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。

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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：

1. 表压

2. 绝对压力

3. 差压

4. 真空压力

5. 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：

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：

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：

1. 确认压力表和传感器是否连接在同一压力点。

2. 确认传感器量程是否为0～1MPa。

3. 查看传感器输出类型。

4. 查看PLC模拟量通道配置。

5. 读取PLC原始值。

6. 检查程序中的原始上下限。

7. 检查程序中的工程量上下限。

8. 确认单位是否混用，例如kPa和MPa。

9. 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

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

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。