现场总线压力变送器的计量标定和量程调整
为保证工业过程数据的正确性，过程测量控制仪表需定期强制进行计量标定。随着自动化技术的不断发展，计量标定方法也同步发展。本文以压力变送器为例并对照模拟和智能压力变送器的计量标定方法来介绍现场总线压力变送器的计量标定方法。
一、模拟和智能压力变送器的计量标定方法
模拟变送器计量标定方法如图1。
 
通常要求标准电流表和压力源误差等级要小于被标定变送器误差的1/3以上。最基本的测试是线性度和零点及满量程两点的精确度。全面测试还应包括回滞、温度影响、静压影响、电源影响、时间漂移等。变送器综合误差应为各单项误差的均方根值。模拟变送器误差等级通常在±（0.2～0.5）%水平上。模拟变送器量程调整和计量标定方法基本一样较麻烦。
智能压力变送器使用微处理器数据处理技术使仪表性能有较大提高。其构成如图2。
 
标准电流表和压力源依然需要，但手持式编程器替代了调整电位器。智能压力变送器零点和满量程的调整互不影响，不必像模拟仪表那样需反复调整多次；且智能压力变送器往往带有线性化修正能力，可弥补和修正传感器固有非线性误差。智能压力变送器误差等级通常在±0.1%水平上。
由于智能压力变送器有模拟和数字两种输出，因此有些概念容易混淆：
组态/量程调整（Configrate/Re-range）：是将过程变量和4～20mA输出建立对应关系。它可在不施加标准压力情况下对量程大小和位置进行改变，实际上是使用以前保存在存储器中的对应关系函数进行相应计算以便建立一个新的对应关系函数。如果是施加标准压力的量程调整则以这一次的标准压力输入数值来建立一个新的对应关系函数。虽然输入压力值和4～20mA电流输出建立了正确的对应关系函数，但智能压力变送器数字读数并不是从电流得来，所以它和正确的值可能存在误差。当然4～20mA电流值同时也存在误差。
校准（Trim）：是分别将智能压力变送器压力的数字读数和输入标准压力值，4～20mA电流的数字读数和输出电流标准表读数都建立正确的对应关系。
在运行情况下，智能压力变送器组态/量程调整比模拟变送器方便容易许多，而校准则在计量标定时使用。
二、现场总线仪表的计量标定方法
现场总线仪表使用全数字通信信号替代4～20mA电流信号（FF和Profibus-PA标准），所以不存在智能压力变送器的数字读数和电流读数的双重性。下面以现场总线压力变送器为例介绍现场总线仪表的计量标定方法。
1．标定系统硬件
由于没有4～20mA电流信号，所以不再需要标准电流表而是使用计算机。图3为现场总线仪表标定系统图。
 
建议使用较便宜的现场总线接口卡。由于标定系统的H1总线不会太长，且同时只接一台变送器，所需供电电流不大，所以24V直流电源通过50Ω电阻给变送器供电。该电阻起到两个100Ω总线匹配器并联的作用。如变送器需供电20mA，电阻上压降也仅1V，不会影响现场总线压力变送器正常工作（工作电压为9～32V）。
由于上述系统使用的现场总线功能块很少，所以采用免费的演示版组态软件即可。这样，系统成本被压缩得很低，用户完全可接受。由于现场总线的互可操作性，选择某一厂商的组态软件应可为不同厂商的仪表进行标定。
2．现场总线压力变送器标定过程
首先使用组态软件建立一个小系统，系统已登录被标定变送器的识别号（ID）。系统组态如图4。
 
按现场总线基金会规定给变送器添加一个资源块和一个转换器块。
令系统和变送器实现通信，在线条件下将资源块和转换器块的模式参数设成为“自动—Auto”。
由于转换器块是现场总线功能块和仪表硬件间的过渡环节，所以有关标定参数一般都在转换器块中。现场总线基金会规定了标准转换器块，且规定厂商的转换器块可在标准转换器块参数上进行扩展但不能移动原来参数的排列位置。转换器块有关标定的参数是和传感器一体的，而功能块参数则是和系统一体的。例如变送器中一个原有模拟输入功能块被删除而被另一个名称的模拟输入功能块所替代，那么原有模拟输入功能块中的参数就都不存在了而代之以新功能块的参数。转换器块参数则不同，计量人员通过转换器块对变送器进行了标定，且这些标定数据就和传感器保存在一起。今后编程人员在系统组态时可能用和标定时不同的名称组态转换器块，但这并不影响原标定数据。转换器块用于标定的参数如表1。
 
首先使用CAL_UNIT参数在规定范围内选择希望的单位，同时高低标定数值按所选单位自动作相应改变；然后施加低标定值的压力，并将该参数值键入位置后点击屏幕上“完成编辑”钮，数据将通过总线下传并存储在变送器中，稍许时间，PRIMARY_VALUE值即改变为刚才下传的CAL_POINT_LO值。高点标定过程完全一样。CAL_MINI_SPAN是通知操作者该变送器所允许的高低标定数值间最小差。除上述几个参数外，转换器块和标定有关参数如表2，表3例举了功能块中一些和单位转换有关的参数。
 
 
运行条件下，使用XD_SCALE设置量程，转换器块中PRIMARY_VALUE_RANGE参数也和它同步改变。由于没有和4～20mA对应的问题，无论XD_SCALE设置何种量程，PRIMARY_VALUE参数一直显示工程单位测量值。但在控制系统内部有时常用0～100%，所以XD_SCALE设置的量程将在OUT参数转化为0～100%中起度量作用。在模拟输入功能块中改变XD_SCALE参数需将功能块设置在O/S模式下，修改后在恢复自动模式（AUTO）。
FF标准的压力变送器转换器块共30个参数，而厂商为提高自己产品的竞争性往往开发许多新功能，这使得转换器块参数也相应增加许多。在计量标定方面如有线性化和标定备份。线性化就是在量程上分布的几个点上（CURVE_X）对变送器读数（CURVE_Y）进行标定从而提高其线性度，方法和量程高低点标定类似。正是由于通过计算机对变送器标定变得非常方便，所以不经意地误操作也可能破坏原标定数据而严重影响变送器的精确度。为此，有按标定数据备份进行标定数据恢复（BACKUP_RESTORY）和按最后一次或出厂标定数据备份的参数（CAL_POINT_H/L_BACKUP/FACTORY）可避免这样的尴尬。
计量人员和施工人员为准备应对现场总线技术时代，现在学习和掌握现场总线知识和使用技术作为储备是必要和迫切的。