摘要

KR2S00/KR3S00具備±0.1%級(jí)別的測(cè)量精度，但整機(jī)系統(tǒng)采集精度，不只是由記錄儀本體決定，信號(hào)源、線纜、外部接收電阻、接線方式、參數(shù)縮放、輸入濾波都會(huì)引入附加誤差。工程現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)常遇到：變送器標(biāo)定合格，但記錄儀讀取數(shù)值存在偏差、曲線抖動(dòng)、溫漂等現(xiàn)象，很多工程師直接判定記錄儀故障，實(shí)際大多是信號(hào)鏈路匹配不合理。本文針對(duì)熱電偶、熱電阻、4?20mA模擬電流、直流電壓四類輸入信號(hào)，梳理接線規(guī)范、外部器件選型、參數(shù)配置要點(diǎn)，分析各類附加誤差來源，給出全鏈路誤差抑制實(shí)操方案。

關(guān)鍵詞：KR2S00/KR3S00；無紙記錄儀；信號(hào)鏈路；4?20mA采集；熱電偶；熱電阻；采集誤差

1 引言

KR2S00/KR3S00為全萬能輸入記錄儀，單通道可軟件切換熱電偶、Pt100熱電阻、直流電壓信號(hào)；采集4?20mA電流信號(hào)時(shí)，必須外接取樣電阻。本體硬件精度很高，但外部鏈路處理不當(dāng)會(huì)掩蓋儀表本身性能。

完整信號(hào)鏈路：現(xiàn)場(chǎng)傳感器/變送器 → 信號(hào)線纜 → 外部輔助器件（取樣電阻、隔離器） → 記錄儀輸入端子。每一個(gè)環(huán)節(jié)都會(huì)帶來附加誤差。想要得到可信記錄數(shù)據(jù)，需要從源頭到記錄儀終端做全鏈路管控。

2 不同輸入類型鏈路配置要點(diǎn)

2.1 熱電偶輸入回路

KR系列支持K、J、E、T、R、S、B、N等多種熱電偶，儀表內(nèi)部自帶冷端基準(zhǔn)補(bǔ)償。

1）優(yōu)先使用對(duì)應(yīng)分度號(hào)補(bǔ)償導(dǎo)線，禁止普通銅線替代補(bǔ)償導(dǎo)線；端子處冷熱溫度梯度會(huì)帶來巨大溫度偏差。

2）源阻抗要求：熱電偶回路總電阻≤1kΩ；線纜過長(zhǎng)造成回路電阻超標(biāo)，會(huì)增大測(cè)量誤差。

3）布線遠(yuǎn)離動(dòng)力電纜，避免工頻干擾串入；熱電偶信號(hào)線禁止和動(dòng)力電纜同線槽并行敷設(shè)。

4）斷偶檢測(cè)（Burn?out）功能：可配置輸入斷線時(shí)，讀數(shù)向上超量程/向下超量程，快速識(shí)別熱電偶斷線故障，生產(chǎn)工藝強(qiáng)烈建議開啟斷偶診斷。

5）冷端補(bǔ)償點(diǎn)就在記錄儀輸入端子，盡量避免端子附近大功率器件散熱，端子區(qū)域溫度劇烈波動(dòng)會(huì)帶來冷端補(bǔ)償漂移。

>誤區(qū)：很多現(xiàn)場(chǎng)把補(bǔ)償導(dǎo)線接到中間接線盒，再接普通銅纜延伸，冷熱節(jié)點(diǎn)增多，引入額外誤差。長(zhǎng)距離傳輸應(yīng)當(dāng)全程使用補(bǔ)償導(dǎo)線。

2.2 三線制熱電阻Pt100輸入

1）嚴(yán)格使用三線制接線，三根導(dǎo)線的導(dǎo)線電阻必須盡量相等，單根導(dǎo)線電阻≤10Ω。

2）禁止兩線制接入Pt100，導(dǎo)線電阻會(huì)直接疊加到測(cè)量值，溫度讀數(shù)持續(xù)偏高。

3）線纜選用屏蔽三芯熱電阻專用電纜；屏蔽層單端接地。

4）熱電阻通道通道間耐壓較低，不要和高壓信號(hào)混排。

2.3 4?20mA直流電流信號(hào)采集

KR2S00/KR3S00本機(jī)沒有內(nèi)置電流取樣電阻，采集4?20mA信號(hào)，必須外接250Ω高精度接收電阻，轉(zhuǎn)換成1?5V電壓信號(hào)輸入記錄儀電壓端子。

1）取樣電阻選型：選用0.1%精度低溫漂電阻；普通碳膜電阻溫漂大，溫度變化帶來換算偏差。

2）回路負(fù)載核算：變送器允許最大負(fù)載，需要包含線纜電阻+外接250Ω取樣電阻，總負(fù)載不能超過變送器規(guī)格上限，否則4?20mA輸出失真。

3）縮放（Scaling）設(shè)置：記錄儀輸入量程設(shè)置1?5V，縮放對(duì)應(yīng)工藝量程，例如0?1000m3/h；變送器量程和記錄儀縮放量程必須完-全一致，量程錯(cuò)配直接產(chǎn)生換算偏差。

4）盡量減少回路串聯(lián)隔離器、浪涌保護(hù)器，每增加一個(gè)器件，就會(huì)引入阻抗與附加誤差。確需隔離，選用高精度信號(hào)隔離模塊。

2.4 直流電壓信號(hào)

mV、DC電壓信號(hào)屬于高阻抗微弱信號(hào)，極易受干擾。

1）微弱毫伏信號(hào)（熱電偶mV輸出）線纜必須雙絞屏蔽；

2）信號(hào)源內(nèi)阻不能超過樣本規(guī)定上限；

3）大電壓信號(hào)與小mV微弱信號(hào)通道分開布線，防止串?dāng)_。

3 記錄儀內(nèi)部參數(shù)對(duì)采集結(jié)果的影響

1）輸入濾波：KR2S00/KR3S00沒有硬件濾波，依靠數(shù)字濾波抑制抖動(dòng)。濾波時(shí)間越大曲線越平滑，但會(huì)帶來相位滯后?？焖僮兓に嚾⌒V波；穩(wěn)態(tài)工藝加大濾波抑制噪聲。濾波只能抑制噪聲，不能修復(fù)硬件鏈路帶來的系統(tǒng)偏差。

2）量程縮放：縮放一定要和前端變送器一一對(duì)應(yīng)；縮放設(shè)置錯(cuò)誤，哪怕采集電壓完-全正確，工程單位讀數(shù)依舊錯(cuò)誤。

3）報(bào)警延時(shí)：報(bào)警ON?DELAY延時(shí)，避免瞬時(shí)毛刺觸發(fā)誤報(bào)警，但延時(shí)不會(huì)改變?cè)加涗洈?shù)據(jù)。

4 現(xiàn)場(chǎng)高頻故障現(xiàn)象與排查

現(xiàn)象1：變送器本地顯示正常，記錄儀讀數(shù)整體偏移固定差值

排查順序：

①4?20mA回路：檢查250Ω取樣電阻精度、是否老化；核對(duì)記錄儀縮放量程是否與變送器量程完-全一致。

②熱電偶：檢查補(bǔ)償導(dǎo)線是否錯(cuò)用、端子是否受熱；回路總電阻是否超標(biāo)。

③Pt100：檢查是否誤用兩線制；三根導(dǎo)線電阻是否不均衡。

現(xiàn)象2：測(cè)量曲線無規(guī)則隨機(jī)抖動(dòng)

1）信號(hào)線與動(dòng)力電纜近距離并行，工頻干擾串入；

2）屏蔽接地錯(cuò)誤，形成地環(huán)路；

3）熱電偶回路電阻過大；

4）適度增大數(shù)字濾波時(shí)間常數(shù)觀察抖動(dòng)是否減弱；如果依舊抖動(dòng)，屬于外部干擾，不能單純依靠濾波掩蓋。

現(xiàn)象3：溫度讀數(shù)隨環(huán)境溫度變化漂移

大概率熱電偶端子受設(shè)備散熱烘烤，冷端補(bǔ)償點(diǎn)溫度劇烈波動(dòng)；把記錄儀遠(yuǎn)離發(fā)熱器件，改善控制柜散熱。

5 系統(tǒng)比對(duì)校驗(yàn)建議

完成接線參數(shù)設(shè)置后，做全鏈路比對(duì)校驗(yàn)，而不是單獨(dú)校驗(yàn)變送器，也不是單獨(dú)校驗(yàn)記錄儀。

1）熱電偶回路：使用信號(hào)發(fā)生器在記錄儀端子注入對(duì)應(yīng)分度號(hào)毫伏信號(hào)，核對(duì)記錄儀顯示；再到傳感器側(cè)輸入信號(hào)，完整檢驗(yàn)整條線纜鏈路。

2）4?20mA回路：信號(hào)源輸出4mA、12mA、20mA，在變送器端輸出，整條回路走一遍，核對(duì)記錄儀工程單位讀數(shù)。

6 結(jié)束語

KR2S00/KR3S00本體硬件精度很高，但最終記錄精度取決于整套信號(hào)鏈路。熱電偶注意補(bǔ)償導(dǎo)線與回路電阻；Pt100嚴(yán)格執(zhí)行三線制；4?20mA必須配置高精度外接取樣電阻，并且保證量程縮放完-全匹配。出現(xiàn)讀數(shù)偏差優(yōu)先排查外部接線、器件、參數(shù)配置，不要直接判定儀表本體故障。通過全鏈路比對(duì)校驗(yàn)，才能充分發(fā)揮記錄儀本身測(cè)量性能。