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論壓力傳感器構(gòu)造自動控制系統(tǒng)
摘要:隨著傳感器技術(shù)的不斷成熟以及計算機(jī)控制技術(shù)在自動控制領(lǐng)域的應(yīng)用，由自動控制技術(shù)為主要控制的機(jī)械設(shè)備對各個行業(yè)都起到了極大的推動作用。壓力傳感器構(gòu)造自動控制在稱量配料、管道壓力測試等方面的應(yīng)用極大地提高了工作效率。文中就利用壓力傳感器構(gòu)造自動控制系統(tǒng)的方法及其典型應(yīng)用進(jìn)行了簡要的論述。
關(guān)鍵詞:壓力傳感器；自動控制系統(tǒng)；管道檢測；稱重
正文：
隨著我國各省市經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)的不斷建立，我國壓力容器制造、檢測等行業(yè)得到巨大的發(fā)展空間。壓力容器的壓力自動控制系統(tǒng)作為壓力容器運行維護(hù)的重要安全措施，其控制系統(tǒng)的開發(fā)與制造、使用與維護(hù)對于使用者有著重要意義。利用壓力傳感器構(gòu)造自動控制系統(tǒng)是壓力容器系統(tǒng)發(fā)展的重要方向。隨著自動控制技術(shù)的不斷成熟，越來越多的領(lǐng)域都在積極應(yīng)用自動控制技術(shù)以降低人工成本、提高效率。
1.壓力傳感器及其自動控制概述
國家標(biāo)準(zhǔn)GB7665-87對傳感器下的定義是：“能感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成”。其主要是通過感受到被測量的信息，并將檢測感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。壓力傳感器是實現(xiàn)自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié)，通過壓力傳感器測量信息后，傳送至自動控制單片機(jī)或計算機(jī)，由計算機(jī)對預(yù)設(shè)信息進(jìn)行對比后，做出實時的反應(yīng)，以此完成自動控制的全過程。
2.關(guān)于壓力傳感器構(gòu)造自動控制的分析
2.1利用壓力傳感器構(gòu)造的管道壓力自動控制系統(tǒng)分析
根據(jù)管道壓力檢測設(shè)定數(shù)據(jù)選擇合適的壓力檢測傳感器，通過傳感器將信號轉(zhuǎn)換為4-20MA信號給DCS，然后由DCS對檢測到的信號與設(shè)定信號對比，輸出一個4-20MA的模擬信號來控制現(xiàn)場的壓力調(diào)節(jié)閥的閥位，從而達(dá)到通過傳感器來控制閥開度的自動控制功能。利用這樣的原理及控制系統(tǒng)可以對鍋爐壓力、輸送管道壓力等進(jìn)行自動控制，從而減少人工監(jiān)測的弊端。
2.2壓力傳感器在制藥行業(yè)自動控制的應(yīng)用
在制藥行業(yè)中對于壓力傳感器構(gòu)造的自動控制系統(tǒng)有很多，最為典型的是片劑自動數(shù)粒裝瓶機(jī)。其是利用壓力傳感器對瓶中所裝內(nèi)容物進(jìn)行實時監(jiān)控，在裝到設(shè)定重量后，由傳感器將信號傳到PLC控制模塊，由模塊將信號轉(zhuǎn)到傳動系統(tǒng)將瓶轉(zhuǎn)入擰蓋系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中還常常將紅外光感傳感器共同使用，增加數(shù)粒準(zhǔn)確性，保障產(chǎn)品質(zhì)量。類此的自動控制系統(tǒng)在食品制造行業(yè)也有很多的應(yīng)用。
2.3利用壓力傳感器構(gòu)造飼料分裝自動控制系統(tǒng)
在飼料行業(yè)中的分裝系統(tǒng)是飼料制造企業(yè)質(zhì)量控制的重要控制工序。利用物理壓力傳感器構(gòu)造的自動分裝系統(tǒng)實現(xiàn)了物料的快速、準(zhǔn)確稱量，實現(xiàn)了自動分裝及配料、進(jìn)料控制。其主要分為高速分裝系統(tǒng)及自動稱量裝料系統(tǒng)構(gòu)成。
高速定量分裝系統(tǒng)由微機(jī)控制稱重壓力傳感器的稱重和比較，并輸出控制信號，執(zhí)行定值稱量，控制外部給料系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)，實行自動稱量和快速分裝的任務(wù)。采用單片機(jī)和V/F電壓頻率變換器等電子器件，以及中央處理器，BCD拔碼盤作為定值設(shè)定輸入器，物料裝在料斗里，其重量使稱重壓力傳感器彈性體發(fā)生變形，輸出與重量成正比的電信號，傳感器輸出信號經(jīng)放大器放大后，輸入V/F轉(zhuǎn)換器進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成的頻率信號直接送入微處理器中，其數(shù)字量由微機(jī)進(jìn)行處理。微機(jī)一方面把物重的瞬時數(shù)字量送入顯示電路，顯示出瞬時物重，另一方面則進(jìn)行稱重比較，開啟和關(guān)閉加料口、放料于箱中等一系列的稱重定值控制。
自動稱重和裝料裝置的實現(xiàn)是通過裝料的箱子或袋子沿傳送帶運動，直到裝有料的電子稱下面，傳送帶停止運動，電磁線圈通電，電子稱料斗翻轉(zhuǎn)，使料全部倒入箱子或袋子中，當(dāng)料倒完，傳送帶馬達(dá)再次通電，將裝滿料的箱子或袋子移出，并保護(hù)傳送帶繼續(xù)運行，直到下一次空袋或空箱切斷光電傳感器的光源，與此同時，電子稱料箱復(fù)位，控制電子壓力稱的電磁線圈a通電，漏斗給電子秤自動加料，重量由微機(jī)控制，當(dāng)電子秤中的料與給定值相等時，電磁線圈a斷電，彈簧力使漏斗門關(guān)上。裝料系統(tǒng)開始下一個裝料的循環(huán)。當(dāng)漏斗中的料和傳送帶上的箱子足夠多時，這個過程可以持續(xù)不斷地進(jìn)行下去。必要時，操作人員可以隨時停止傳送帶，通過拔碼盤輸入不同的給定值，然后再啟動，即可改變箱或袋中的重量。 該系統(tǒng)選用不同的傳感器，改變稱重范圍，則可以用到水泥、食糖、面粉加工等行業(yè)的自動包裝中。
3.各類型壓力傳感器發(fā)展分析
隨著壓力傳感器在各行業(yè)自動控制應(yīng)用的不斷加深，傳統(tǒng)壓力傳感器技術(shù)已經(jīng)不斷滿足現(xiàn)代科技的要求。為此，更多新型的壓力傳感技術(shù)正在不斷的研制與開發(fā)中。力學(xué)傳感器的種類繁多，如電阻應(yīng)變片壓力傳感器、半導(dǎo)體應(yīng)變片壓力傳感器、壓阻式、壓力傳感器、電感式壓力傳感器、電容式壓力傳感器、諧振式壓力傳感器及電容式加速度傳、感器等。但應(yīng)用最為廣泛的是壓阻式壓力傳感器，它具有極低的價格和較高的精度以及較好的線性特性。新材料在壓力傳感器的應(yīng)用為傳感器自動控制技術(shù)帶來更加廣闊的發(fā)展空間，抗腐蝕的陶瓷壓力傳感器沒有液體的傳遞，壓力直接作用在陶瓷膜片的前表面，使膜片產(chǎn)生微小的形變，厚膜電阻印刷在陶瓷膜片的背面，連接成一個惠斯通電橋（閉橋），由于壓敏電阻的壓阻效應(yīng)，使電橋產(chǎn)生一個與壓力成正比的高度線性，與激勵電壓也成正比的電壓信號，標(biāo)準(zhǔn)的信號根據(jù)壓力量程的不同標(biāo)定為2.0 /3.0 / 3.3 mV/V等，可以和應(yīng)變式傳感器相兼容。通過激光標(biāo)定，傳感器具有很高的溫度穩(wěn)定性和時間穩(wěn)定性，傳感器自帶溫度補(bǔ)償0℃～70℃，并可以和絕大多數(shù)介質(zhì)直接接觸。陶瓷是一種公認(rèn)的高彈性、抗腐蝕、抗磨損、抗沖擊和振動的材料。陶瓷的熱穩(wěn)定特性及它的厚膜電阻可以使它的工作溫度范圍高達(dá)-40℃～135℃，而且具有測量的高精度、高穩(wěn)定性。電氣絕緣程度>2kV，輸出信號強(qiáng)，長期穩(wěn)定性好。高特性，低價格的陶瓷傳感器將是壓力傳感器的發(fā)展方向，在歐美國家有全面替代其它類型傳感器的趨勢，在中國也有越來越多的用戶使用陶瓷傳感器替代擴(kuò)散硅壓力傳感器。藍(lán)寶石壓力傳感器、壓電壓力傳感器等新材料傳感器的開發(fā)與應(yīng)用為壓力傳感器自動控制系統(tǒng)的發(fā)展提供了廣闊的發(fā)展空間。
結(jié)論：
隨著壓力傳感器構(gòu)造的自動控制系統(tǒng)在各行業(yè)應(yīng)用的不斷加深，自動控制系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用企業(yè)也面臨著更高挑戰(zhàn)。這就要求自動控制開發(fā)企業(yè)必須加大對相關(guān)人才培養(yǎng)與引進(jìn)，通過人才戰(zhàn)略提高自身的市場競爭力，提高對應(yīng)用壓力傳感器自動控制系統(tǒng)客戶的售后服務(wù)，加強(qiáng)壓力傳感器的檢測以保障自動控制系統(tǒng)的精準(zhǔn)性，為壓力傳感技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展打下堅實的基礎(chǔ)。
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