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[align=center][size=14px][img=双传感器自动切换PID控制器,690,426]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/07/202107281550092924_2978_3384_3.png!w690x426.jpg[/img][/size][/align][color=#990000]摘要:为了解决PID过程控制器中双传感器自动切换的难题,降低成本提高性价比,替代昂贵的英国欧陆公司2704系列产品,上海依阳实业有限公司推出了单通道和双通道系列的24位高精度PID过程控制器,每个通道都可以实现双传感器自动切换。采用双通道控制器还可以实现温度和真空度的同时测量和控制,温度和真空度测控都可以实现双通道自动切换。另外双传感器自动切换功能还可使备份传感器成为可能,可有效保证过程控制的连续性和安全性。[/color][align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align][size=24px][color=#990000]1. 问题的提出[/color][/size][size=14px][/size] 在许多工业控制领域中,如真空热处理、冷冻干燥机、高压釜、半导体加热炉、空间环境模拟室等,被控参数的量程往往会很宽泛,为了覆盖全量程范围内的准确测量和控制,往往需要两只不同量程的传感器。[size=14px][/size] 如在温度测控过程中,往往在低温段采用热电偶温度传感器,在高温段采用红外测温仪,有时也会采用两种不同类型的热电偶温度传感器来覆盖宽的温度区间。[size=14px][/size] 如在真空度测控过程中,往往会采用10Torr和1000Torr两只薄膜电容真空计来完成0.1~760Torr全量程范围的真空度准确测量和控制。[size=14px][/size] 对于这种需要双传感器测量和控制的场合,目前普遍还是采用人工判断切换方式,这给实际应用带来很大不便。[size=14px][/size] 国外著名厂商欧陆(EUROTHERM)公司针对上述应用,专门推出了2704系列PID过程控制器,但价格较贵。[size=14px][/size] 为了解决PID过程控制器中双传感器自动切换的难题,降低成本提高性价比,替代昂贵的国外产品,上海依阳实业有限公司推出了单通道和双通道系列的24位高精度PID过程控制器,每个通道都可以实现双传感器自动切换,采用双通道控制器还可以实现温度和真空度的同时测量和控制,温度和真空度测控都可以实现双通道自动切换。另外双传感器自动切换功能还可以使备份传感器成为可能,有利于控制过程中若一只传感器出现故障而自动切换到第二只备份传感器,保证过程控制的连续性和安全性。[size=24px][color=#990000]2. 基本原理[/color][/size][size=14px][/size] 双传感器自动切换的基本原理是在控制器主输入接口的基础上引入了一个辅助输入接口,如图2-1所示为两只传感器切换的情况。以温度传感器为例,高切换点(2-3)是第一只传感器工作的高点,低切换点(1-2)是第二只传感器工作的低点,在这两点之间控制器进行平滑计算。当主输入PV1和辅助输入PV2的测量值连续采样低于下切换点,切换到低温传感器。当主输入PV1和辅助输入PV2的测量值连续采样高于上切换点,则切换到高温传感器。[align=center][color=#990000][img=双传感器自动切换原理,690,452]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/07/202107281552543835_2273_3384_3.png!w690x452.jpg[/img][/color][/align][size=14px][/size][align=center][color=#990000]图2-1 双传感器自动切换原理图[/color][/align][size=24px][color=#990000]3. 控制器参数设置[/color][/size][size=14px][/size] 双传感器高低量程的切换点数值判断以辅助输入测量值为判断依据,因此当系统采用双传感器测量和控制时,辅助输入接口做为高端量程传感器的信号输入源。[size=18px][color=#990000]3.1. 双传感器切换功能时,输入类型分辨率的设置[/color][/size][size=14px][/size] (1)主输入接口输入类型为热电偶或热电阻时[size=14px][/size] 此时的温度单位“摄氏度”和“开尔文”设置为0.1度分辨率,温度单位“华氏度”为1度分辨率。即,主输入类型为热电偶或热电阻,温度单位为摄氏度或开尔文时,辅助输入通道小数点设置为1位小数。温度单位为华氏度时,小数点设置为0位小数。[size=14px][/size] (2)主输入通道的输入类型为模拟信号时(真空度测控情况)[size=14px][/size] 根据小数点设定分辨率,两通道必须相同分辨率,即主输入和辅助输入保持相同小数位数,但相应的量程要根据传感器的实际量程进行设置。如对于10Torr和1000Torr两只真空计,其对应的模拟信号都是0~10V,但显示量程分别要设置为10和1000。[size=18px][color=#990000]3.2. 双传感器切换功能中的上下限切换点设置[/color][/size][size=14px][/size] 在使用双传感器切换功能时,还需在控制器上进行相应子菜单设置,分别设置上限切换点和下限切换点,具体内容详见控制器使用说明书。[size=24px][color=#990000]4. 双传感器自动切换功能的应用[/color][/size][size=14px][/size] 具有双传感器自动切换功能的PID过程控制器可应用于多种场合:[size=14px][/size] (1)由于双传感器功能能够同时从两个独立的传感器接收输入信号,这就使得控制器可用于测量两传感器之间的差值和平均值,如温差、平均温度、真空压力差和真空压力平均值。[size=14px][/size] (2)双传感器自动切换功能也可作为备份传感器切换功能使用,即在控制器上连接两只完全一样的传感器,当第一只传感器开路时,当前测量自动切换到第二只传感器测量值进行控制,由此对测量和控制起到保护和保险作用。[size=14px][/size] (3)由于上海依阳公司的VPC2021-2系列PID过程控制器具有双通道同时测控能力,而每一通道都配备了辅助输入端口,这样就可以同时连接4只传感器。这种4只传感器的接入能力,能带来非常多的组态形式,如同时进行两路不同变量(如温度和真空度)的测量和控制,其中2只传感器同时测控温度和真空度,其他2只传感器用来同时监测其他两个测量点处的测量值变化情况。[size=14px][/size] (4)在高真空工艺过程中,最常见的是使用扩散泵,并将扩散泵放置在真空炉膛和机械泵(粗真空)之间,而扩散泵和机械泵之间的区域称为前级室。机械泵将前级室气压降低到扩散泵的最大吸入压力以下,扩散泵才能开始正常运行。在典型的单室真空系统中,一般会配备三个真空计:在主真空室(或炉膛)中将安装两个真空计,一个用于低真空(皮拉尼真空计10-3 mbar),另一个用于高真空(有源倒磁控管AIM)仪表10-8mbar。而另一个皮拉真空计被视为单独的输入用来监控前级室气压。在实际应用中需要两个主真空室上的真空计进行自动切换,同时外加一个真空计监测前级室气压和一个温度传感器进行腔室温度测控。两种类型的真空计(每种都需要24V直流电源)提供2~10V直流对数输出,涵盖不同的真空范围。在实际控制过程中,两通道控制器将前级室与主真空室隔离并打开前级泵,当前级室达到设定的真空度时,控制器将改变其联锁装置,使扩散泵能够将炉子抽真空。同样,当炉子达到设定的真空度时,两通道控制器将控制执行设定的温度曲线,同时继续监测是否保持必要的真空度。[align=center]=======================================================================[/align][align=center][img=,690,349]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/07/202107281553360737_7536_3384_3.jpg!w690x349.jpg[/img][/align][size=14px][/size]
模拟传感器的抗干扰措施来源:测试仪器网 摘要:本文分析了影响模拟传感器小信号处理精度的干扰根源、干扰种类以及干扰现象,给出了实际应用中的各种抗干扰措施。 关键词:模拟传感器;小信号处理;抗干扰措施 一、前言 模拟传感器的应用非常广泛,不论是在工业、农业、国防建设,还是在日常生活、教育事业以及科学研究等领域,处处可见模拟传感器的身影。但在模拟传感器的设计和使用中,都有一个如何使其测量精度达到最高的问题。而众多的干扰一直影响着传感器的测量精度,如:现场大耗能设备多,特别是大功率感性负载的启停往往会使电网产生几百伏甚至几千伏的尖脉冲干扰;工业电网欠压或过压(涉县钢铁厂供电电压在160V~310V波动),常常达到额定电压的35%左右,这种恶劣的供电有时长达几分钟、几小时,甚至几天;各种信号线绑扎在一起或走同一根多芯电缆,信号会受到干扰,特别是信号线与交流动力线同走一个长的管道中干扰尤甚;多路开关或保持器性能不好,也会引起通道信号的窜扰;空间各种电磁、气象条件、雷电甚至地磁场的变化也会干扰传感器的正常工作;此外,现场温度、湿度的变化可能引起电路参数发生变化,腐蚀性气体、酸碱盐的作用,野外的风沙、雨淋,甚至鼠咬虫蛀等都会影响传感器的可靠性。模拟传感器输出的一般都是小信号,都存在小信号放大、处理、整形以及抗干扰问题,也就是将传感器的微弱信号精确地放大到所需要的统一标准信号(如1VDC~5VDC或4mADC~20mADC),并达到所需要的技术指标。这就要求设计制作者必须注意到模拟传感器电路图上未表示出来的某些问题,即抗干扰问题。只有搞清楚模拟传感器的干扰源以及干扰作用方式,设计出消除干扰的电路或预防干扰的措施,才能达到应用模拟传感器的最佳状态。 二、干扰源、干扰种类及干扰现象 传感器及仪器仪表在现场运行所受到的干扰多种多样,具体情况具体分析,对不同的干扰采取不同的措施是抗干扰的原则。这种灵活机动的策略与普适性无疑是矛盾的,解决的办法是采用模块化的方法,除了基本构件外,针对不同的运行场合,仪器可装配不同的选件以有效地抗干扰、提高可靠性。在进一步讨论电路元件的选择、电路和系统应用之前,有必要分析影响模拟传感器精度的干扰源及干扰种类。 1、主要干扰源 (1)静电感应 静电感应是由于两条支电路或元件之间存在着寄生电容,使一条支路上的电荷通过寄生电容传送到另一条支路上去,因此又称电容性耦合。 (2)电磁感应 当两个电路之间有互感存在时,一个电路中电流的变化就会通过磁场耦合到另一个电路,这一现象称为电磁感应。例如变压器及线圈的漏磁、通电平行导线等。 (3)漏电流感应 由于电子线路内部的元件支架、接线柱、印刷电路板、电容内部介质或外壳等绝缘不良,特别是传感器的应用环境湿度较大,绝缘体的绝缘电阻下降,导致漏电电流增加就会引起干扰。尤其当漏电流流入测量电路的输入级时,其影响就特别严重。 (4)射频干扰 主要是大型动力设备的启动、操作停止的干扰和高次谐波干扰。 如可控硅整流系统的干扰等。 (5)其他干扰 现场安全生产监控系统除了易受以上干扰外,由于系统工作环境较差,还容易受到机械干扰、热干扰及化学干扰等。 2、干扰的种类 (1)常模干扰 常模干扰是指干扰信号的侵入在往返2条线上是一致的。常模干扰来源一般是周围较强的交变磁场,使仪器受周围交变磁场影响而产生交流电动势形成干扰,这种干扰较难除掉。 (2)共模干扰 共模干扰是指干扰信号在2条线上各流过一部分,以地为公共回路,而信号电流只在往返2个线路中流过。共模干扰的来源一般是设备对地漏电、地电位差、线路本身具有对地干扰等。由于线路的不平衡状态,共模干扰会转换成常模干扰,就较难除掉了。 (3)长时干扰 长时干扰是指长期存在的干扰,此类干扰的特点是干扰电压长期存在且变化不大,用检测仪表很容易测出,如电源线或邻近动力线的电磁干扰都是连续的交流50Hz工频干扰。 (4)意外的瞬时干扰 意外瞬时干扰主要在电气设备操作时发生,如合闸或分闸等,有时也在伴随雷电发生或无线电设备工作瞬间产生。 干扰可粗略地分为3个方面: (a)局部产生(即不需要的热电偶); (b)子系统内部的耦合(即地线的路径问题); (c)外部产生(Bp电源频率的干扰)。 3、干扰现象 在应用中,常会遇到以下几种主要干扰现象: (1)发指令时,电机无规则地转动; (2)信号等于零时,数字显示表数值乱跳; (3)传感器工作时,其输出值与实际参数所对应的信号值不吻合,且误差值是随机的、无规律的; (4)当被测参数稳定的情况下,传感器输出的数值与被测参数所对应的信号数值的差值为一稳定或呈周期性变化的值; (5)与交流伺服系统共用同一电源的设备(如显示器等)工作不正常。 干扰进入定位控制系统的渠道主要有两类:信号传输通道干扰,干扰通过与系统相联的信号输入通道、输出通道进入;供电系统干扰。 信号传输通道是控制系统或驱动器接收反馈信号和发出控制信号的途径,因为脉冲波在传输线上会出现延时、畸变、衰减与通道干扰,所以在传输过程中,长线的干扰是主要因素。任何电源及输电线路都存在内阻,正是这些内阻才引起了电源的噪声干扰,如果没有内阻,无论何种噪声都会被电源短路吸收,线路中也不会建立起任何干扰电压;此外,交流伺服系统驱动器本身也是较强的干扰源,它可以通过电源对其它设备进行干扰。
[align=left][font=宋体]在一些应用中会需要用到多段液位检测,来实现液位侦测。那么多段液位检测有什么传感器可供选择呢?[/font][/align][align=left][font=宋体] [/font][/align][align=left][font=宋体]第一种接触式光电液位传感器,可做成多段位检测液体,接触液体检测,需要开孔安装,可朝上、朝下安装,液位可依据实际情况进行定制。[/font][/align][align=left][/align][align=left][font=宋体] [img=非接触式液位传感器,605,375]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/09/202309211606188325_9168_4008598_3.jpg!w605x375.jpg[/img][/font][/align][align=left][font=宋体]第二种非接触式光电液位传感器,也可做成多段位检测液体,无需接触液体,可满足水箱需移走的情况,也可实现检测水箱是否在位。不过相比于第一种需要改动水箱,在水箱上设计一个棱镜(可设计),液位可依据实际情况进行定制。[/font][/align][align=left][img=分离式液位传感器,690,448]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/09/202309211606480952_751_4008598_3.jpg!w690x448.jpg[/img][/align][align=left][font=宋体]第三种是电容式液位传感器,是非接触检测,水箱需要是非金属材质,对于水箱的厚度有要求,传感器周围2cm范围内不能有电机或金属物体,需要紧贴水箱检测。[/font][/align][align=left][img=多点液位检测,690,558]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/09/202309211607151649_2055_4008598_3.jpg!w690x558.jpg[/img][/align][align=left][font=宋体] [/font][/align][align=left][font=宋体]三种相比,光电原理会相比电容式可靠性更高,精度也会更高。深圳市能点科技有限公司是一家专业的开关生产厂家,主要供应[url=https://www.eptsz.com]液位传感器[/url],倾倒开关,小型流量计,分离式液位开关,水位传感器,水位开关,轻触开关,水箱控制开关,鱼缸自动智能补水器等产品。液位传感器广泛应用于扫拖机,洗地机,饮水机,咖啡机加湿器等家电设备。[/font][/align]