一般的传感器只能作为敏感元件,须配上变换仪表来检测物理量、化学量等的变化。随着微电子技术的发展,出现了智能传感器。智能传感器采用超大规模集成电路,利用嵌入软件协调内部操作,在完成输入信号的非线性补偿、零点错误、温度补偿、故障诊断等基础上,还可完成对工业过程的控制,使控制系统的功能进一步分散。
智能传感器集成了传感器、智能仪表全部功能及部分控制功能,具有很高的线性度和低的温度漂移,降低了系统的复杂性、简化了系统结构。特点如下:
● 一定程度的人工智能是硬件与软件的结合体,可实现学习功能,更能体现仪表在控制系统中的作用。可以根据不同的测量要求,选择合适的方案,并能对信息进行综合处理,对系统状态进行预测。
● 多敏感功能将原来分散的、各自独立的单敏传感器集成为具有多敏感功能的传感器,能同时测量多种物理量和化学量,全面反映被测量的综合信息。
● 精度高、测量范围宽随时检测出被测量的变化对检测元件特性的影响,并完成各种运算,其输出信号更为精确,同时其量程比可达100:1,最高达400:1,可用一个智能传感器应付很宽的测量范围,特别适用于要求量程比大的控制场合。
● 通信功能可采用标准化总线接口,进行信息交换,这是智能传感器的关键标志之一。
智能传感器的出现将复杂信号由集中型处理变成分散型处理,即可以保证数据处理的质量,提高抗干扰性能,同时又降低系统的成本。它使传感器由单一功能、单一检测向多功能和多变量检测发展,使传感器由被动进行信号转换向主动控制和主动进行信息处理方向发展,并使传感器由孤立的元件向系统化、网络化发展。
化工厂中的智能传感器与仪表工程
图1为化工厂某仪表工程项目示意图,液体通过阀门定位器进入化工槽罐,在进口管道中安装了电磁流量计,以进行瞬时流量和累计流量的控制;在化工槽罐底部安装了压力传感器,以进行液位的检测。该项目由于在化工现场,需要本质安全型仪表,且需要进行数据交换,控制精度要求高。
图1、化工厂某仪表工程项目的示意图
图2、控制系统构建
该控制系统中,DP/PA耦合器是PROFIBUS-DP和PROFIBUS-PA两种总线的结合点和物理连接器。DP/PA耦合器可以单独使用,也可以和DP Link配合使用,在本项目中单独使用即可。
D P / PA耦合器有两种型号, 即Exi DP/PA耦合器和FDC 157-0 DP/PA耦合器,前者最大输出电流110mA,用于防爆场合;后者最大输出电流为1000mA。由于控制柜安装在中央控制室,只有传感器和执行器安装在现场,需要本安型现场仪表,因此从经济的角度出发选择FDC 157-0 DP/P耦合器。
压力传感器选型 SITRANS P DSⅢ为智能数字压力变送器,带有HART、PROFIBUS PA或FF总线通讯,具有按键操作、诊断功能以及高精度等特点(如图3所示)。该智能压力变送器主要用于压力、压差、绝压和液位测量,具有特殊的安全标准。