數(shù)字稱重傳感器在過程控制中的應(yīng)用

在工業(yè)過程控制中，由于生產(chǎn)的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，對設(shè)備的可靠性有著較高的要求，采用了很多冗余技術(shù)來保證測量和控制的可靠.除了DCS系統(tǒng)的冗余外，對現(xiàn)場的傳感器也提出了冗余的要求，DCS系統(tǒng)希望能及時(shí)了解各個(gè)傳感器工作狀態(tài)，并及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障。這樣，傳統(tǒng)的稱重方式由于多個(gè)模擬傳感器的信號經(jīng)過接線盒并接后成為一路信號，每個(gè)傳感器的信號就不再是可獨(dú)立辨別的，儀表無法在線發(fā)現(xiàn)問題，進(jìn)行故障定位，就很難滿足連續(xù)生產(chǎn)中高可靠性的要求。

梅特勒-托利多的數(shù)字稱重傳感器內(nèi)部有微處理器，可以對自身進(jìn)行診斷，每個(gè)都有自己的地址，儀表能夠在線監(jiān)測各個(gè)傳感器輸出并進(jìn)行智能處理，不但大大提高了稱重系統(tǒng)的可靠性，而且可以輕松解決一些模擬傳感器很難實(shí)現(xiàn)的如大皮重小秤量、偏載檢測等要求。再加上自己獨(dú)特的高精度高速A/D轉(zhuǎn)換技術(shù)、全面的傳感器數(shù)字補(bǔ)償技術(shù)以及遠(yuǎn)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(dá)到了OIML C6的精度，通過了多項(xiàng)國際認(rèn)證，是真正的數(shù)字稱重傳感器。十多年來，梅特勒-托利多的數(shù)字稱重傳感器在全球各地廣泛應(yīng)用達(dá)到50萬只以上。

與模擬傳感器相比，數(shù)字稱重傳感器的如下特點(diǎn)更好地滿足了過程控制的要求：

可靠性高,抗干擾能力強(qiáng)，防雷性能好

模擬傳感器由儀表供電，其電橋的激勵(lì)電壓就等于外界儀表的供電。在工業(yè)現(xiàn)場，儀表與傳感器之間易受強(qiáng)電干擾和浪涌影響，會造成數(shù)據(jù)不穩(wěn)，甚至瞬時(shí)燒毀傳感器。

數(shù)字傳感器采用全密封不銹鋼激光焊接技術(shù)，內(nèi)充氦氣保護(hù)內(nèi)部電路可靠工作，防護(hù)等級達(dá)到IP68。增加了各種保護(hù)電路和防雷擊設(shè)計(jì)，對儀表提供的電源先進(jìn)行處理，穩(wěn)壓后再用于電橋的激勵(lì)，就消除了來自電源和雷電的浪涌干擾，使得傳感器輸出穩(wěn)定的信號，保證了傳感器的正常工作。

不間斷工作

數(shù)字稱重系統(tǒng)能保障生產(chǎn)的連續(xù)性，實(shí)現(xiàn)不間斷工作，儀表不但時(shí)刻監(jiān)測著各個(gè)數(shù)字傳感器的工作狀況，而且在發(fā)現(xiàn)某個(gè)傳感器故障時(shí)，儀表可以自動啟動不間斷工作方式，仍然能保障一定時(shí)間一定精度下的稱重，不至于造成生產(chǎn)停機(jī)。同時(shí)儀表會發(fā)出信號給用戶，定位故障傳感器要求更換。

模擬傳感器系統(tǒng)一旦傳感器有故障就無法稱重，從而造成停工停產(chǎn)的重大事件。

免標(biāo)定

在生產(chǎn)現(xiàn)場進(jìn)行標(biāo)定是一件很麻煩的事情，許多料罐系統(tǒng)很難加重量或無法掛砝碼進(jìn)行標(biāo)定，使用數(shù)字傳感器就可以進(jìn)行免標(biāo)定。這是因?yàn)閿?shù)字傳感器在生產(chǎn)中，已用標(biāo)準(zhǔn)測力機(jī)對傳感器輸出進(jìn)行了標(biāo)定，其輸出的數(shù)字量與標(biāo)準(zhǔn)力值是一一對應(yīng)的，儀表讀取到的就是數(shù)字傳感器實(shí)際測量到的重量值，中間沒有任何損耗，因此可以實(shí)現(xiàn)免標(biāo)定。

而模擬傳感器和稱重儀表是分別生產(chǎn)分別標(biāo)定的，在組成模擬稱重系統(tǒng)時(shí)連線的各個(gè)環(huán)節(jié)都會有信號的損耗，儀表最后測量的信號并不完全等于傳感器的輸出信號，因此在應(yīng)用時(shí)必須進(jìn)行系統(tǒng)的現(xiàn)場標(biāo)定。

傳輸距離遠(yuǎn) 通信速度快 防作弊效果顯著

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(shù)字傳感器輸出數(shù)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(xiàn)場總線通信協(xié)議傳輸，通信速度是普通RS485的十倍，高速且具通信糾錯(cuò)能力，保證了數(shù)據(jù)快速可靠。由于協(xié)議的保密現(xiàn)場無法作弊。

角差容易調(diào)整

一個(gè)模擬傳感器組成的秤體，由于信號的不可辨別，校準(zhǔn)時(shí)需在每個(gè)傳感器上加砝碼并利用接線盒中的電位器進(jìn)行角差調(diào)整，由于各個(gè)傳感器間存在著相互作用，因而需反復(fù)多次調(diào)整，耗時(shí)費(fèi)力。

由數(shù)字傳感器組成的秤體，其角差的調(diào)整容易得多。由于儀表可以讀取到四角每個(gè)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(jì)算出各點(diǎn)的角差系數(shù)，可自動進(jìn)行秤的角差調(diào)整，免去了反復(fù)加載砝碼的麻煩，提高了效率。一遍加載即可完成角差調(diào)整，非常簡便快捷。

維護(hù)方便

模擬傳感器在生產(chǎn)時(shí)是連電纜線一起進(jìn)行溫度補(bǔ)償?shù)?，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(shí)，傳感器都需要專門定制。在更換傳感器時(shí)需重新穿線，在實(shí)際使用時(shí)很不方便。

數(shù)字傳感器使用軍標(biāo)的航空插頭，不但保證了IP68的防護(hù)等級，使得傳感器與電纜線成為兩個(gè)獨(dú)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?shù)氖菙?shù)字信號，電纜線的長度可根據(jù)需要改變，不會影響測量精度。數(shù)字傳感器更換時(shí)只需將相關(guān)參數(shù)輸入新傳感器，無需進(jìn)行系統(tǒng)的重新標(biāo)定。

系統(tǒng)整體成本低

從系統(tǒng)成本的角度來看，雖然數(shù)字傳感器增加了電路板，但由于數(shù)字傳感器在應(yīng)用中減少了調(diào)試及應(yīng)用成本（如調(diào)試角差方便），能夠進(jìn)行免標(biāo)定，更換傳感器不需重新標(biāo)定等，而且數(shù)字傳感器的自診斷、不間斷工作等功能提高了系統(tǒng)可靠性，降低了停機(jī)時(shí)間。因此，系統(tǒng)總體成本是比模擬傳感器系統(tǒng)要降低的。