2. 现场仪表基础与信号类型

在 DeltaV 系统中，现场仪表是过程数据的“源头”。压力、温度、流量、液位四类仪表把物理量转换为标准电信号或数字信号，再经 I/O 卡件、总线接口进入控制器。理解它们的输出信号类型与回路构成，是后续组态、量程设置和故障排查的基础。

一、四类常见仪表的输出信号

压力变送器测量表压、绝压或差压，最常见输出为 4–20mA 模拟信号，对应量程下限到上限。例如量程 0–1.0MPa 的表压变送器，4mA 对应 0MPa，20mA 对应 1.0MPa，12mA 对应 0.5MPa。若带 HART 协议，则在 4–20mA 电流上叠加 FSK 频移键控数字信号，可同时传输过程变量、量程、位号、诊断信息。

温度变送器通常接收热电阻（Pt100）或热电偶信号，就地转换为 4–20mA 或 HART 输出。例如 Pt100 在 0℃ 时约 100Ω，在 100℃ 时约 138.5Ω，变送器把电阻变化线性化为温度并输出电流。一体化温变常安装在接线盒内，减少长距离引线误差。

流量仪表类型较多：差压式孔板流量计输出差压，经差压变送器转为 4–20mA；电磁流量计输出与流速成正比的 4–20mA 或脉冲；涡街流量计输出脉冲或 4–20mA。若采用 Foundation Fieldbus，流量变送器可直接在总线上输出数字过程变量和状态。

液位仪表包括差压式、雷达、超声波、电容式等。差压式液位变送器输出 4–20mA，需注意迁移问题；雷达液位计多输出 4–20mA+HART 或 Foundation Fieldbus 数字信号，可直接读取液位、空高和回波质量。

二、四种信号类型对比

4–20mA 的“活零点”设计使断线时电流为 0mA，可被系统识别为故障；HART 在不影响模拟回路的前提下增加数字通信；Foundation Fieldbus 和 Profibus PA 则把多台设备挂在一根总线上，减少电缆和接线工作量，但需要终端器、电源和正确的拓扑。

三、信号回路的基本构成

一个典型 4–20mA 回路包括：现场变送器、直流电源、I/O 卡件输入电阻和连接电缆。变送器为两线制时，电源、变送器、卡件输入电阻串联成环。例如 DeltaV 模拟输入卡件提供 24V 回路电源，变送器工作电流 4–20mA，卡件内部 250Ω 采样电阻把电流转为 1–5V 供 A/D 转换。

HART 回路在此基础上并联 HART 手操器或通过 250Ω 电阻取信号。Foundation Fieldbus 回路则由电源、终端器、主干电缆、分支和现场设备组成，设备之间通过数字帧通信，不再是一对一电流环。

四、从现场到 DeltaV 的信号路径

以压力变送器为例：过程压力作用于膜片，变送器输出 4–20mA，经电缆进入 DeltaV 模拟输入卡件，卡件完成 A/D 转换，控制器按量程换算为工程值，再通过控制模块参与 PID 运算。若为 HART 仪表，DeltaV 还可通过 HART 多路复用器或 I/O 卡件读取设备状态和组态参数。

Foundation Fieldbus 仪表的信号路径不同：现场设备直接挂在 FF 总线段上，经 H1 卡件或链接设备进入 DeltaV，过程变量以数字方式发布，控制策略可下装到现场设备中执行，形成“现场控制”结构。

五、回路检查与常见问题

现场调试时，可按以下顺序检查 4–20mA 回路：确认变送器供电电压在 12–30V 之间；用万用表串联测量回路电流，与压力或温度对应值比较；检查卡件通道是否启用、量程是否与变送器一致；若 HART 通信失败，检查回路电阻是否大于 230Ω、手操器是否并接在正确位置。

Foundation Fieldbus 回路检查重点不同：测量总线电压应在 9–32V 之间；确认终端器数量为 2 个且位于主干两端；检查设备地址是否冲突、分支长度是否超限。Profibus PA 还需确认耦合器电流和总线终端电阻。

掌握四类仪表的信号类型和回路构成后，就能在 DeltaV 中正确选择 I/O 卡件、设置量程和组态设备，为后续控制策略和故障诊断打下基础。