[B]1 引言[/B]
在自動檢測、控制系統中，常常需要采集各種電壓、電流、功率、頻率和功率因數等電參量數據，并傳送至中央處理機，完成統計、分析和現場的實時控制；系統中往往存在著較強的干擾，各待測點離散地分布在不同的區域，并且與中央控制機之間有較遠距離；此時， WB數字化智能變送器模塊就可以實現高壓、大電流信號以及傳感器輸出的弱電信號的隔離變換，并采用DSP技術計算處理數據，獲得高精度的數字化信息，最后以總線化的數字通信方式完成數據的遠傳；WB數字化智能變送器模塊正是針對自動控制和微機監控領域的多點遙測和實時監控功能而設計的，性能價格比高，使用靈活，容易實現硬件和軟件組態，為DCS網絡的構建和擴建提供了有力的工具。
WB數字化智能變送器模塊主要用途是：
1） 解決系統中多種電信號混合時可能引入的共模干擾或相互干擾問題；
2） 解決現場信號的隔離問題，防止強干擾信號損壞測控系統的主機；
3） 解決現場復雜信號的高精度數據轉換問題，為系統節省A/D轉換的硬件開銷；
4） 網絡化體系結構設計，簡化了系統，減少了現場配線；
WB數字化智能變送器系列產品是國家863/CIMS目標產品，并且獲得了國家科技創新基金的無償支持。產品推出以來，深得用戶厚愛，已經廣泛用于鐵路、電力、通信、供水、石化等行業；在此對該系列產品作概略的介紹。
[B]2 WB數字化智能變送器基本工作原理[/B]
WB數字化智能變送器系列產品按其檢測內容不同，主要分為兩大類，即"直流系列"和"交流系列"。現分述如下。
2.1 直流系列
WB直流數字化系列智能變送器產品實現直流電流、電壓的線性隔離變換和高精度數據采集，并以RS-485總線方式傳送數據。其原理框圖如圖1所示。
輸入的直流電壓Vin和直流電流Iin信號送至輸入電路，后者將信號轉換成某種具有較強的驅動能力的電壓值，使其能夠通過光電耦合器；光電隔離電路實現輸入信號的線性隔離變換；高精度高速A/D負責模擬信號的數字化轉換；高性能的MCU實現算法及通信管理模塊，將A/D結果處理成真有效值數據和標稱化數據格式，同時將這些數據按一定的通信規約組織起來，當上一級通信機讀取數據時，就通過RS-485總線及時送出，方便用戶使用。圖1所示的電路中的DC/DC轉換器是專用隔離電源，具有高隔離耐壓，使產品的輸入回路和輸出回路之間可承受3000V DC的高壓，有效地保護了測控系統的主機部分。
2.2 交流系列
WB交流數字化系列智能變送器產品分為單相和三相兩類產品，主要針對單相和三相交流系統的不同應用要求。現以三相系列產品為例作介紹，其典型原理框圖如圖2所示。
WB三相交流數字化智能變送器主要由隔離傳感測量、DSP數據處理和通信控制３部分組成。輸入的三相交流電壓和電流經隔離模塊隔離變換，可編程增益放大器放大，形成標準模擬信號輸出，并經高速A/D轉換器變成數字信號，由DSP按交流參數直接采樣算法原理對原始數據進行數字濾波和數字相差補償，計算出被檢測量的交流電壓、電流的真有效值和相關導出量值。再由通信管理控制機將處理完的數據標幺化并有效地組織起來，當上一級通信機來讀取數據時就可及時送出，用戶只需將其中的部分數據乘以互感器變比就能獲得實際工程物理量數據。原理上的先進性真實反映了被測的交流電參量與現場的工程物理量之間的直接關系，并且達到了較高的精確度，與傳統的各類模擬變送器比較，具有很高的可靠性和穩定性，克服了傳統模擬變送器溫漂大和預熱時間長的缺點。圖2中的電壓和電流隔離模塊采用特殊的電磁隔離元件，能保證檢測低端信號的高準確度，而且具有2500V DC的隔離耐壓，短時過載能力可達到電壓2倍標稱值，電流10倍標稱值。
WB數字化智能變送器產品種類較多，相應電路框圖有一些細微區別，這里不再贅述。總的說來，直流系列產品采用線性光耦隔離器件、通用或專用集成電路、專用DC/DC隔離變換器等元器件，線性精度高，溫度穩定性好，抗電磁干擾能力強，具有很高的動態響應范圍；交流系列產品采用特殊的電磁隔離技術和DSP技術完成數據的高精度轉換，可同時完成電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數、有功電度、無功電度和頻率的全部三相電參量采集和計算，具有很好的線性精度和動態響應范圍。所以，該系列產品非常適合在各種自動檢測、控制系統中使用。
3 通信協議
WB數字化系列智能產變送器產品采用目前較為流行的RS-485總線通信方式完成數據的傳送，有多種標準的通信協議和自行研制的公司協議供用戶選擇，適應各種不同的應用環境；每種協議都經過嚴格的通信測試，誤碼率都控制在十萬分之5以內，其中使用得最多的是我們自行研制的公司協議，在現場經過了長時間運行考驗，目前能夠直接與組態王、MCGS51和力控等國內流行的組態軟件接口，用戶可非常靈活地進行系統組態。其基本格式如表1：
信息類型
信息分兩種：從HOST到SLAVE為命令信息。
從SLAVE到HOST為響應信息。
校驗
校驗為表1中的前2-5項逐字節作無符號加法，模256取反加1。
編碼方式
16進制碼方式。
數據（DATA）
除調試命令以外，一般命令均無數據項。
對于響應信息，數據項組成如表2?/p>
數據收、發處理
例如：當表1中2-6項數據中出現EOI（0DH）代碼時，發送時將其拆分為05H，08H兩個字節；當2-6項原始數據塊出現05H時，發送時在05H之后增加00H字節。接收時，若收到某字節數據為05H，則緊接其后收到的一個字節數據應與05H合為一個字節。
編碼分配及分類如表5
基于數據通信的數字化智能產變送器產品突破了傳統變送器的界限，充分發揮了其數據檢測計算方面的優點，并利用計算機通信技術實現了網絡化的體系結構，從而使測控系統功能分散、地域分散、負載分散和危險分散，具有更高的可靠性和靈活性。
4 主要技術指標4.1直流系列
輸入規格：輸入電壓0～50mV到0～1000V；
輸入電流0～1mA到0～5A；如果外接分流器，輸入電流可高達上千安培。
精度等級： 0.2級（0～120%標稱輸入）
響應時間： < 100ms
短時過載能力：電壓2倍標稱值，電流10倍標稱值
溫度漂移：≤±0.5%/0 ～50℃；
隔離耐壓：3000VDC/1分鐘
4.2交流系列
輸入規格：輸入電壓0～500V；
輸入電流0～10A；如果外接電流互感器，輸入電流可高達上千安培。
精度等級：電壓：0.2（ V：50%～125%VN ）
電流：0.2（ I： 1%～125%IN ）
有功功率：0.5（ COSφ(-0.5～1.0～0.5)）
無功功率: 0.5（ SINφ(-0.5～1.0～0.5)）
功率因數: 0.5 (-0.5～1.0～0.5 )
有功電度：0.5 (COSφ(-0.5～1.0～0.5) )
無功電度: 0.5 (SINφ(-0.5～1.0～0.5) )
頻率：0.1 ( 47HZ ～ 53HZ )
響應時間： < 300ms
短時過載能力：電壓2倍標稱值，電流10倍標稱值
溫度漂移：≤±0.5%/0 ～50℃；
隔離耐壓：2500VDC/1分鐘
5 應用
WB數字化智能變送器系列產品應用十分廣泛，符合了"數字化"發展趨勢的潮流；對后續設備的要求也不高，可以是可編程控制器（PLC）、巡回檢測裝置、監控計算機及各種電力、電子控制設備等。實際應用中，WB數字化智能變送器可以離散地分布在現場，與中心機房的通信距離可達到1500米，一條總線可掛上多達64個數字化智能變送器，完全能滿足系統的采樣需求，更重要的是簡化了系統的現場接線和安裝調試，大大縮短了工程周期。
現以一個簡單的發電機自動監控系統為例，介紹WB數字化智能變送器系列產品的應用，其系統框圖如圖3所示。
系統主要由監控管理計算機和數字化智能變送器組成。數字化智能變送器與PLC直接與現場接口，完成現場的各種電參量數據采集和實時控制，通過RS-485總線與中央管理計算機相連，由中央監測管理計算機完成數據匯總、實時顯示和控制決策，并形成各種數據庫和報表；數字化智能變送器自動采集發電機的勵磁電壓電流數據和三相交流電壓電流數據，監測管理計算機可以隨時通過通信接口直接獲得數字化后的直流電壓電流、交流電壓電流、有功功率、無功功率、功率因數、頻率、有功電度增量值和無功電度增量值在內全部電參量數據。這些數據全部都是標幺化后的數據，直接對應于現場的工程物理量。
6.結束語
相信隨著電力系統自動化和其他領域的自動化控制的不斷推進，WB數字化智能變送器系列產品也將不斷創新和發展，得到更為廣泛的應用。
