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数字称重传感器在过程控制中的应用

添加时间:2012-02-08 关注:0

 

    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。
 
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。
 
 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。
 
 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。
 
 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。
 
 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。
 
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。
 
 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。

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