否已经关紧，注意检查O形圈和密封脂3.2. 87

10、3智能雷达编程的介绍代码（Item）的概念873智能雷达是一种可以在现场调试的多处理器仪表。也就是说这种仪表可以完全在现场，或者在控制室里实施编程，完全无需打开仪表外壳。所有的参数、设定都可以用手操器或者控制室远程通过我们所称的“代码”来实施设定。总共有3种不同的代码：代码的种类 描述这种代码会命令液位计实施某种操作比如: EX(exit)，在EX代码之后，液位计会实施初始化，修改过的NOVRAM参数也被激活。命令 这种代码可以从液位计获取测量到的数据值或者设定值。比如: JS代码会返回XPU-2板上的跳线设定值。某些数据是只读的。 数据读取所有需要在失电以后需要保存的程序参数都会保存在NOV

11、RAM里面。NOVRAM是一种非挥发性随机存储介质，无需使用电池。 NOVRAM 设定 储存在NOVRAM里面的参数都可以通过密码来保护，或者通过W&M跳线来保护。（图3.1）NOVRAM里面所有的代码根据重要性都可以得到保护。保护级别2由2级密码（W2）来保护，保护级别1由1级密码（W1）来保护。如果NOVRAM是由W&M的跳线来保护的话，所有的2级数据都不能修改，除非打开液位计。大部分的数据读取和命令代码都是非保护的。保护级别1该级别可以对与测量无直接关系的代码实施修改，比如高液位报警（HA），罐身份（TI）等等，该级别受到1级密码的保护。操作员只需要输入1级密码就可以修改这些数据了，格式

12、是W1=XXXXXX，W1指1级密码。1级密码可以用XPU-2板上的跳线实施保护。保护级别2所有会影响液位测量和通讯的NOVRAM 代码都受到本级别的保护，比如参考液位（RL）或者通讯地址（TA）等。只有在输入2级密码以后才可以对这些数据实施修改。格式是W2=XXXXXX，W2指2级密码。其他的与测量相关的代码比如温度等都可以由保护级别2来保护。2级密码可以用XPU-2板上的跳线实施保护。在保护级别2下面，所有属于保护级别1的代码都可以修改。图3.1显示了在XPU-2板上面的跳线位置。下面给出的表格表明了XPU-2跳线的功能：跳线功能位置 “0”位置 “1”J1读1级密码没有保护得到保护J2读

13、2级密码没有保护得到保护J3W&M 保护取消启动J4 J6没有功能xx索引代码（Indexed item）通常情况下，代码都只有一个设定值（比如 HA+026.0000）。索引代码包含不止一个的设定值（元素 ，element）。比如：代码OS（障碍区起始位置）。代码OS有10个元素，这10个元素与10个可编程障碍区相关联。OS OS OS OS OS OS OS OS OS OS element 0 element 1 element 2 element 3 element 4 element 5 element 6 element 7 element 8 element 9 索引代码需要用双

14、字符代码名来读取，后面跟元素号和所读取的元素数量，用点来分隔。XX.n.i 其中: XX = 双字符代码名称 n =元素号码 (从0开始) i =元素的数量 (可以是1或者更多, 但是最大是9) 比如：OS.0.1 读取第一个障碍区的起始位置；OS.1.1=+012.3400 输入第二个障碍区的起始位置；注意：尽管同时可以对多个元素实施编程，但是我们不建议您这么做。为了防止操作错误，最好一次编辑一个。3.3. 对液位计实施编程873智能雷达液位计在出厂前就已经进行了必要的编程。根据不同的应用场合，表内的一些参数需要进行额外的设定。注意：以下内容描述的是873智能雷达液位计的一些基本应用内容。有

15、关可选功能/选项板功能比如：液位报警继电器输出、标定针补偿、单点温度测量、平均温度测量、模拟量输出和混合测量法等，请参考相关的说明书。第一步：收集有关的数据（比如雷达的安装位置高度、最大安全液位高度、报警设置等），最好记录在纸上。可以使用随雷达一起发货到的“Commissioning form 873 SmartRadar”表格。第二步：开始编辑相关参数，核对标准情况下液位计除了可选功能以外的所有代码（包括液位起始点、区域/门限值、报警设置和显示控制）。第三步：查看液位计的具体型号，确定液位计选择安装了哪些可选功能，然后对这些选项功能代码进行编辑。以下内容将讲述调试873智能雷达液位计的必须步

16、骤。调试过程被分为一下的步骤：Step 1选择数字格式和小数点Step 2液位起始Step 3液位检查Step 4区域和门限Step 5液位报警设定Step 6空尺读数Step 7显示控制和密码保护Step 8可选功能（参考可选功能的相关手册）3.3.1. 选择数字格式和小数点当有一个或者多个数字格式代码被修改后，所有相关的数字格式都会发生变化，所有的数字都会自动转换为新的格式。十进制分隔符也是一样的。873智能雷达液位计可以接受用户所希望的各种数字格式，只需要编辑LD代码（以及其他的数字格式代码）就可以了。代码 名称 描述 W2= 保护级别2 输入保护级别2密码 (默认初始密码: ENRAF

17、2) LD= 液位尺寸格式 选择和转换液位尺寸格式。这个代码包含一个字母，这个字母可以是： M: 米; 格式: 正负号X X X . X X X X F: 英尺; 格式: 正负号X X X X . X X X I : 英寸; 格式: 正负号X X X X X . X X P: 分数; 格式: 正负号X X X X XX DP= 小数点 代码DP(小数点) 可以是: . :点 或者 , : 逗号. EX Exit 推出保护级别 标准格式：有两种数字有标准格式。 标准浮点数格式正负号 . M M M M M M M M E 标记 PP 标书乘数格式正负号X X X X . X其中：M= 小数尾数P

18、 = 指数X= 十进制数3.3.2. 初始液位请参考图3.2的初始液位参数如果只需要没有任何修正的液位值，仅仅需要编辑以下的代码参数。如果是配备了导向管的873雷达液位计，必须先编辑BD代码。除此之外只需从OM代码开始。代码名称描述 W2= 保护级别2 输入2级密码，进入保护级别2以修改收保护的参数 BD= 导向管直径浮点数格式; 单位: 米. 这个代码包含了导向管的直径(仅仅当该雷达安装在导向管上才有用)。 OM= 雷达工作模式 这个代码包含一个字符，该字符代表雷达的工作模式，雷达工作模式由雷达天线的种类所决定。F 自由空间（无导向管）测量; S 有导向管测量; PR= 雷达位置 格式由代码

19、LD决定。 该代码代表从安装法兰底部到罐底零位捡尺板的距离。如果没有准确数值的话，可以稍微估计一个值，误差不要超过1米（3英尺）。当设定雷达的参考液位时，该值将会被覆盖。 SF= 最大安全液位高度 格式由代码LD决定。液位计会依据这个值来检查最高量程是否有效。如果出现冲突的话，会给出错误报警（错误代码：07901）。4V=液位计算精度开关 仅当 AdvancedDSP 软件开启时有效，(使用APU A2.0或者更高版本)。这个代码包含10个位置。第7个位置可以启动或者关闭 AdvancedDSP功能： F 启动 AdvancedDSP 液位计算 - 关闭 AdvancedDSP 液位计算 当需

20、要远传数据给上位系统或者显示器的话，代码TA和TI就需要编辑。同时需要检查代码GT和TS是否设定正确。TA= 数据传输地址 通讯地址表明了该液位计在恩拉福现场总线上的身份。所有的仪表在2线制的总线上都有唯一的地址，因此每台表的代码TA都必须不同。 当把液位计连接到858 CIU时，请注意每台858 CIU都有3条总线，拥有以下的地址：CIU 总线通讯地址(TA)TL 100 -29TL 230 -59TL 360 -99TI= 罐身份 6个字符，可以把罐的名称输入TI，但是不允许空格GT= 仪表种类 1个字符. GT代表了仪表的种类。对873，GT =B。TS= 通讯速度 TS=1200 (默

21、认) 或者 TS=2400 波特率（baud）。EX Exit 在执行推出命令后，873雷达液位计会进行软件重启，之后退出保护级别。 举例：罐102装有8”的导向管，导向管法兰的高度是18.965米。最大安全液位高度是17.5米。液位计连接到CIU总线TL1上，地址是02。液位值格式是米。液位计应该按照下面的内容来设置。代码 (+ 设定) 描述 W2=ENRAF2 进入保护级别2 (ENRAF2 是默认的2级密码)。 BD=+.20240000E+00 8导向管的内径, Sch 40 管应该是 202.4 毫米。OM=S 检查代码OM是否已经设定为导向管模式。PR=+018.9650 安装法兰

22、的高度是 18.965 米。 SF=+017.5000 最大安全液位高度是 17.5 米. 4V= - - - S - - F - - - 第7为的字母“F”启动了AdvancedDSP功能。TA=02 通讯地址是02. TI=TK-102 罐的名称 GT 检查这个代码是否正确，不正确就进行修改。TS 检查这个代码是否正确，不正确就进行修改。EX 退出保护级别2。 3.3.3. 液位检查请参考图3.2。检查是否有有效的读数。只要没有错误报警，哪怕液位值是错误的也没有问题。通常会有两种错误报警。1) 液位读数为999999999，同时液位状态为FL。 检查错误查询代码EE（是一个索引代码！）。如

23、果EE显示07901，那么代表安全液位高度设定了太高。读取“天线最小空距”（代码AU），必须符合这个公式：SF+AUPR。要么是PR不正确，要么就是SF太大了。2) 如果有“警告”代码出现，检查警告查询代码WC（也是索引代码）。如果WC读数为07000，表明反射波的强度不够大，波峰低于门限设定值。解决的方法就是降低产品区的门限值（或者其他存在反射波峰的区域的门限值）。可以参考后面的讲述区域和门限值的章节。代码 名称 描述 W2= 保护级别2 进入保护级别2 (ENRAF2 是默认的2级密码)。RL= 参考液位 格式由LD决定。参考液位是罐内的真实液位，通过人工捡尺来获得。 EX 退出 在这个命

24、令之后，代码RL内的真实液位被写入NOVRAM里面。在此以后，RL值会被AR命令所使用。 W2= 保护级别2 进入保护级别2 (ENRAF2 是默认的2级密码)。CM 调试模式进入调试模式来接受参考液位。 AR 接受参考液位在这个命令后，液位计接受参考液位值并重新计算雷达位置（PR）。在XPU-2板用EX命令重启后，就可以读取液位了。 EX 退出 退出保护级别。在此以后，液位计在RL代码后，控制单元会显示参考液位值。3.3.4. 区域和门限设定罐高被分成3个区域：天线区（Antenna Zone），产品区（Product Zone）和罐底区（Bottom Zone）。另外，可以编辑10个障碍区

25、（Obstruction）。请注意，图3.3中的X轴代表空尺。X轴的零点代表“雷达零点”。相对罐底来说，这就是雷达安装短管的高度（代码PR；雷达位置）。注意任何在“天线最小空尺区”的反射都会被忽略。因此，最大安全液位高度必须在此区域外。雷达天线位于天线最小空尺区域内。在这个区域内，在距离雷达面0.5到2米距离内从雷达的反射会降低到几乎是0（取决于不同的天线种类）。图3.4显示了所称的反射图。反射图可以用恩拉福调试软件“ENSITE”来制作。天线区的范围（代码AZ）覆盖了天线反射存在但是很弱的区域。在这个区域只有当反射信号大于天线区门限值时，才能检测到液位反射。所有在天线区的天线反射都必须低于天

26、线区的门限值。天线区没有必要扩展，除非天线反射完全是0；并且仅当有更高的反射被覆盖了，比如那些可能出现在产品区的反射。请参考图3.4的例子。在天线区和罐底区的是“产品区”。产品区的门限值可以用代码ZP来设定。罐底区从产品区开始直至量程极限，具有固定的0.3米的长度。在默认情况下，罐底区是根据罐底零点设定的。通过调节罐底区偏移量（代码BZ），可以在罐底零点（Tank Zero）和罐底（Tank Bottom）间调节罐底区。如果罐是空的，那么罐底会产生一个处于罐底区的反射。然而，当液位很低时，液面反射就可能进入了罐底区，此时罐底门限值必须足够低从而检测到较低的液面反射（否则液面反射信号会被滤除）。

27、根据不同的处理程序，液位计会选择天线最先接受到的反射信号作为液位值，而不是最强的信号（很有可能是由罐底所造成的）。更改上述区域和门限值的操作必须在反射图的基础上完成。反射图的制作请参考ENSITE软件的相关具体说明。较低的液位反射问题可以通过降低产品门限值来解决，同时过强的天线反射则可以通过延长天线区和/或者调节天线区门限值来解决。在调试873智能雷达液位计时使用反射图是一件非常常见的事情，调节区域长度和门限值同样也是很常见的。代码 名称 描述 W2= 保护级别2 进入保护级别2 AZ= 天线区长度 格式由代码LD决定。如果需要的话，天线区的长度可以调节。BZ= 罐底区偏移量 格式由代码LD决

28、定。 在默认状态下，罐底区从罐底0位开始向上0.3米。代码BZ用于设定这个起始位置。如果不知道准确的罐底位置的话，请不要对其进行修改。ZA= 天线区门限值 格式为标准乘数格式（单位分贝，dB）。如果需要的话，天线区的门限值可以用这个代码来修改。请务必把天线区门限值设定为高于天线反射值。ZP= 产品区门限值格式为标准乘数格式（单位分贝，dB）。如果液面反射很弱的话，可以通过调节ZP来降低产品区门限值。建议不要将产品区门限值设置到低于20dB。 ZB= 罐底区门限值格式为标准乘数格式（单位分贝，dB）。门限值必须能够覆盖来自罐底的强反射。通常，在罐空时可以检测到罐底反射值。如果不能清罐的话，把该代

29、码保留在默认值就可以了。 EX 退出 退出保护级别如果在电磁波的传播路径上有障碍物的话，可以使用障碍区来覆盖障碍物的反射。障碍区的位置和门限值可以根据反射图来推断。液位计最多可以记录25个反射波峰的空尺位置和幅值，这些数据储存在代码5D（反射波峰的位置）和5E（反射波峰的幅值）内。图3.5显示了一个大约在8米高度（6.25米空尺位置）的障碍物。液位反射大约在3.8米的高度。在这个例子里面，需要做以下的设定。障碍区从5.95米空尺开始（在障碍物反射前至少0.3米）。障碍区在6.55米空尺结束（至少在障碍物反射后0.3米）。障碍区门限值为35分贝（大约比障碍反射高4分贝）。代码 名称 描述 W2= 保护级别2 进入保护级别