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[size=14px][color=#990000]摘要:为了保证科研生产中的安全运行和控制,针对一些对可靠性、安全性和产品价值要求较高的控制对象,往往要求传感器具有冗余设计。本文介绍了VPC 2021-1系列多功能超高精度PID控制器,主要介绍了此控制器的双传感器冗余功能及其使用方法。[/color][/size][size=14px][/size][align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align][size=14px] 在各种工业和科研领域中,会采用大量各种传感器进行相应的过程参数测量和控制。在一些使用环境比较恶劣的条件下,如高低温、高压力、腐蚀、侵蚀、振动和强磁场等,传感器往往会受到损伤而发生故障,由此会在使用过程中给测量和控制带来严重影响,从而造成测量和控制效果降低,甚至造成产品报废和试验失败,更严重的还会造成控制失控而引发事故。特别是在一些高价值产品的长时间生产控制过程中,绝不允许期间出现中断而造成控制参数巨变造成高价值产品报废现象。[/size][size=14px] 为了解决上述运行过程中传感器损坏而带来的控制失效问题,最好的解决方法是进行冗余设计,即对工作用传感器进行备份。如图1所示,在被控对象中布置至少两个传感器,一个作为主传感器,另一个为备份传感器。当主传感器出现故障时,特别是主传感器出现断路时,控制器自动切换到备份传感器。[/size][align=center][size=14px][color=#990000][img=双传感器冗余示意图,500,294]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/11/202211161612313860_2879_3221506_3.jpg!w690x407.jpg[/img][/color][/size][/align][size=14px][/size][align=center][color=#990000]图1 冗余设计的双传感器(主传感器和备份传感器)[/color][/align][size=14px] 在控制过程和运行设备中配备双传感器比较容易实现,条件是主传感器和备份传感器的规格型号和量程要完全一致,但发挥这种冗余设计功效的关键是要求相应的PID控制器具有传感器断路自动监测能力,并同时要求能将控制回路自动切换到备份传感器。[/size][size=14px] 为了满足安全生产和控制需要,VPC2021-1系列多功能超高精度PID控制器配备这种双传感器冗余功能。如图2所示,此系列PID控制器具备万能型传感器输入功能,可连接的47种类型的输入信号,其中包括10种热电偶温度传感器、9种电阻型温度传感器、3种纯电阻、10种热敏电阻、3种模拟电流和12种模拟电压。在备份传感器的具体使用中,可以将两只完全相同的传感器分别接入主输入端和辅助输入端,并将辅助输入通道设置为双传感器冗余功能。开始运行后,控制器同时采集两只传感器信号,但采用主传感器信号进行控制。当主传感器开路时,当前测量自动转入辅助输入端(备份传感器)的测量值并继续进行控制。[/size][align=center][size=14px][color=#990000][img=具有双传感器冗余功能的多功能超高精度PID控制器,350,388]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/11/202211161614314227_180_3221506_3.jpg!w496x551.jpg[/img][/color][/size][/align][size=14px][/size][align=center][color=#990000]图2 具有双传感器冗余功能的PID控制器[/color][/align][size=14px] 这种双端口输入信号的功能还可以进行扩展,可以通过相应的设置用来进行加热器断丝报警、阀位反馈、远程设定、不同量程双传感器切换。[/size][size=14px] 总之,这种具体双传感器冗余功能的PID调节器完全可以满足安全控制的需要,功能十分强大,同时还保持了超高精度的测量控制能力。[/size][align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align][size=14px][/size]
成果简介 以光栅、磁栅等大行程传感器输出信号为对象,针对信号噪声对测量精度影响,提供传感器信号多项误差集中补偿实现方案,量化抑制信号的等幅、直流漂移、正交等误差,提供倍率可调的高速细分功能电路,实现大行程、大角度范围内的长度、角度的高分辨率测量。 电路系统在数字化硬件平台上实现,系统结构简洁,具有高集成度、高灵活性特点,支持多种信号输出形式。目前市场上没有类似的集成化信号处理产品,成果电路在灵活性、可靠性、适用性方面具有显著市场优势。系统组成 以传感器输出的正余弦信号(或方波信号)为输入,进行信号多路高速采样,通过集成化数字功能电路完成多种误差补偿和高分辨率细分,电路输出既可以通讯到上位机,也可以以脉冲形式输出。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/07/201607121448_600114_3112929_3.png技术指标(1)误差抑制效果:直流漂移<20mv;正交误差<0.8°;等幅性<1%;(2)细分倍率:256、512、1024可调;(3)最大输入信号频率;40KHz(1024细分);(4)输出信号:细分计数、脉冲。 技术特点 目前市场上对于光栅、磁栅等传感器输出信号的补偿、细分、数据采集和信号转换等产品功能单一,在使用便利性、费用、效率等方面均呈现市场需求与产品不匹配特征。本成果电路提供了多功能、一体化、可定制的信号处理功能解决方案,即可以作为集成化功能模块嵌入到大型系统中,也可以承担小型系统定制化功能实现任务。应用领域(1)对长度、角度有大行程、高分辨率测量需求的应用场合;(2)对传感器信号等幅、直流漂移、正交等噪声有定量抑制需求的场合;(3)对长度、角度测量的集成度和灵活性有需求的场合。前期应用 已成功应用于国家计量科学研究院长度所,服务于自校准角度编码器系统,完成360°圆周内2.0"分辨率的角度细分功能任务。合作方式(1)技术服务;(2)个性定制。 联系人:朱维斌联系方式:0571-86875665,0571-87676266;Email:zhuweibin@cjlu.edu.cn;工贸所网址:http://itmt.cjlu.edu.cn;工贸所微信公众号:中国计量大学工贸所。中国计量大学工业与商贸计量技术研究所简介 中国计量大学是以“计量、测试、标准”为特色的院校,主要培养测试技术、仪器开发方向的专属人才。 中国计量大学工业与商贸计量技术研究所是学校为进一步推动高水平研究团队的建设而在2014年设立的两个学科特区之一,主要针对工业生产与贸易往来中关乎国计民生的计量测试问题,以新方法、技术、设备及评价为研究对象,主要研究方向为化工产品及工艺安全测试技术与仪器、零部件无损检测技术与设备、光栅信号处理与齿轮精密测量,涉及的单元技术有高精度温度检测技术、快速热电传感技术、高稳态温度场发生技术、低热惰性高压容器制备工艺、激光和电磁加热、非稳态传热反演、基于幅值分割原理的光栅信号数字细分、光栅信号短周期误差补偿、机器视觉高精度尺寸测量。研究所同时是化工产品安全测试技术及仪器浙江省工程实验室,先后承担国家重大科学仪器设备开发专项、国家公益性行业科研专项、国家自然基金、973等国家级项目,科研经费超千万。现有专职科研人员9人、工程技术人员2人、在读研究生30余人、行政与科研管理人员3人。 “应用驱动、产研融合”是研究所的标签,以应用驱动为前提,通过方法技术化、技术产品化、产品市场化,将科研成果落脚于实际应用,为经济与社会发展提供推动力,同时为研究所提供持续发展所需资金、影响力、信息等各类资源的支撑,目前研究所已拥有2家产业化公司。更多研究所介绍请登录研究所网站itmt.cjlu.edu.cn或微信公众号。
传感器是一种物理装置或生物器官,能够探测、感受外界的信号、物理条件(如光、热、湿度)或化学组成(如烟雾),并将探知的信息传递给其他装置或器官。传感器技术在发展经济、推动社会进步方面的重要作用,是十分明显的。世界各国都十分重视这一领域的发展。相信不久的将来,传感器技术将会出现一个飞跃,达到与其重要地位相称的新水平。 作为传感网的基础元件,在今后将有十分广阔的发展前景。目前新型传感器技术包括固态硅传感器技术、光纤传感器技术、生物芯片技术、基因芯片技术、图像传感器技术、全固态惯性传感器技术、多传感器技术等在这一领域,重点发展新原理、新效应的传感技术,传感器智能技术,传感器网络技术,微型化和低功耗技术,以及传感器阵列及多功能、多传感参数传感器的设计、制造和封装技术。国内经营传感器的仪器仪表供应商也在增多。“十二五”将以智能传感器作为重点,进行关键技术攻关。在这一领域,重点发展新原理、新效应的传感技术,传感器智能技术,传感器网络技术,微型化和低功耗技术,以及传感器阵列及多功能、多传感参数传感器的设计、制造和封装技术。