数字称重传感器在过程控制中的应用

2011-03-30 16:38:07来源: 互联网
在工业过程控制中,由于生产的连续运转,对设备的可靠性有着较高的要求,采用了很多冗余技术来保证测量和控制的可靠.除了DCS系统的冗余外,对现场的传感器也提出了冗余的要求,DCS系统希望能及时了解各个传感器工作状态,并及时发现故障。这样,传统的称重方式由于多个模拟传感器的信号经过接线盒并接后成为一路信号,每个传感器的信号就不再是可独立辨别的,仪表无法在线发现问题,进行故障定位,就很难满足连续生产中高可靠性的要求。

梅特勒-托利多的数字称重传感器内部有微处理器,可以对自身进行诊断,每个都有自己的地址,仪表能够在线监测各个传感器输出并进行智能处理,不但大大提高了称重系统的可靠性,而且可以轻松解决一些模拟传感器很难实现的如大皮重小秤量、偏载检测等要求。再加上自己独特的高精度高速A/D转换技术、全面的传感器数字补偿技术以及远程高速防爆通信能力,使得性能超越了模拟传感器的极限,达到了OIML C6的精度,通过了多项国际认证,是真正的数字称重传感器。十多年来,梅特勒-托利多的数字称重传感器在全球各地广泛应用达到50万只以上。

与模拟传感器相比,数字称重传感器的如下特点更好地满足了过程控制的要求:

可靠性高,抗干扰能力强,防雷性能好

模拟传感器由仪表供电,其电桥的激励电压就等于外界仪表的供电。在工业现场,仪表与传感器之间易受强电干扰和浪涌影响,会造成数据不稳,甚至瞬时烧毁传感器。

数字传感器采用全密封不锈钢激光焊接技术,内充氦气保护内部电路可靠工作,防护等级达到IP68。增加了各种保护电路和防雷击设计,对仪表提供的
电源先进行处理,稳压后再用于电桥的激励,就消除了来自电源和雷电的浪涌干扰,使得传感器输出稳定的信号,保证了传感器的正常工作。

不间断工作

数字称重系统能保障生产的连续性,实现不间断工作,仪表不但时刻监测着各个数字传感器的工作状况,而且在发现某个传感器故障时,仪表可以自动启动不间断工作方式,仍然能保障一定时间一定精度下的称重,不至于造成生产停机。同时仪表会发出信号给用户,定位故障传感器要求更换。

模拟传感器系统一旦传感器有故障就无法称重,从而造成停工停产的重大事件。

免标定

在生产现场进行标定是一件很麻烦的事情,许多料罐系统很难加重量或无法挂砝码进行标定,使用数字传感器就可以进行免标定。这是因为数字传感器在生产中,已用标准测力机对传感器输出进行了标定,其输出的数字量与标准力值是一一对应的,仪表读取到的就是数字传感器实际测量到的重量值,中间没有任何损耗,因此可以实现免标定。

而模拟传感器和称重仪表是分别生产分别标定的,在组成模拟称重系统时连线的各个环节都会有信号的损耗,仪表最后测量的信号并不完全等于传感器的输出信号,因此在应用时必须进行系统的现场标定。

传输距离远 通信速度快 防作弊效果显著

模拟式传感器的mV级信号太小,易受射频干扰和电磁干扰。而且在传输中由于电缆电阻的影响会有所损失,所以信号传输距离较短。模拟式称重作弊极其容易,很难控制。

数字传感器输出数字信号,不但电平要高出模拟式百倍,不易受到干扰,而且是按照Bifbus现场总线通信协议传输,通信速度是普通RS485的十倍,高速且具通信纠错能力,保证了数据快速可靠。由于协议的保密现场无法作弊。

角差容易调整

一个模拟传感器组成的秤体,由于信号的不可辨别,校准时需在每个传感器上加砝码并利用接线盒中的电位器进行角差调整,由于各个传感器间存在着相互作用,因而需反复多次调整,耗时费力。

由数字传感器组成的秤体,其角差的调整容易得多。由于仪表可以读取到四角每个传感器的受力情况,因此只要在各角加一遍载荷,仪表即可计算出各点的角差系数,可自动进行秤的角差调整,免去了反复加载砝码的麻烦,提高了效率。一遍加载即可完成角差调整,非常简便快捷。

维护方便

模拟传感器在生产时是连电缆线一起进行温度补偿的,这样才能消除电缆线电阻的温度影响。如果模拟传感器电缆线损坏后随意连接,就会造成测量误差。所以在距离较长时,传感器都需要专门定制。在更换传感器时需重新穿线,在实际使用时很不方便。

数字传感器使用军标的航空插头,不但保证了IP68的防护等级,使得传感器与电缆线成为两个独立的器件,更换传感器或电缆更方便,不用穿电缆线。由于传输的是数字信号,电缆线的长度可根据需要改变,不会影响测量精度。数字传感器更换时只需将相关参数输入新传感器,无需进行系统的重新标定。

系统整体成本低

从系统成本的角度来看,虽然数字传感器增加了电路板,但由于数字传感器在应用中减少了调试及应用成本(如调试角差方便),能够进行免标定,更换传感器不需重新标定等,而且数字传感器的自诊断、不间断工作等功能提高了系统可靠性,降低了停机时间。因此,系统总体成本是比模拟传感器系统要降低的。

关键字:数字  过程控制  应用

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/MEMS/2011/0330/article_1032.html
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