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智能温度变送器在称重控制系统中的应用

发布时间:2020-10-19 10:42:56 |来源:网络转载

0引言
称重传感器广泛应用于恒重仓料位检测、皮带计量设备上,传感器在激励电压的作用下,输出mV电压信号与承载的物料质量成正比,信号经称重控制仪转换,显示当前物料流量,实现物料计量控制功能。
在工业生产控制过程中,温度变送器可接收工业热电阻、热电偶等温度传感器的电阻、mV电压信号,将其转换为标准的4〜20mA电流信号,消除引线电阻、电磁干扰的影响。伴随着Hart、FF总线或者ProfibubDP通讯技术的广泛应用和推广,多数仪表生产制造商都开发岀支持不同通讯协议的智能型仪表,以满足工业生产控制的各种应用需求。其中,智能温度变送器不仅支持各类测温元件不同类型信号输入,还可根据实际需要自定义量程输出范围,为智能温度变送器的广泛应用提供了坚实的基础。
1称重控制系统简介
称重控制系统主要包括恒重仓、皮带秤等,系统中均包含称重传感器、称重控制仪、其它检测和控制设备。称重控制仪负责接收称重、速度等传感器信号,根据设备参数计算得出实际物料质量或流量,并能输出控制调节物料流速,实现自动控制功能。虽然称重控制仪表功能丰富,但设定参数众多、标定过程复杂,成本投入较大,对日常维护和成本投入要求很高。
2智能温度变送器的典型应用
智能温度变送器目前多数采用Hart、FF总线通讯协议,提供了丰富的参数组态菜单,调试人员可以通过手操器远程进行参数组态和定义,仪表测量准确度最高可达0.05%,可以满足各种工况环境的温度检测。以支持Hart协议的智能温度变送器为例,其输入信号可以是两线制、三线制、四线制的热电阻(支持类型包含Pt-100,Pt-10.Pt-1000,Cu-10等),也可以是热电偶(支持K、S、R、B、E、J、N、T分度),还可以是mV电压信号(一125〜125mV或者一125〜1100mV),温度输出范围一270'C〜1820°C。

3智能温度变送器在称重控制系统应用的理论依据
3.1理论依据
(1)称重传感器在激励电压的作用下输出的mV电压信号,其大小与承载质量成正比,输岀关系如以下公式:
Ut=WXSXU/F
其中:
Ui——称重传感器实际输岀电压(mV)
W——传感器实际承载质量(kg)
S——称重传感器灵敏度(mV/V)
U——传感器实际激励电压(V)
F——传感器额定承载质量(kg)
例如某称重传感器,出厂参数包括传感器灵敏度2.00045mV/V、额定承载200kg、允许激励电压范围5-20VDC.在10VDC激励电压的作用下,其额定负荷时传感器最大输出电压Umax=WXSXU/F=200X2.00045X104-200=20.0045mV;当承载80kg时传感器的输出电压Ui=80X2.00045X10-^-200=8.0018mV。
(2)智能温度变送器可以接收介于一125〜125mV之间任意电压信号,将其转换为标准的4~20mA的电流信号的功能。
3.2结论
根据上述两个理论依据,可以得到如下结论:
(1)    直接将称重传感器的信号输出接入温度变送器的mV信号输入端(如图1),定义温度变送器的信号输入类型为“一125〜125mV”,信号输入零点为“OmV”,信号输入量程为“20.0045mV(计算得出传感器额定负荷下的最大输出值)",仪表输出零点为“0(空载)",仪表量程为“200(额定承载质量)",工程单位“C”(注:温度变送器的输出工程单位只能选择温度计量单位,但不影响信号转换输出功能)。
(2)    称重传感器实际使用工况环境中,称重托辐、承载支架、料仓自重、皮带等均会产生一部分承载质量,因此整个称重控制系统空载时传感器仍有一定输出。可以利用温度变送器的零点校准功能将仪表输出零点调整为此时的称重质量(即皮重),实现除皮检测功能。

称宣传感器接入温度变送器接线原理图

图1称宣传感器接入温度变送器接线原理图

4智能温度变送器在恒重仓料位检测中的应用
4.1恒重仓料位检测原理
由于固体粉料堆积形状变化多端,料仓(如煤粉仓)的料位检测一般采用恒重仓检测技术。即将整个料仓悬吊后全部压在三个称重传感器上(三点确定一个平面),三个称重传感器采用并联连接(如图2),平均承载料仓质量,输出电压保持不变。经过称重控制仪表计算得到称重质量,分别经过空仓、满仓标定后得到料位零点和量程,最终实现料位检测。
4.2实际应用
将称重传感器输出信号直接接入温度变送器;恒重仓空仓时测量并记录传感器输岀mV值,并作为温度变送器输入信号的零点;恒重仓满仓时测量并记录传感器输出mV值,并作为温度变送器输入信号的量程;温度变送器的输出量程范围为0〜10(TC(即料仓料位为0〜100%)。

多个称重传感器并联接入温度变送器原理图

5智能温度变送器在定量给料控制上的应用
5.1定量给料机控制原理
连续测量皮带负荷Q(kg/m)和皮带速度V(m/s),通过计算得到实际下料量F=QXVX3600(kg/h),控制器接收远程设定流量并与实际流量进行比例微分调节,输出信号驱动变频电机进行速度调节,实现定量给料控制过程(如图3)。

定量给料控制原理图

(mV),作为温度变送器的零点输入值,称重传感器额定负荷下的输出信号E^CmV)作为满度输入值,温度变送器的输出零点为OCC),量程为两个称重传感器的额定负荷之和(两个传感器并联)。定量给料机正常运行时,温度变送器的输出值即为皮带总负荷QJkg),通过公式计算得出皮带负荷Q(kg/m)。
测速传感器经速度数显表转换为4〜20mA信号后送往远程的DCS系统。通过DCS系统编程组态功能计算得到设计下料量F(kg/h)。在DCS系统中组态创建定量给料机自动调节控制回路实现速度调节功能。
5.2实际应用
两个称重传感器输出信号经过并联后接入温度变送器(见图2)。
皮带空转运行时,测量称重传感器输出电压E。
称重传感器安装在称重托辐下方的称重架上,称重托辗间距为Lg(m),传感器有效检测区域为图3中三角形阴影部分,可以得知有效检测长度L=Lg/2。称重传感器测量得到的称重值除皮后得到皮带总负荷Qb(kg),计算得出皮带负荷Q(kg/m),Q=Qb/L=2Q>/Lg。皮带速度V由测速传感器直接测量得出。

6结束语
通过仔细研究称重系统检测原理,确认能够利用温度变送器替代价格昂贵的称重控制仪表,借助于先进的计算机控制系统实现称重计量及给料调节控制,在满足工况测量精度要求的前提下,可以有效节约设备投资成本,并为智能型变送器的广泛应用提供了广阔的发展空间。

 

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