【非标自动化】2、认识元器件（压力传感器）
压力传感器
压力传感器是一种把气体或液体的压力转换成电信号的传感器。
在非标自动化设备中，压力传感器常用于检测：
-
压缩空气压力
-
真空吸附压力
-
液压系统压力
-
气缸夹紧压力
-
液体管路压力
-
涂胶、点胶压力
-
过滤器前后压力
-
泵出口压力
-
密封性测试压力
压力传感器与普通开关量传感器最大的区别是：
普通接近传感器只告诉PLC“有或没有”，压力传感器可以连续告诉PLC“现在的压力具体是多少”。
例如：
接近传感器：
工件存在 / 工件不存在
压力传感器：
当前压力为0.52MPa
不过，工业现场还经常使用一种叫作压力开关的元件。
压力开关通常只输出：
压力达到设定值
或
压力没有达到设定值
因此，首先需要区分：
-
压力传感器
-
压力变送器
-
压力开关
-
数字压力表
一、压力传感器在设备中的作用
1. 检测供气压力
自动化设备通常由工厂提供压缩空气。
例如设备要求：
正常供气压力：0.5～0.7MPa
压力传感器安装在设备总进气口，PLC持续读取供气压力。
如果压力低于设定值：
压力低于0.45MPa
↓
PLC禁止启动设备
↓
触摸屏显示“供气压力不足”
如果压力过高：
压力高于0.75MPa
↓
PLC报警或停止相关动作
2. 判断气缸是否具有足够的推力或夹紧力
气缸输出力与气压和活塞面积有关。
气压不足时，即使气缸可以运动，也可能出现：
-
推力不足
-
夹紧不牢
-
气缸运动速度变慢
-
机构到位后又被负载推回
-
产品加工位置偏移
因此可以检测夹紧气路压力，判断夹具是否建立了足够压力。
但需要注意：
压力达到设定值，不一定等于工件一定夹紧到正确位置。
例如没有放工件时，夹紧气缸运动到机械终点，气路压力也可能上升。
因此重要工位往往需要同时判断：
工件有无传感器
+
气缸到位信号
+
夹紧压力信号
3. 真空吸附检测
真空吸盘搬运产品时，需要确认吸盘是否吸住工件。
例如：
真空发生器启动
↓
吸盘接触工件
↓
真空度逐渐建立
↓
压力传感器检测到负压
↓
PLC判断吸附成功
如果真空度不足，可能说明：
-
没有吸到产品
-
产品表面漏气
-
吸盘损坏
-
真空管脱落
-
真空发生器异常
-
产品有孔洞
-
吸盘位置偏移
真空检测是压力传感器在自动化设备中非常常见的应用。
4. 液压压力检测
液压设备中，压力传感器可用于检测：
-
液压缸推力
-
压装压力
-
夹紧压力
-
系统溢流压力
-
泵出口压力
-
保压状态
-
压力异常波动
例如压装设备可以记录整个压装过程中的压力变化，用于判断：
-
是否压装到位
-
产品是否缺件
-
零件是否尺寸异常
-
压装阻力是否过大
-
压装过程是否合格
但单纯压力数据通常还需要结合位移数据分析。
例如：
压力传感器 → 检测压装力
位移传感器 → 检测压装位置
两者组合形成压力—位移曲线，判断压装质量。
5. 泄漏和保压检测
密封测试设备通常先向产品内部充气，然后关闭进气阀，观察压力变化。
向产品充气
↓
达到测试压力
↓
关闭阀门并保压
↓
压力传感器持续测量
↓
判断压力下降量
例如：
初始压力：100kPa
5秒后压力：98kPa
压降：2kPa
PLC或专用检漏仪根据压降判断产品是否泄漏。
二、压力是怎样产生的
压力可以理解为单位面积上受到的垂直作用力。
genui{"physics_energy_fluids_machines_materials_learning_block":{"type_id":"PRESSURE"}}
因此，同样大小的力：
-
作用面积越小，压力越大。
-
作用面积越大，压力越小。
在气压和液压系统中，压力通过气体或液体传递。
需要区分：
-
压力
-
力
-
流量
它们不是同一个概念。
例如气路压力为0.6MPa，只说明气体所处的压力水平，并不能单独说明气缸一定有多大的实际输出力。
气缸理论输出力还要结合：
-
活塞有效面积
-
供气压力
-
活塞杆面积
-
摩擦阻力
-
机械效率
-
运动方向
三、压力传感器的输入与输出
1. 输入
压力传感器的输入是作用在感压元件上的压力。
被测介质可能是：
-
压缩空气
-
真空
-
液压油
-
水
-
冷却液
-
胶水
-
蒸汽
-
腐蚀性液体
-
各种工艺气体
介质压力作用在传感器内部膜片上，使膜片产生微小变形。
2. 内部转换过程
典型过程如下：
气体或液体压力
↓
感压膜片发生微小变形
↓
应变片、电容或压阻元件发生变化
↓
内部电路放大和补偿
↓
输出电压、电流或数字信号
3. 输出
压力传感器常见输出类型包括：
-
0～10V
-
1～5V
-
0～5V
-
4～20mA
-
0～20mA
-
PNP开关量
-
NPN开关量
-
模拟量加开关量
-
RS-485
-
IO-Link
-
CAN总线
-
专用数字通信
在普通自动化设备中，常见组合是：
DC 24V供电
4～20mA模拟量输出
或者：
DC 24V供电
0～10V模拟量输出
数字压力开关则常见：
DC 24V
PNP双开关量输出
模拟量输出
数字显示
四、压力传感器、压力变送器和压力开关
1. 狭义压力传感器
狭义的压力传感器可能只包含感压元件，输出的是非常微弱的原始信号，例如：
-
毫伏级电压
-
电阻变化
-
电桥信号
这种信号通常不能直接接PLC，需要外部：
-
放大器
-
信号调理模块
-
变送器
2. 压力变送器
压力变送器把压力信号处理成标准工业信号，例如：
-
4～20mA
-
0～10V
-
1～5V
这类产品可以直接连接PLC模拟量输入模块。
工业现场口语中，经常把压力变送器也直接称为压力传感器。
3. 压力开关
压力开关主要输出开关量。
例如设定：
压力达到0.5MPa → 输出ON
压力低于0.45MPa → 输出OFF
PLC只知道压力是否达到条件，不一定知道具体压力值。
4. 数字压力开关
数字压力开关通常集成：
-
压力检测
-
数字显示
-
参数设定按键
-
PNP或NPN输出
-
多组开关量输出
-
模拟量输出
-
峰值保持
-
压力单位切换
它既可以作为压力显示表，也可以向PLC提供信号。
五、压力的类型
压力传感器选型时，必须明确测量的是什么压力。
主要包括：
-
表压
-
绝对压力
-
差压
-
真空压力
-
复合压力
六、表压
表压是相对于当前大气压力测量的压力。
普通工业气压表和气动系统使用的压力，通常都是表压。
例如压力表显示：
0MPa
并不表示绝对没有压力，而是表示：
被测压力与当前大气压力相同
压缩空气系统常见：
0.5MPa
0.6MPa
0.7MPa
一般指表压。
表压传感器常标为：
Gauge Pressure
G
七、绝对压力
绝对压力以绝对真空为零点。
即：
绝对真空 = 0Pa绝对压力
正常大气压大约是：
101.3kPa绝对压力
绝对压力常用于：
-
真空设备
-
高度测量
-
气象测量
-
密闭容器
-
对大气压力变化敏感的工艺
绝对压力传感器常标为：
Absolute Pressure
A
八、差压
差压是两个压力点之间的压力差。
差压 = 高压侧压力 - 低压侧压力
差压传感器通常有两个压力接口：
-
高压端
-
低压端
常标为：
P+
P-
典型应用：
-
过滤器堵塞检测
-
风管风压检测
-
洁净室压差
-
流量测量
-
液位测量
-
两段管路压力差检测
例如过滤器前压力为100kPa，过滤器后压力为80kPa：
差压 = 100 - 80 = 20kPa
随着过滤器越来越堵，差压通常会增大。
九、真空压力
真空并不是一种与压力完全不同的物理量。
它通常表示压力低于大气压力。
例如真空表可能显示：
-20kPa
-60kPa
-90kPa
这里通常是相对于大气压的表压。
数值越负，代表真空程度越高。
例如：
-80kPa比-40kPa真空程度更高
但若讨论绝对压力，则数值越接近0，真空程度越高。
例如：
20kPa绝对压力
比
60kPa绝对压力
真空程度更高
因此查看真空传感器时，必须确认厂家使用的是：
-
负表压
-
绝对压力
-
真空百分比
十、复合压力
复合压力传感器既可以测负压，也可以测正压。
例如量程：
-100kPa～+100kPa
适合既可能出现真空又可能出现正压的管路。
典型应用：
-
真空吸附与破真空共用管路
-
正负压切换设备
-
吹吸一体机构
-
泵和真空发生器测试
十一、常见压力单位
工业现场常见压力单位包括：
-
Pa
-
kPa
-
MPa
-
bar
-
mbar
-
psi
-
kgf/cm²
-
mmHg
-
inHg
常见关系可近似理解为：
1MPa = 1000kPa
1bar = 100kPa
1MPa = 10bar
气动系统常说：
0.6MPa
大致等于：
6bar
现场口语中常说“6公斤压力”，通常近似指：
6kgf/cm²
约0.588MPa
但工程图纸和程序中不建议只写“公斤”，应明确使用标准压力单位。
十二、压力传感器的量程
量程表示传感器能够测量的压力范围。
例如：
0～1MPa
表示：
-
下限为0MPa
-
上限为1MPa
真空传感器可能是：
-100～0kPa
复合压力可能是：
-100～100kPa
液压传感器可能是：
0～10MPa
0～25MPa
0～40MPa
量程不是越大越好
假设实际压力只有：
0～0.6MPa
如果选择：
0～100MPa
虽然不会超量程，但有效测量范围只占传感器量程的极小部分，可能导致：
-
分辨率利用率低
-
小压力变化不明显
-
测量误差相对增大
-
PLC换算灵敏度下降
但量程也不能选得太接近实际最大压力，否则压力波动和冲击可能损坏传感器。
一般需要考虑：
-
正常工作压力
-
最大工作压力
-
瞬间压力峰值
-
系统异常压力
-
传感器允许过载压力
-
爆破压力
十三、过载压力和爆破压力
1. 额定压力范围
传感器保证测量精度的范围。
例如：
额定量程：0～1MPa
2. 允许过载压力
传感器可以短时间承受，但不保证正常测量精度的压力。
例如：
允许过载压力：2MPa
压力恢复后，传感器应仍能正常工作。
3. 爆破压力
传感器结构可能发生永久破坏或介质泄漏的压力。
例如：
爆破压力：5MPa
爆破压力不是允许使用压力，不能把它作为正常设计依据。
十四、4～20mA输出
4～20mA是工业压力变送器最常见的输出方式之一。
例如一个量程为：
0～1MPa
输出为：
4～20mA
对应关系为：
| 压力 | 输出电流 |
|---|---|
| 0MPa | 4mA |
| 0.25MPa | 8mA |
| 0.5MPa | 12mA |
| 0.75MPa | 16mA |
| 1MPa | 20mA |
它是线性关系。
1. 为什么不是0～20mA，而常用4～20mA
4mA对应零压力，可以让系统区分：
正常零压力：约4mA
和：
断线或失电：约0mA
因此PLC可以诊断：
-
传感器断线
-
传感器失电
-
电缆断开
-
模拟量回路异常
这种4mA零点也称为：
活零点
2. 4～20mA抗干扰能力
电流信号对长距离传输和线路压降通常更加稳定。
因此适合：
-
距离较长
-
变频器较多
-
电磁干扰较强
-
工业现场复杂
-
传感器距离控制柜较远
十五、0～10V输出
0～10V也是常见模拟量输出。
例如量程：
0～1MPa
对应关系：
| 压力 | 输出电压 |
|---|---|
| 0MPa | 0V |
| 0.25MPa | 2.5V |
| 0.5MPa | 5V |
| 0.75MPa | 7.5V |
| 1MPa | 10V |
优点：
-
接线和理解简单
-
很多PLC模拟量模块支持
-
使用万用表容易测量
缺点：
-
长距离传输更容易受压降和干扰影响
-
0V既可能表示零压力，也可能表示断线或失电
-
信号线对公共地电位差较敏感
一般来说：
短距离、环境较好：
0～10V可以使用
长距离、工业干扰明显：
通常优先考虑4～20mA
十六、模拟量与PLC的连接方式
压力传感器不能连接到普通PLC数字量输入点来读取具体压力。
需要连接：
PLC模拟量输入模块
例如：
-
电压输入通道
-
电流输入通道
-
电压/电流可配置通道
必须确认PLC通道设置与传感器输出一致。
1. 0～10V接线
常见三线制压力传感器：
棕线：+24V
蓝线：0V
黑线：0～10V输出
接线：
棕线 → +24V
蓝线 → 0V
黑线 → PLC模拟量电压输入AI+
0V → PLC模拟量输入公共端AI-
PLC通道需要配置为：
0～10V输入
2. 4～20mA接线
4～20mA压力变送器可能是：
-
两线制
-
三线制
-
四线制
不能只根据输出形式直接判断接线方式。
十七、两线制4～20mA压力变送器
两线制变送器的两根线既用于供电，也用于传输电流信号。
典型回路：
+24V
↓
压力变送器
↓
PLC电流输入
↓
0V
示意：
+24V ── 变送器正极
变送器负极 ── PLC AI+
PLC AI- ───── 0V
整个回路中的电流会根据压力在4～20mA之间变化。
需要注意：
两线制4～20mA不是普通两线机械开关，也不能按PNP/NPN数字量传感器接线。
十八、三线制压力传感器
三线制一般分别为：
-
电源正
-
电源负
-
模拟量输出
例如：
棕线 → +24V
蓝线 → 0V
黑线 → PLC AI+
PLC AI- → 0V
输出可能为：
-
0～10V
-
1～5V
-
4～20mA
具体必须查看说明书。
十九、四线制压力传感器
四线制可能把：
-
电源回路
-
信号回路
分别引出。
也可能提供：
-
模拟量输出
-
开关量输出
-
多路输出
例如：
棕线：+24V
蓝线：0V
黑线：模拟量输出
白线：开关量输出
但不同厂家的线色定义可能不同，必须以接线图为准。
二十、压力传感器是否分PNP和NPN
需要分情况判断。
模拟量压力传感器
如果输出是：
-
4～20mA
-
0～10V
-
1～5V
通常不使用PNP/NPN来描述模拟量输出。
数字压力开关
如果输出是开关量，则可能分：
-
PNP
-
NPN
例如PNP压力开关：
达到设定压力后
输出线输出+24V
典型连接：
传感器+V → +24V
传感器0V → 0V
输出 → PLC数字量输入X0
PLC COM → 0V
NPN压力开关达到条件后，会把输出拉到0V，PLC COM通常接+24V。
同时具有模拟量和开关量的产品
很多数字压力传感器同时具有：
模拟量输出：
向PLC传递实际压力值
开关量输出：
向PLC传递压力是否达到设定值
例如：
模拟量输出 → PLC AI0
PNP开关输出1 → PLC X0
PNP开关输出2 → PLC X1
PLC既能读取实际压力，也能直接获得上下限状态。
二十一、压力开关的常开、常闭和动作逻辑
数字压力开关通常可以设置多种逻辑。
1. 常开逻辑
条件未达到时：
输出OFF
达到压力条件时：
输出ON
2. 常闭逻辑
条件未达到时：
输出ON
达到压力条件时：
输出OFF
3. 上限报警
例如设置：
压力高于0.7MPa → 输出ON
用于高压报警。
4. 下限报警
例如设置：
压力低于0.45MPa → 输出ON
用于低压报警。
5. 窗口比较
例如要求压力必须保持在：
0.50～0.60MPa
则：
压力在窗口内 → 输出ON
压力低于0.50MPa → 输出OFF
压力高于0.60MPa → 输出OFF
适合判断工艺压力是否位于合格区间。
二十二、压力开关为什么需要回差
假设设定压力为：
0.5MPa
如果没有回差，当压力在0.499MPa和0.501MPa之间波动时，输出可能不断切换：
ON → OFF → ON → OFF
这会造成：
-
PLC输入抖动
-
电磁阀反复动作
-
报警反复出现
-
控制不稳定
因此压力开关通常设置动作值和复位值。
例如：
压力上升到0.50MPa → 输出ON
压力下降到0.45MPa → 输出OFF
0.05MPa的差值就是回差。
二十三、PLC模拟量换算
PLC读取模拟量时，通常不会直接得到“0.52MPa”。
PLC首先得到一个原始数字值。
例如某模拟量模块规定：
4mA → 0
20mA → 32000
压力传感器量程为：
0～1MPa
当PLC读取到：
16000
对应压力为：
16000 ÷ 32000 × 1MPa
= 0.5MPa
一般换算关系为：
实际压力
=
（当前原始值－原始下限）
÷
（原始上限－原始下限）
×
（压力上限－压力下限）
+
压力下限
具体原始范围取决于PLC品牌和模拟量模块，例如可能是：
-
0～27648
-
0～32000
-
0～4000
-
6400～32000
-
0～10000
不能把所有PLC都按同一个原始范围处理。
二十四、压力传感器的精度
压力传感器精度可能标注为：
-
±0.1%FS
-
±0.25%FS
-
±0.5%FS
-
±1%FS
其中FS通常表示满量程。
例如：
量程：0～1MPa
精度：±0.5%FS
最大基础误差约为：
1MPa × 0.5%
= ±0.005MPa
即：
±5kPa
需要注意：
±0.5%FS不是当前读数的±0.5%，而通常是满量程的±0.5%。
如果实际只测0.1MPa，±5kPa就相当于当前读数的±5%。
这也是量程不能选得过大的原因之一。
二十五、分辨率、重复精度和精度不是同一个概念
1. 分辨率
能够显示或区分的最小变化量。
例如显示屏可以显示：
0.001MPa
不代表真实测量精度一定达到±0.001MPa。
2. 重复精度
在相同压力条件下多次测量，结果彼此接近的程度。
3. 综合精度
包含：
-
零点误差
-
满量程误差
-
非线性
-
回差
-
重复性
-
温度影响
因此数字显示位数很多，不代表测量一定准确。
二十六、响应时间
响应时间表示压力发生变化后，传感器输出跟随变化需要多长时间。
例如：
响应时间：2ms
10ms
100ms
普通供气压力监控对响应速度要求通常不高。
以下应用需要关注响应速度：
-
高速压装
-
瞬间冲击压力
-
泄漏测试
-
快速真空吸附
-
气密检测
-
动态压力曲线采集
-
高速喷射和点胶
PLC模拟量模块本身也可能有：
-
滤波
-
平均处理
-
转换周期
-
通道扫描周期
即使传感器响应很快，PLC读取速度不够，也看不到快速压力变化。
二十七、介质兼容性
压力传感器不是所有液体和气体都能直接测量。
选型时必须确认被测介质是否与传感器接液材质兼容。
常见接液材料包括：
-
不锈钢
-
陶瓷
-
黄铜
-
硅
-
氟橡胶
-
丁腈橡胶
-
塑料
需要考虑介质是否：
-
腐蚀金属
-
腐蚀密封圈
-
容易结晶
-
容易凝固
-
黏度很高
-
含有颗粒
-
温度很高
-
属于食品或医药介质
-
可燃或易爆
例如普通气动压力传感器不能直接用于：
-
强酸
-
强碱
-
高温蒸汽
-
腐蚀性液体
-
高黏度胶水
除非产品明确支持。
二十八、压力接口
常见压力接口包括：
-
G1/8
-
G1/4
-
G1/2
-
R1/8
-
R1/4
-
NPT1/8
-
NPT1/4
-
M5
-
快插接头
-
法兰接口
-
卡箍接口
需要注意：
-
G螺纹
-
R螺纹
-
NPT螺纹
不是完全相同的螺纹标准，不能随意混接。
错误强行安装可能造成：
-
螺纹损坏
-
密封不良
-
压力泄漏
-
传感器壳体开裂
二十九、密封方式
压力接口可能通过以下方式密封：
-
O形圈
-
密封垫片
-
锥螺纹
-
生料带
-
液态密封胶
-
金属密封垫
是否允许使用生料带，应参考产品说明书。
使用生料带时要避免：
-
生料带进入管路
-
堵塞传感器压力孔
-
碎屑进入阀岛和电磁阀
-
缠绕过多导致螺纹胀裂
三十、安装位置和机械要求
1. 尽量靠近实际测量点
压力传感器安装得离测量点太远，中间又有很长、很细的管路时，测得的压力变化可能出现延迟。
尤其是：
-
真空吸附
-
快速气密测试
-
瞬态压力测量
应尽量缩短取压管。
2. 避免直接受到机械撞击
压力传感器不能作为管路支撑件或踏板。
应避免：
-
被工具撞击
-
被工件碰撞
-
电缆被拉扯
-
管路重量全部压在传感器接口上
-
设备振动直接传递给传感器
3. 液体压力测量要考虑气泡
液压或液体管路中存在气泡时，可能造成：
-
压力波动
-
响应变慢
-
测量不稳定
-
保压测试误差
安装位置应尽量避免空气积聚。
4. 高温介质要隔离
高温蒸汽或高温液体不能直接进入普通压力传感器。
可能需要：
-
冷凝弯管
-
隔膜密封
-
延长取压管
-
散热结构
-
耐高温压力传感器
5. 脉动压力要缓冲
泵、压缩机、电磁阀快速切换可能产生压力脉动和水锤。
可考虑安装：
-
阻尼器
-
缓冲管
-
节流孔
-
脉动吸收器
-
压力缓冲接头
否则可能导致：
-
显示值跳动
-
模拟量波动
-
压力报警频繁触发
-
传感器过早损坏
三十一、压力传感器的重要选型参数
选型时至少要确认以下内容。
1. 测量对象
-
压缩空气
-
真空
-
水
-
液压油
-
胶水
-
腐蚀性液体
-
高温蒸汽
-
工艺气体
2. 压力类型
-
表压
-
绝对压力
-
差压
-
真空压力
-
复合压力
3. 测量范围
例如：
-100～0kPa
-100～100kPa
0～1MPa
0～10MPa
0～40MPa
4. 正常压力和峰值压力
需要知道：
-
正常工作压力
-
最大稳定压力
-
瞬间冲击压力
-
允许过载压力
-
爆破压力
5. 输出类型
-
4～20mA
-
0～10V
-
1～5V
-
PNP
-
NPN
-
模拟量加开关量
-
RS-485
-
IO-Link
6. 供电电压
常见：
DC 12～24V
DC 18～30V
DC 10～30V
DC 24V
7. 精度
根据应用选择：
-
普通供气监控
-
真空吸附判断
-
工艺控制
-
气密检测
-
标定设备
-
计量测量
气密检测对精度、温漂和稳定性的要求通常远高于普通低压报警。
8. 响应时间
动态压力检测和高速控制必须关注。
9. 压力接口
确认：
-
螺纹标准
-
螺纹尺寸
-
内螺纹或外螺纹
-
快插管径
-
密封方式
10. 电气接口
常见：
-
自带电缆
-
M8接头
-
M12接头
-
航空插头
-
DIN插头
-
端子式
11. 防护等级
常见：
-
IP40
-
IP65
-
IP67
-
IP68
-
IP69K
12. 温度范围
需要分别确认：
-
环境温度
-
介质温度
-
储存温度
13. 接液材质
必须与被测介质兼容。
14. 是否带显示和按键
数字显示型便于：
-
现场查看
-
设置压力阈值
-
调试
-
故障排查
-
单位切换
但安装位置必须便于观察和操作。
三十二、压力传感器的正常状态
以0～1MPa、4～20mA压力变送器为例。
无压力
压力约0MPa
输出约4mA
PLC换算值约0MPa
压力为0.5MPa
输出约12mA
PLC换算值约0.5MPa
压力为1MPa
输出约20mA
PLC换算值约1MPa
如果PLC读取到接近0mA，通常不应简单理解为零压力，还可能是：
-
变送器没有供电
-
电缆断开
-
模拟量通道接线错误
-
回路不完整
-
传感器损坏
三十三、常见故障现象
1. 现场压力表有压力，但PLC显示为0
可能原因：
-
压力传感器未供电
-
4～20mA回路断开
-
模拟量正负极接反
-
PLC通道未配置
-
电流输出接到了电压输入
-
模拟量输入公共端未连接
-
PLC读取地址错误
-
压力取压孔堵塞
-
传感器损坏
-
PLC换算程序错误
2. PLC压力值一直为满量程
可能原因：
-
信号线短接到高电压
-
电压输出接到了错误量程
-
PLC模拟量通道设置错误
-
传感器压力已超过量程
-
4～20mA通道读取范围配置错误
-
换算公式错误
-
传感器输出异常
3. 压力值波动很大
可能原因：
-
实际压力脉动
-
泵或阀门快速动作
-
气路存在泄漏
-
管路有水或杂质
-
取压管过长
-
传感器安装在强振动位置
-
模拟量信号受到干扰
-
0V接地不良
-
信号线与动力线同槽
-
PLC滤波设置不合理
-
量程选择过小
4. 压力值始终有固定偏差
可能原因：
-
零点漂移
-
传感器未清零
-
表压接口被堵塞
-
环境温度变化
-
PLC换算上下限错误
-
参考压力类型选错
-
安装方向影响
-
传感器需要重新校准
-
对比压力表本身不准确
5. 真空吸附时偶尔判断失败
可能原因：
-
吸盘漏气
-
产品表面不平
-
真空管路过长
-
真空发生器供气不足
-
吸附时间设置太短
-
阈值设置过高
-
回差设置不合理
-
传感器响应时间较慢
-
吸盘没有完全贴合
-
产品材质透气
-
过滤器堵塞
6. 压力传感器经常损坏
可能原因：
-
超过额定压力
-
水锤或压力冲击
-
介质腐蚀
-
介质温度过高
-
螺纹安装扭矩过大
-
外壳承受管路应力
-
电源接反
-
输出短路
-
接入错误电压
-
液体冻结膨胀
-
压力接口堵塞后异常冲击
三十四、使用万用表检查压力传感器
检查前先确定传感器是：
-
0～10V输出
-
4～20mA输出
-
PNP/NPN开关量输出
不同输出的测量方法不同。
1. 检查供电
万用表调到直流电压档。
测量电源正负端：
+V对0V
正常应符合说明书，例如：
约24V
没有供电时，先排查：
-
开关电源
-
保险
-
端子排
-
电缆
-
接插件
-
正负极
2. 测量0～10V输出
黑表笔接0V，红表笔接模拟量输出线。
例如：
无压力：约0V
半量程压力：约5V
满量程压力：约10V
如果传感器显示压力变化，但输出电压不变化，可能是：
-
测错线
-
输出模式设置错误
-
输出级损坏
3. 测量4～20mA输出
电流必须串联测量，不能像测电压一样把万用表直接并联在输出两端。
正确思路：
断开电流回路
↓
把万用表串入回路
↓
测量回路电流
如果错误地把电流档万用表并联在24V电源两端，相当于短路，可能：
-
烧坏保险
-
损坏万用表
-
损坏传感器
-
损坏电源
因此现场排查4～20mA时，更安全的方式通常是测PLC模拟量输入端的取样电压，或者使用专用过程校验仪。
4. 通过250Ω电阻测4～20mA
如果电流流过250Ω电阻：
4mA × 250Ω = 1V
20mA × 250Ω = 5V
因此4～20mA可以转换为1～5V。
有些PLC模拟量模块内部就使用类似取样方式。
但是否允许外接电阻，需要结合模块输入结构判断，不能随意增加。
5. 检查PNP压力开关输出
黑表笔接0V，红表笔接输出线。
输出OFF时：
通常接近0V
输出ON时：
通常接近+24V
6. 检查NPN压力开关输出
输出动作时，输出线会被拉向0V。
需要结合PLC输入COM和完整负载回路进行测量。
三十五、通过PLC定位故障
排查顺序可以按以下路径进行：
设备中是否真实存在压力
↓
机械压力表是否有读数
↓
压力传感器取压口是否畅通
↓
传感器供电是否正常
↓
传感器现场显示是否正常
↓
模拟量输出是否随压力变化
↓
PLC模拟量通道原始值是否变化
↓
PLC换算后的工程值是否正确
↓
报警和控制逻辑是否正确
例如压力表显示0.6MPa，但PLC显示0.3MPa：
-
确认压力表和传感器是否连接在同一压力点。
-
确认传感器量程是否为0～1MPa。
-
查看传感器输出类型。
-
查看PLC模拟量通道配置。
-
读取PLC原始值。
-
检查程序中的原始上下限。
-
检查程序中的工程量上下限。
-
确认单位是否混用，例如kPa和MPa。
-
使用万用表或过程校验仪测量实际输出。
三十六、压力传感器与压力表的区别
| 对比项目 | 机械压力表 | 压力传感器 |
|---|---|---|
| 显示方式 | 现场指针 | 电信号或数字显示 |
| PLC能否读取 | 通常不能 | 可以 |
| 是否需要供电 | 通常不需要 | 通常需要 |
| 远程监控 | 不方便 | 方便 |
| 报警控制 | 不能直接实现 | 可以 |
| 精度和动态响应 | 取决于型号 | 可实现较高性能 |
| 故障诊断 | 主要靠人工观察 | PLC可以诊断 |
| 成本 | 通常较低 | 通常较高 |
实际设备中经常同时安装：
机械压力表：
方便现场人员直接观察
压力传感器：
供PLC监控、记录和报警
两者可以互相对照排查问题。
三十七、压力传感器与压力开关的区别
| 对比项目 | 压力传感器/变送器 | 压力开关 |
|---|---|---|
| 输出内容 | 连续压力值 | 是否达到设定值 |
| 输出类型 | 4～20mA、0～10V等 | PNP、NPN、触点 |
| PLC接口 | 模拟量输入 | 数字量输入 |
| 能否显示趋势 | 可以 | 通常不可以 |
| 能否设置多个判断值 | PLC中可灵活设置 | 取决于输出数量 |
| 接线和程序 | 较复杂 | 较简单 |
| 成本 | 通常较高 | 通常较低 |
如果设备只需要判断：
气压是否高于0.5MPa
可以选择压力开关。
如果需要：
显示实际压力
记录压力曲线
设置多个报警值
分析压力变化
应选择模拟量压力传感器或压力变送器。
三十八、为什么压力传感器型号很多
压力传感器型号多，是因为以下参数组合非常多：
-
表压、绝对压力、差压
-
正压、负压、复合压力
-
气体、液体、腐蚀性介质
-
量程不同
-
精度不同
-
4～20mA、0～10V、PNP、NPN
-
两线、三线、四线
-
是否带显示
-
是否带按键
-
单输出或多输出
-
螺纹接口不同
-
接液材质不同
-
防护等级不同
-
介质温度不同
-
环境温度不同
-
响应时间不同
-
是否耐压力冲击
-
是否适用于真空
-
是否适用于食品、医药
-
是否防爆
-
是否支持IO-Link
-
是否具有高精度校准证书
因此选型不能只写：
买一个压力传感器
更完整的选型描述应类似：
气动压力变送器
测量压缩空气
表压
量程0～1MPa
DC 24V供电
两线制4～20mA输出
精度±0.5%FS
G1/4外螺纹
不锈钢接液材质
IP67
连接PLC模拟量电流输入
真空应用则可能写成：
数字真空压力开关
量程-100～0kPa
DC 24V
PNP双开关量输出
1～5V模拟量输出
带数字显示
M5压力接口
用于吸盘真空检测
三十九、核心理解
压力传感器的完整信号链路是：
气体或液体产生压力
↓
压力作用在传感器膜片上
↓
膜片发生微小形变
↓
内部压阻、电容或应变元件发生变化
↓
信号调理电路转换为4～20mA、0～10V等信号
↓
PLC模拟量输入读取原始值
↓
PLC换算成kPa、MPa、bar等工程值
↓
程序进行显示、报警、记录和控制
选择和使用压力传感器时，最关键的问题是：
测量什么介质
测表压、绝对压力还是差压
测正压、真空还是复合压力
正常压力和最大冲击压力是多少
需要模拟量还是只需要开关量
4～20mA还是0～10V
PLC是否具有对应模拟量输入
传感器量程和PLC换算是否一致
接口螺纹和接液材质是否合适
是否需要显示、报警和压力曲线
压力传感器有压力信号，只能说明测量点建立了相应压力，不一定能单独证明工艺动作已经正确完成。
例如：
-
气压正常，不等于气缸一定运动到位。
-
真空度正常，不等于工件姿态一定正确。
-
夹紧压力正常，不等于工件一定安装正确。
-
液压压力正常，不等于压装位移一定合格。
重要工艺通常需要把压力信号与位置、位移、流量、工件有无等信号结合判断。
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