數字稱重傳感器在過程控制中的實際應用

        摘要：傳統的傳感器由于很多的局限性，信號是不可獨立辨別的，無法滿足工業率的要求，本文就介紹了另外一種數字稱重傳感器，在過程控制中的實際應用。

         前言

        在工業過程控制中，由于生產的連續運轉，對設備的可靠性有著較高的要求，采用了很多冗余技術來保證測量和控制的可靠。除了DCS系統的冗余外，對現場的傳感器也提出了冗余的要求，DCS系統希望能及時了解各個傳感器工作狀態，并及時發現故障。這樣，傳統的稱重方式由于多個模擬傳感器的信號經過接線盒并接后成為一路信號，每個傳感器的信號就不再是可獨立辨別的，儀表無法在線發現問題，進行故障定位，就很難滿足連續生產中高可靠性的要求。
　　
　　梅特勒-托利多的數字稱重傳感器內部有微處理器，可以對自身進行診斷，每個都有自己的地址，儀表能夠在線監測各個傳感器輸出并進行智能處理，不但大大提高了稱重系統的可靠性，而且可以輕松解決一些模擬傳感器很難實現的如大皮重小秤量、偏載檢測等要求。再加上自己*的高精度高速A/D轉換技術、全面的傳感器數字補償技術以及遠程高速防爆通信能力，使得性能超越了模擬傳感器的極限，達到了OIMLC6的精度，通過了多項認證，是真正的數字稱重傳感器。十多年來，梅特勒-托利多的數字稱重傳感器在各地廣泛應用達到50萬只以上。
　　
　　與模擬傳感器相比，數字稱重傳感器的如下特點更好地滿足了過程控制的要求：
　　
　　可靠性高,抗*力強，防雷性能好
　　
　　模擬傳感器由儀表供電，其電橋的激勵電壓就等于外界儀表的供電。在工業現場，儀表與傳感器之間易受強電干擾和浪涌影響，會造成數據不穩，甚至瞬時燒毀傳感器。
　　
　　數字傳感器采用全密封不銹鋼激光焊接技術，內充氦氣保護內部電路可靠工作，防護等級達到IP68。增加了各種保護電路和防雷擊設計，對儀表提供的電源*行處理，穩壓后再用于電橋的激勵，就消除了來自電源和雷電的浪涌干擾，使得傳感器輸出穩定的信號，保證了傳感器的正常工作。
　　
　　不間斷工作
　　
　　數字稱重系統能保障生產的連續性，實現不間斷工作，儀表不但時刻監測著各個數字傳感器的工作狀況，而且在發現某個傳感器故障時，儀表可以自動啟動不間斷工作方式，仍然能保障一定時間一定精度下的稱重，不至于造成生產停機。同時儀表會發出信號給用戶，定位故障傳感器要求更換。
　　
　　模擬傳感器系統一旦傳感器有故障就無法稱重，從而造成停工停產的重大事件。
　　
　　免標定
　　
　　在生產現場進行標定是一件很麻煩的事情，許多料罐系統很難加重量或無法掛砝碼進行標定，使用數字傳感器就可以進行免標定。這是因為數字傳感器在生產中，已用標準測力機對傳感器輸出進行了標定，其輸出的數字量與標準力值是一一對應的，儀表讀取到的就是數字傳感器實際測量到的重量值，中間沒有任何損耗，因此可以實現免標定。
　　
　　而模擬傳感器和稱重儀表是分別生產分別標定的，在組成模擬稱重系統時連線的各個環節都會有信號的損耗，儀表zui后測量的信號并不*等于傳感器的輸出信號，因此在應用時必須進行系統的現場標定。
　　
　　傳輸距離遠通信速度快防作弊*
　　
　　模擬式傳感器的mV級信號太小，易受射頻干擾和電磁干擾。而且在傳輸中由于電纜電阻的影響會有所損失,所以信號傳輸距離較短。模擬式稱重作弊極其容易，很難控制。
　　
　　數字傳感器輸出數字信號，不但電平要高出模擬式百倍，不易受到干擾，而且是按照Bifbus現場總線通信協議傳輸，通信速度是普通RS485的十倍，高速且具通信糾錯能力，保證了數據快速可靠。由于協議的保密現場無法作弊。
　　
　　角差容易調整
　　
　　一個模擬傳感器組成的秤體，由于信號的不可辨別，校準時需在每個傳感器上加砝碼并利用接線盒中的電位器進行角差調整，由于各個傳感器間存在著相互作用，因而需反復多次調整，耗時費力。
　　
　　由數字傳感器組成的秤體，其角差的調整容易得多。由于儀表可以讀取到四角每個傳感器的受力情況，因此只要在各角加一遍載荷，儀表即可計算出各點的角差系數，可自動進行秤的角差調整，免去了反復加載砝碼的麻煩，提高了效率。一遍加載即可完成角差調整，非常簡便快捷。
　　
　　維護方便
　　
　　模擬傳感器在生產時是連電纜線一起進行溫度補償的，這樣才能消除電纜線電阻的溫度影響。如果模擬傳感器電纜線損壞后隨意連接，就會造成測量誤差。所以在距離較長時，傳感器都需要專門定制。在更換傳感器時需重新穿線，在實際使用時很不方便。
　　
　　數字傳感器使用軍標的航空插頭，不但保證了IP68的防護等級，使得傳感器與電纜線成為兩個獨立的器件，更換傳感器或電纜更方便，不用穿電纜線。由于傳輸的是數字信號，電纜線的長度可根據需要改變，不會影響測量精度。數字傳感器更換時只需將相關參數輸入新傳感器，無需進行系統的重新標定。
　　
　　系統整體成本低
　　
　　從系統成本的角度來看，雖然數字傳感器增加了電路板，但由于數字傳感器在應用中減少了調試及應用成本（如調試角差方便），能夠進行免標定，更換傳感器不需重新標定等，而且數字傳感器的自診斷、不間斷工作等功能提高了系統可靠性，降低了停機時間。因此，系統總體成本是比模擬傳感器系統要降低的。