现场总线到气压转换器的分析介绍

1.功能与特性

现场总线到气压转换器（FP302）主要用于现场总线和气动控制阀或定位器的接口。FP302产生一个20～100kPa气压输出信号，它正比于从现场总线网络接收的输入信号。除气动输出部件外，其他性能和特点都与FI302大致相同。

2.气动部件

FP302的CPU接收来自现场总线网络上所期望的输出电平。CPU产生一个电子设定值信号，送给气动控制回路（转换组件），该气动控制回路也接收一个来自压力传感器的反馈信号。气动输出部件基于广泛应用的气动放大器技术，如图9-2-15所示。

在控制级中一个压电盘用来作为挡板。当通过控制电路加上电压后，挡板即偏转。如果需要输出气压增大，挡板向喷嘴方向偏转。通过喷嘴的小流量气流被阻塞，导致控制腔室内气压增大，此气压称为导压或背压。同样，当需要输出的气压减小时，挡板就返回到其原来的位置，导压也就减小。在一定范围内，导压与挡板偏转成线性，实际使用的就是此范围。

图9-2-15 FP302气动输出部件

1—节流装置 2—压电挡板 3—喷嘴 4—控制腔室 5—控制级 6—排气 9—供气 8—输出腔室 9—控制侧膜片 10—输出侧膜片 11—输出信号 12—提升阀 13—弹簧 14—伺服级

由于导压太小，不具有产生气流的能力，所以必须增压。增压是在伺服级完成的，它的作用如同放大器。伺服级在控制腔室一侧有一个膜片，在输出腔室一侧有另一个较小的膜片。导压在控制腔室一侧膜片上施加一个力，在稳定状态下，此力和输出气压施加在输出侧膜片上的力相等。(www.xing528.com)

当需要增大输出气压时，正如前面有关控制级所说明的那样，导压将增大。这将迫使提升阀下降，从而增加输出压力直至达到新的平衡。

如果需要减小输出气压，导压就要减小。提升阀由于弹簧的作用被迫关闭，膜片由于输出气压所产生的较大的力而被上推。此时，系统中的空气可通过排气口逸出，输出气压随即减小，直至再次达到平衡。

3.硬件构成

FP302的硬件构成框图如图9-2-16所示。其主板和显示板基本上与LD302相同，这里仅对控制板或转换组件作一介绍。

图9-2-16 FP302硬件构成框图

EEPROM的功能是当FP302断电或被复位时，能保证数据不丢失。温度传感器用于测量转换组件的温度。控制器按照CPU输出的数据信号与压力传感器的反馈信号比较并控制输出压力。隔离器的功能是隔离来自现场的信号。D/A接收CPU的信号并转换为模拟电压供气动控制回路使用。压力传感器输出将测量的输出压力反馈给气动控制回路和CPU。

节流装置和喷嘴形成一个压力支路，压缩空气通过节流装置进入喷嘴。压电挡板喷嘴单元是把压电挡板的移动信号转变成控制腔室气动控制压力（背压）信号。放大器可将经过节流装置后减少的喷嘴背压变化转换为未经节流装置的汽压变化，起放大作用。