基于HART协议的温压补偿型涡街流量计的设计
涡街流量计测量系统的设计与优化
涡街流量计测量系统的设计与优化涡街流量计作为一种流量测量仪表，在工业生产流程中具有广泛的应用。
涡街流量计测量系统的设计与优化有利于提高流量测量的准确度和稳定性，保证生产流程的顺利进行。
本文将探讨涡街流量计测量系统的设计与优化方案。
一、涡街流量计的原理涡街流量计是利用流体经过涡街时产生的涡街频率与流量成正比的原理进行流量测量的。
涡街流量计的基本构成包括传感器和信号处理单元两部分。
传感器由涡街和传感器体两部分组成，其中涡街是一种铁磁材料制成的叶片，通过流体流过后旋转产生涡街频率；传感器体是由磁电转换器和放大器组成，用于将涡街旋转产生的信号转换为电信号进行处理。
信号处理单元由AD转换器、微处理器、显示装置等组成，主要用于数据的采集、处理和显示。
涡街流量计的原理简单、灵敏度高、精度稳定，被广泛应用于流量测量。
二、涡街流量计测量系统的设计涡街流量计测量系统的设计主要包括选择合适的涡街流量计型号、选取合适的传感器、设计合适的信号处理单元等方面。
需要根据实际需要和流量工况进行选择和设计，可以采用模拟电路、数字电路或混合设计的方法进行系统设计。
选择合适的涡街流量计型号是涡街流量计测量系统设计的第一步。
目前市场上涡街流量计种类繁多，不同型号具有不同的流量范围和测量精度，应根据流量工况和精度要求选择合适的型号。
同时，要考虑涡街流量计的材料、尺寸、电性能等参数，以保证流量计的可靠性和稳定性。
选取合适的传感器是涡街流量计测量系统设计的关键。
传感器的灵敏度和线性度对流量测量准确度和稳定性有很大影响。
传感器可以根据涡街流量计的型号和流量参数选取，应考虑传感器的灵敏度、线性度、动态响应等性能参数。
设计合适的信号处理单元是涡街流量计测量系统设计的关键。
信号处理单元的设计应考虑信号放大、滤波、AD转换、数据处理等方面。
信号处理单元应保证测量数据的准确性和稳定性，并且应具有一定的自适应功能，以适应工作环境的变化。
三、涡街流量计测量系统的优化涡街流量计测量系统优化的目标是提高流量测量的精度和稳定性，降低测量误差和信号干扰。
涡街流量计(设计技术标准)
涡街流量计设计技术标准一、设计方案1、方案：由使用单位填写流量计安装参数表，经使用单位和生产部签字确认，电控部据此选型申报计划。
（见附表1）2、关键控制点：传感器口径选择:（适合DN300以下）主要是对流量下限值进行核算.它应该满足以下条件：1)最小雷诺数不应低于界限雷诺数（Re C＝2×104）和对于应力式VSF在下限流量时旋涡强度应大于传感器旋涡强度的允许值（旋涡强度与升力ρU2成比例关系).2)对于液体还应检查最小工作压力是否高于工作温度下的饱和蒸气压，即是否会产生气穴现象.3）流量测量范围的确定还应检查是否处于仪表的最佳工作范围(即上限流量的1/2～2/3处）。
二、设计标准（一）、选型及注意事项可以从五个方面进行考虑，这五个方面为流量计仪表性能方面、流体特性方面、安装条件方面、环境条件方面和经济因素方面。
五个方面的详细因素如下：1、仪表性能方面：准确度、重复性、线性度、范围度、流量范围、信号输出特性、响应时间、压力损失等；2、流体特性方面：温度、压力、密度、粘度、化学腐蚀、磨蚀性、结垢、混相、相变、电导率、声速、导热系数、比热容，等熵指数；3、安装条件方面：管道布置方向，流动方向,检测件上下游侧直管段长度、管道口径，维修空间、电源、接地、辅助设备(过滤器、消气器)、安装、等；4、环境条件方面：环境温度、湿度、电磁干扰、安全性、防爆、管道振动等;5、经济因素方面：仪表购置费、安装费、运行费、校验费、维修费、仪表使用寿命、备品备件等。
(二)、包含内容一、仪表数据表（见附表2）二、控制方案说明：1、涡街流量计的选用1.1涡街流量计的口径选择涡街流量计的仪表口径及规格选择很重要，它类似于差压流量计节流装置的设计计算，要遵循一些原则进行选择。
仪表口径选择步骤如下。
首先必须明确以下工作参数。
1）流体名称，组分；2）工作状态的最大、常用、最小流量；3)最高、常用、最低工作压力和工作温度；4）工作状态介质的粘度。
温压补偿气体涡轮流量计的工作原理
温压补偿气体涡轮流量计的工作原理
温压补偿气体涡轮流量计的工作原理
温压补偿气体涡轮流量计是气体涡轮流量计中的一种，它作为最通用的流量计具有高精度、重复性好等优点，广泛用于高压、高温、低温及微流量的测量中。
温压补偿气体涡轮流量计的工作原理，温压补偿气体涡轮流量计是一种速度式流量计,它是由涡轮、轴承、前置放大器、显示仪表组成.被测流体冲击涡轮叶片,使涡轮旋转,涡轮的转速随流量的变化而变化,即流量大，涡轮的转速也大, tjyibiao。
cn再经磁电转换装置把涡轮的转速转换为相应频率的电脉冲,经前置放大器放大后,送入显示仪表进行计数和显示，根据单位时间内的脉冲数和累计脉冲数即可求出瞬时流量和累积流量。
当流体沿着管道的轴线方向流动、并冲击涡轮叶片时,流经涡轮变送器的流体体积流量。
温压补偿气体涡轮流量计的硬件电路设计,温压补偿气体涡轮流量计以单片机为控制核心,温压补偿气体涡轮流量计包括流量信号采集模块、温度和压力信号采集模块、键盘以及显示模块5个部分.流量信号采集模块使用温压补偿气体涡轮流量计采集流量信号,经过外围电路处理后送入单片机,测量其频率，用于流量计算;温度和压力采集模块将采集到的温度和压力通过a/d转换后送入单片机，用于气体的密度计算,对气体流量进行补偿;键盘模块实现对仪表参数的设置、各显示内容之间的转换操作;显示模块实现瞬时流量、累积流量、温度和压力的显示.
温压补偿气体涡轮流量计吸取了国内外流量仪表先进技术优化设计，综合了气体力学、流体力学、电磁学等理论而自行研制的集温度、压力、流量传感器和智能流量积算仪于一体的新一代高精度、高可靠性的气体精密计量仪表，广泛适用于天然气、煤制气、液化气、轻烃气体等气体的计量。
基于HART协议的智能型压力变送器的设计
Ｔａｓｕｅ 协议 即可 寻址远 程传感 器 高速 通 ｒｎｄｃ￣ 道 开放 通信 协 议 ，是 美 国 Ｒ ｓｍ ｎ 公 司 于 ｏｅ ｅ ｔ １８ ９ ５年推 出 的一 种 用 于 现 场 智 能 仪 表 和 控 制室设 备 之 间的 通信 协议 。Ｈ Ｒ Ａ Ｔ协议 采 用 半 双工 通 讯 ， 考 “ ＯＯ Ｉ的模 型标 准 ， 参 Ｉ ／Ｓ” Ｓ 简 化并应 用其 中三层 即 ： 物理 层 ， 数据链 路 层 和 应 用层 ，它能 在现 有模 拟信 号传 输 线上 实现 数 字信 号通 信 ，实 现模 拟 信号 和数 字信 号兼 容 目 。 第一 层 ： 物理 层 。 这层 规定 了信 号的传 输 方 法 和传输 介 质 。Ｈ Ｔ协议 采用 Ｂ Ｌ ２ ２ ＡＲ Ｅ Ｌ ０ 标 准的频 移键 控技 术 Ｆ Ｋ，即 在 ４ ２ｍ Ｓ ～ ０ Ａ模 拟 信号 上 叠加 幅 度 为 ０ ｍ 的正 弦调 制 波 ， ． Ａ ５ 数 字 信 号 的 传 送 波 特 率 设 定 为 １０ｂ ｓ ２０ｐ ， １０Ｈ 代表逻 辑 … ’ ２０ ｚ ２０ ｚ １ ， ０ Ｈ 代表 逻 辑 … 。 ２ ０’ 由于 Ｆ Ｋ信 号的平 均值 为 ０ Ｓ ，所 以数 字 通信 信号 不会 干扰 ４ ２ ｍ － ０ Ａ的模 拟 信号 ，保 证 了 与现有 模拟 系统 的兼容性 。 Ｈ Ｒ Ａ Ｔ信号 叠加原 理如 图 １ 示 。 所
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Ｃｉ ｗ ｅ ｎｏｅａ ｏ ｃ ｈａ ｅＴ ｈ ｌｉ ｎＰｄ ｔ ｎＮ ｃ ｏｇｓ ｄｒ ｕｓ
高 新 技 术
基于 Ｈ Ｒ Ａ Ｔ协议 的智能型压力变送器 的设计
曹 伟 顾 丽
（ 尔滨 理 工 大 学 测控 技 术 与 通信 Ｘ程 学 院 ， 哈 － ． 黑龙 江 哈 尔滨 Ｉ０ ４ ） ５ ０ ０
HART协议在智能电磁流量计中的应用
HART协议在智能电磁流量计中的应用1 引言HART，即Highway Addressable Remote Transducer，是可寻址远程传感器高速公路的简称，最早由美国Rosemount公司开发并得到八十多家著名仪表公司的支持,其特点是在不干扰4～20mA模拟信号的同时允许双向数字通讯。
符合HART协议的智能电磁流量计不仅可以实现各种流量的检测和就地显示，还可以通过上位计进行远程设定，改变流量计的零点、量程，以及完成自诊断等功能，在很大程度上方便了流量计的使用和维护，因而具有较强的市场竞争力。
[1]本文讨论基于HART协议智能电磁流量计具体实现的技术问题,一是要解决硬件电路的设计问题，二是要讨论实现HART协议命令集编程及上位机软件的实现。
2 HART协议简介HART协议遵循ISO制订的OSI 开放式系统互连参考模型，采用了OSI 模型的第一层、第二层和第七层，即物理层、数据链路层和应用层。
2.1 物理层规范HART 协议采用美国电话通讯系统Bell202频移键控(FSK)标准，在4～20mA的模拟±0.5mA的正弦波，波特率是1200bps。
因为所叠加的正弦信号平均值为0，而且相位连续频移键控技术要求在波特率为1200Hz的数据位1 和0 的边界的相位角是连续的，所以数字通讯信号不会影响4～20mA的模拟信号。
2.2 数据链路层规范[2][3]这一部分协议规定了HART 帧的格式，实现建立、维护、数据链路通讯功能，HART协议根据冗余检错码信息，通过差错检测机制和采用自动重发请求协议（ARQ），实现通讯数据无差错传送。
与协议相关的数据传输是以帧的形式实现的。
帧是用户控制和寻址信息对用户数据的封装，只有帧中的字节记数结束且经过了差错检验接收正确无误或是物理层通知信号传输终止（如检测不到载波）之后才可以进行帧的识别。
HART 帧的格式如图1所示。
图1PREAMBLE前导信号。
DELIM 定界符：一个独特的或是最容易识别的字符。
SYLUGB温压补偿涡街流量计功能选择画面
SYLUGB温压补偿涡街流量计功能选择画面，总量清零，用户调试
SY温压补偿涡街流量计功能选择画面按一下“”键，仪表显示软件版本号, 再按“”进入功能选择画面，然后再按“”键，进行选择，在此画面里共有2
项功能可选择.
温压补偿涡街流量计总量清零:按一下“”键，仪表显示软件版本号后按“”键出现“参数设置”画面，然后再按“”键翻页到“总量清零”，输入总量清零密码00002，按“”键将光标移到“”键下面，按一下“”键，当总量清零密码自动变成“00000”后，仪表的清零功能完成，仪表内部的总量为0。
备注：修改完参数或总量清零后应重新将仪表上电，以确保仪表执行新参数。
温压补偿涡街流量计用户调试：先按键，进入软件版本显示，然后按键，进入仪表参数菜单，用户可以进入参数设置进行仪表调试。
（具体参数详见下表）
SYLUGB温压补偿型涡街转换器参数一览表。
上海洪柯公司—LUGB系列涡街流量计二线制温度压力补偿说明书
2.5 测量介质
1、液体：冷水、热水、各种油品、液化石油气、各种化工液体(高粘度的油类需加热，使粘度降低)。 2、气体：压缩空气、氧气、天然气、石油气以及各种化工气体。 3、饱和蒸汽和过热蒸汽。
2.6 公称通径
每三个数字对应一个公称口径。仪表的实际内径与公称口径相同。请根据介质的实际流量范围选择 对应的流量计口径，因此可能涉及到缩径或扩径，并注意流量计对前后直管段的要求。
LUGB 系列涡街流量计提供灵活多样的输入输出接口，满足不同用户的各种复杂需求。采用模块化配 置方案，每种功能都能够方便增设和删除。提供灵活多样的输入输出接口，满足不同用户的各种复杂需 求。采用模块化配置方案，每种功能都能够方便增设和删除。
上海洪柯自动化仪表有限公司
2 流量计选型
LUGB
数字化涡街流量计
7
24VDC 供电温度压力补偿现场显示 4-20mA 输出
Y
介质
Q
类型
Z
液体 气体 蒸汽
015,...,
对应口径 15、20、25、32、40、50、65、80、
公称通径 080,100,
100、125、150、200、250、300（不满 3 位的
...,300
前面加 0）
J
夹装型
安装方式
F
法兰型
2.7 公称压力
1、PN25是DN150 以下标准供货流量计的公称压力。 2、PN16是DN200 以上标准供货流量计的公称压力。 3、PN40、PN63、更高工作压力协议供货，供货期4周。
△ 选型提示
根据使用介质的实际最高工作压力选定仪表压力等级即可，不必刻意选用高压等级的仪表。
2.8 本体材质
1、304不锈钢 用于常规低腐蚀介质 (标准供货) 2、316不锈钢 用于常规腐蚀介质 3、316L不锈钢 用于食品等介质
ABB涡街流量计HART475菜单VT40
INIT DBASE（格式化数据）
5 Points（5点平均值）
MDBASE>BDBASE(主板到底板）
del.data>Enter（确认转移数据？）
KIT-FRAM>DBASE（打包存储到显示面板）
DBASE>KIT-FRAM(显示面板到打包存储）
INIT FLASH(初始化闪屏）
QV
QV+CMP
Low Dis Frequen（震动频率低值）
High Dis Frequen（震动频率高值）
Low Dis Gain（增益值低值）
High Dis Gain（增益值高值）
Temp Par(温度参数)
Temp Correct(修改温度)
Temp-Interval
Service Display（服务级显示菜单）
Freq Values（频率值）
BP Range（频率范围）
BP State（测量状态）
Input Values（流量输入值）
Vib In Values（振动值）
Input Quality（处理后流量输入值）
Gain Values（增益值）
totali value（累积量）
over flow（溢出流量）超过累积量以外的流量
unit totali（累计单位）
totali resrt （累计清零）
damping 阻尼时间
hard ware config 硬件配置
I/HART 电流输入和HART连接
puls -bin（脉冲输出）
Q-alarm （流量报警）
on/off打开/关闭
Puls output（脉冲输出）
涡街说明书
力损失小。 ● 每台流量计出厂时均经过流量标准装置检定合格。 ● ER14505（M）3.6V 锂电池四节 5 号锂电池可持续工作一年以上。 ● 具有 HART 通讯协议。 ● 具有 485 通讯功能，也可以通过电话方式组网，使用 MODBUS 通讯
III
YYW 差动式涡街流量计
9.3.9 HART 设备描述及互操作性登记表 ……………………………………… 42 10 维护及故障诊断 10.1 工作原理…………………………………………………………………… 46 10.2 原理框图…………………………………………………………………… 47 10.3 4mA 电流调整 ……………………………………………………………… 47 10.4 故障分析与排除方法……………………………………………………… 48 11 流量计的检定 11.1 频率信号检定方法………………………………………………………… 50 11.1.1 检定接线………………………………………………………………… 50 11.1.2 检定参数设定…………………………………………………………… 50 11.1.3 检定步骤………………………………………………………………… 50 11.1.4 检定结果处理…………………………………………………………… 50 11.2 4～20mA 电流信号检定方法 …………………………………………… 52 11.2.1 检定接线………………………………………………………………… 52 11.2.2 检定跳线………………………………………………………………… 52 11.2.3 检定参数设定…………………………………………………………… 52 11.2.4 检定步骤………………………………………………………………… 52 11.2.5 检定结果处理…………………………………………………………… 53 11.3 流量传感器检定方法……………………………………………………… 53 11.3.1 检定参数设定…………………………………………………………… 53 11.3.2 检定步骤………………………………………………………………… 54 11.3.3 检定结果处理…………………………………………………………… 54 附录 1 温度传感器和压力传感器 ……………………………………………… 55 附 1.1 温度传感器 ……………………………………………………………… 55 附 1.1.1 结构 …………………………………………………………………… 55 附 1.1.2 拆卸与复原装配 ……………………………………………………… 55 附 1.1.3 检定方法 ……………………………………………………………… 55 附 1.2.1 结构 …………………………………………………………………… 56 附 1.2.2 性能指标 ……………………………………………………………… 56 附 1.2.3 拆卸与复原装配 ……………………………………………………… 56 附 1.2.4 检定方法 ……………………………………………………………… 57 附录 2 温度对测量精度的影响 ………………………………………………… 58 附录 3 管道内径与流量计通径不等时的补偿 ………………………………… 59 附录 4 水蒸汽密度表 …………………………………………………………… 60 附录 5 常用铂热电阻 Pt100 分度表（ITS-90） ……………………………… 62 附录 6 仪表选型 ………………………………………………………………… 63 附 6.1 选型要点 ………………………………………………………………… 63 附 6.2 流量计口径的确定 ……………………………………………………… 64 附 6.2.1 参量计算 ……………………………………………………………… 64 附 6.2.2 根据流速确定流量计的口径 ………………………………………… 65 附 6.2.3 由流量确定流量计的口径 …………………………………………… 67 附 6.2.4 由计算机软件确定流量计的口径 …………………………………… 67
温压补偿气体涡轮流量计的计量系统
温压补偿气体涡轮流量计的计量系统
温压补偿气体涡轮流量计的数字电子控制系统能够充分发挥涡轮的潜力以及提供许多新的功能，所以现在控制系统的发展趋势是全权限数字电子控制系统。
温压补偿气体涡轮流量计的控制算法，随着温压补偿气体涡轮流量计的性能不断提高，需要控制的参数越来越多，要求的控制算法越来越复杂，传统的机械液压式控制系统日益不能满足需要，并且它还有许多自身难以克服的缺点。
例如，控制范围窄、精度不高、可更改性差、结构复杂、体积和重量较大等。
温压补偿气体涡轮流量计中的数字电子控制系统步进能够克服这些不足还能够充分发挥涡轮的潜力以及提供许多新的功能。
所以现在控制系统的发展趋势是全权限数字电子控制系统。
温压补偿气体涡轮流量计的控制系统，温压补偿气体涡轮流量计的输入信号的采集是控制系统实现其控制功能的重要环节。
在上述所提到控制系统中，电子控制器通过传感器、计数器或外部开关来采集涡轮的状态信号和动作指令，这些信号需要经过信号调理后，转换成统一的能被电子控制器接口设备所能识别的信号。
涡轮转速是一个非常重要的被控量，温压补偿气体涡轮流量计的控制系统最基本的功能就是通过燃油流量来控制涡轮的转速。
同时转速也是评价温压补偿气体涡轮流量计性能的一个重要参数，因此转速信号的采集就显得非常重要了。
温压补偿气体涡轮流量计多年来用于工业和实验室测量，并一直得到广泛的应用。
温压补偿气体涡轮流量计的流速是一个非常重要的被控量，且其控制系统最基本的功能就是通过燃油流量来控制涡轮的转速。