【中國(guó)傳動(dòng)網(wǎng) 技術(shù)前沿】 如果說(shuō)單晶硅技術(shù)壓力變送器是國(guó)產(chǎn)流程工業(yè)型壓力變送器的代表，那么“物聯(lián)網(wǎng)壓力變送器”、“智能互聯(lián)壓力變送器”、“壓力變送器4.0”、“人工智能壓力變送器”等相關(guān)智能、互聯(lián)和物聯(lián)類型的壓力變送器是下一代壓力變送器的代名詞。下一代壓力變送器相比單晶硅壓力變送器，除了常規(guī)的性能精度更高、穩(wěn)定性更好，核心的區(qū)別在于解決現(xiàn)在壓力變送器的“痛點(diǎn)”：通過(guò)“互聯(lián)或物聯(lián)”實(shí)現(xiàn)“在線自校準(zhǔn)”、“在線自清零”、“預(yù)測(cè)性維護(hù)和維修”等智能功能，并幫助壓力變送器生產(chǎn)廠商實(shí)現(xiàn)從壓力變送器的產(chǎn)品生產(chǎn)銷售到提供壓力測(cè)量服務(wù)的角色轉(zhuǎn)變，這才是壓力變送器實(shí)現(xiàn)升級(jí)換代的意義。

在我們看來(lái)，物聯(lián)網(wǎng)分為民用物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)兩大部分，民用物聯(lián)網(wǎng)就是大家經(jīng)常說(shuō)的物聯(lián)網(wǎng)，包括智能家居、智能物聯(lián)、智能交通、智能安防、智能電力、智能醫(yī)療等，它們與大家的生活密切相關(guān)，自然而然成為大家關(guān)注的焦點(diǎn)。還有就是這兩年大家談?wù)摫容^多的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，隨著國(guó)內(nèi)外各大品牌的工業(yè)操作系統(tǒng)（基于云的開放式IoT操作系統(tǒng)（PaaS））的密集推出，更確切的說(shuō)是流程工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，讓原來(lái)少為人知的大型石油化工工廠借助工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)朝著安全、環(huán)保、節(jié)能的智能制造方向升級(jí)。

隨著《物聯(lián)網(wǎng)壓力變送器規(guī)范》——GBT34073-2017于2018年2月1日正式實(shí)施，物聯(lián)網(wǎng)壓力變送器誕生。物聯(lián)網(wǎng)壓力變送器具有特殊的物聯(lián)網(wǎng)特性要求：包括識(shí)別性要求，壓力變送器應(yīng)具有可識(shí)別的身份標(biāo)識(shí)；可操作性要求，壓力變送器應(yīng)具有可操作性；可信性要求，壓力變送器診斷機(jī)制、誤操作偵測(cè)、報(bào)警等要具有可信性；網(wǎng)絡(luò)安全性，壓力變送器應(yīng)滿足所在物聯(lián)網(wǎng)的安全性要求，如不同等級(jí)的訪問(wèn)權(quán)限等；以及數(shù)據(jù)及文檔結(jié)構(gòu)。目前流程工業(yè)用戶對(duì)壓力變送器精度要求是0.075%，該規(guī)范規(guī)定了0.02%、0.05%、0.1%、0.2%、0.5%、1%、1.5%共7個(gè)準(zhǔn)確度等級(jí)，在我們看來(lái)，從0.2%到1.5%這4個(gè)比較低的準(zhǔn)確度等級(jí)更多用于民用物聯(lián)網(wǎng)，而0.02%、0.05%、0.1%這3個(gè)準(zhǔn)確度等級(jí)可以用于流程工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，而大規(guī)模的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用可能是以0.02%的為主，或者說(shuō)只有壓力變送器達(dá)到了0.02%準(zhǔn)確度等級(jí)才能真正發(fā)揮流程工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)壓力變送器使用價(jià)值。

高精度穩(wěn)定性是常規(guī)壓力變送器的核心性能，另一方面特殊的行業(yè)用戶對(duì)壓力變送器的要求卻不僅僅這些，比如制藥行業(yè)的用戶，除了要求壓力變送器的精度優(yōu)于0.2%，衛(wèi)生無(wú)菌也是核心的要求。智能制藥的智能藥品包裝生產(chǎn)線及設(shè)備更少更集中，相比大型化工工廠的智能化可能會(huì)更早落地實(shí)現(xiàn)。壓力變送器廠商遵照FDA、EMA、CFDA等不同版本的GMP規(guī)范進(jìn)行探討，如何確保壓力變送器在藥品生產(chǎn)過(guò)程中衛(wèi)生無(wú)菌、避免交叉污染和生產(chǎn)過(guò)程更高效等，特別是與藥品或中間體、原料接觸的測(cè)量膜片的材料、工藝方面，一些廠商推出了適合CIP/SIP溫度瞬變沖擊測(cè)量膜片，也有廠商推出耐過(guò)程流體沖擊的膜片，還有帶監(jiān)控功能的雙膜片，在一個(gè)批次的藥品生產(chǎn)中，即使一個(gè)膜片破損依然可以正常進(jìn)行衛(wèi)生無(wú)菌測(cè)量，不會(huì)污染藥品，并且輸出報(bào)警提醒現(xiàn)場(chǎng)操作員在完成批次生產(chǎn)后更換壓力變送器。相比大型工廠，用于制藥包裝生產(chǎn)線的壓力變送器分布在小范圍內(nèi)，并且數(shù)量不多，測(cè)量膜片、內(nèi)部電子元件等狀態(tài)的監(jiān)控的采集、上傳和分析相對(duì)容易。諸多因素考慮，下一代壓力變送器可能率先在制藥行業(yè)取得突破。

還有安全儀表系統(tǒng)（SIS）也是下一代壓力變送器大展身手的應(yīng)用場(chǎng)景，與安全相關(guān)的壓力變送器的控制失效可以分為壓力變送器自身的、過(guò)程連接和電氣連接的以及管網(wǎng)罐體周圍環(huán)境的。對(duì)于壓力變送器自身來(lái)說(shuō)，安全相關(guān)壓力變送器的傳感器模塊采用高承壓的電氣連接及側(cè)面參考端壓力進(jìn)入口，即使壓力變送器膜片被擊穿也可以避免過(guò)程介質(zhì)進(jìn)入電氣保護(hù)殼引發(fā)其他事故，而膜片狀態(tài)監(jiān)測(cè)能及時(shí)發(fā)現(xiàn)破損并報(bào)警，讓工作人員及時(shí)處理故障；壓力敏感元件是單晶硅材質(zhì)的彈性體，其對(duì)壓力高度敏感的特點(diǎn)意味著不耐高過(guò)載壓力沖擊，敏感元件的損壞將導(dǎo)致壓力變送器無(wú)法正常工作，特別增加一道中心膜片用于防護(hù)壓力沖擊，并對(duì)敏感元件進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)控；在測(cè)量差壓時(shí)選用多變量傳感器，集成了差壓、靜壓（表壓力和絕壓）和溫度敏感元件，單一差壓敏感元件原理上無(wú)法測(cè)量到靜壓的變化，選用多變量傳感器實(shí)現(xiàn)了對(duì)靜壓的實(shí)時(shí)監(jiān)控；變送模塊還增加了對(duì)各個(gè)元器件子模塊的周期性、連續(xù)性監(jiān)控，包括ROM、RAM、ERPROM的數(shù)據(jù)，并通過(guò)內(nèi)置的看門狗監(jiān)控軟件，周期性監(jiān)控傳感器集成溫度值、變送模塊集成溫度值、LCD顯示模塊的狀態(tài)、溫度壓力補(bǔ)償?shù)那闆r以及測(cè)量值的變化情況等。對(duì)壓力變送器的工作時(shí)間進(jìn)行累積，用以檢驗(yàn)變送模塊和傳感器的可靠性，并作為制度校準(zhǔn)周期的參考，等等?？傮w來(lái)看，與安全相關(guān)的壓力變送器具備了下一代壓力變送器很多特點(diǎn)。