Estado de la investigación y aplicación de transmisores de presión
Con la mejora continua del nivel de automatización, así como el rápido progreso de la tecnología informática, la tecnología de materiales y la tecnología de sistemas microelectromecánicos (sistema microelectromecánico, MEMS), el campo de la automatización industrial ampliamente utilizado en el campo de la instrumentación inteligente en los últimos años también ha tenido un rápido desarrollo.
La investigación sobre transmisores de presión se centra principalmente en los siguientes aspectos:
① Métodos de comunicación del transmisor de presión.
② Sensores de presión en entornos extremos de alta temperatura.
③ Transmisor de presión con función de autodiagnóstico.
④ Método de compensación de temperatura del transmisor de presión.
⑤ Transmisor de presión otros aspectos del progreso de la investigación.
Transmisor de presión método de comunicación
En el pasado, los transmisores de presión solo admitían señales estándar analógicas de 4-20 mA que se usaban comúnmente en el campo del control de procesos industriales. Con el desarrollo continuo de la tecnología de la información y la tecnología digital, se pueden desarrollar y fabricar cada vez más transmisores de presión inteligentes que admiten el protocolo de bus de campo de transmisión de señales digitales. El transmisor de presión inteligente HART basado en el protocolo de comunicación abierta del transductor remoto direccionable en carretera (HART) diseñó un transmisor de presión de dos cables. Un transmisor de presión de dos cables está diseñado en base al protocolo de comunicación abierta del transductor remoto direccionable en carretera (HART). Con solo dos cables, el transmisor de presión no solo transmite señales digitales y analógicas, sino que también suministra energía al dispositivo. En comparación con otros protocolos que solo admiten señales digitales, la característica distintiva del transmisor de presión es que transmite señales digitales mientras retiene la señal de corriente analógica de 4-20 mA, por lo que desempeña un papel importante en el período de transición cuando los instrumentos digitales reemplazan gradualmente a los instrumentos analógicos tradicionales. Sin embargo, el protocolo HART es un método de comunicación semidigital, que solo admite transmisión unidireccional y el canal es uno a uno. Con el desarrollo de la tecnología, el protocolo HART gradualmente no puede satisfacer las necesidades de intercambio de información del sistema de control e instrumentación de campo.
En la era de la industria digital e inteligente 4.0, la digitalización del campo de la producción industrial es de gran importancia. Sobre la base del transmisor de presión tradicional, basado en el enfoque de bus de red de área del controlador (CAN) para la transformación digital del transmisor, el diseño y la implementación de un módulo de medición de presión digital de tamaño pequeño y alta precisión se pueden integrar en el transmisor de presión, mejorando así significativamente la eficiencia y confiabilidad del intercambio de información entre el equipo de campo y el sistema de control. Fiabilidad. Se diseñó un transmisor para medir la presión de una línea de red de agua. La señal de corriente de salida del transmisor es convergente por una unidad terminal remota (RTU) y se transmite a la sala de control utilizando Ethernet industrial para la visualización centralizada de parámetros. La precisión del transmisor alcanza el 0,14% y todos los componentes están localizados, lo que tiene las ventajas de control independiente, uso simple y buena confiabilidad.
La comunicación inalámbrica ha recibido una amplia atención en los últimos años. La tecnología de comunicación inalámbrica industrial tiene las ventajas de bajo costo, alta eficiencia, alta confiabilidad, tendido conveniente, etc., y ha sido ampliamente utilizada en sitios industriales. Especialmente para la transmisión de señales en entornos peligrosos inflamables y explosivos, como escenarios de petróleo y gas, químicos y áreas de tanques, la transmisión inalámbrica es un medio de comunicación económico y efectivo. Se diseña un sistema de medición de presión inalámbrico basado en sensores capacitivos. El sistema primero convierte la presión aplicada en una señal de voltaje correspondiente a través de sensores capacitivos y circuitos de acondicionamiento de señal, y luego realiza la transmisión y recepción inalámbrica de la señal mediante el uso de transceptores de modulación por desplazamiento de frecuencia (FSK). El sistema se controla dentro del 1,6% del error de escala completa y es adecuado para la comunicación inalámbrica que ha recibido mucha atención en los últimos años. La tecnología de comunicación inalámbrica industrial tiene las ventajas de bajo costo, alta eficiencia, alta confiabilidad y tendido conveniente, y ha sido ampliamente utilizada en sitios industriales. La transmisión inalámbrica es un medio de comunicación económico y eficaz, especialmente para la transmisión de señales en entornos peligrosos inflamables y explosivos, como los de petróleo y gas, químicos y áreas de tanques. Se ha diseñado un sistema de medición de presión inalámbrico basado en sensores capacitivos. El sistema primero convierte la presión aplicada en una señal de voltaje correspondiente a través de sensores capacitivos y circuitos de acondicionamiento de señal, y luego realiza la transmisión y recepción inalámbrica de la señal mediante el uso de transceptores de modulación por desplazamiento de frecuencia (FSK). El error de escala completa del sistema se controla dentro del 1,6%, lo que es adecuado para áreas inflamables y explosivas altamente peligrosas y áreas donde la instalación y el mantenimiento de cables son difíciles. Además, FSK tiene una gran seguridad, alta eficiencia e inmunidad al ruido. Se ha diseñado un transmisor de presión capacitivo basado en tecnología MEMS. El transmisor compensa los errores no lineales a través de un algoritmo de red neuronal artificial. Se selecciona niobato de litio (LiNbO3) como material de comunicación óptica de largo alcance para este transmisor. Debido a las características de la luz, este método de transmisión es prácticamente sin pérdidas y se caracteriza por una alta confiabilidad, un mantenimiento simple y un bajo peligro.
Con el desarrollo de la digitalización industrial, aumentan los requisitos de sensores inteligentes. Se propone un transmisor de presión inteligente inalámbrico con diagnóstico de fallas en tiempo real. El transmisor monitorea la salida analógica del sensor de presión en tiempo real y ejecuta un programa de autodiagnóstico para que los datos de presión generados y la información de diagnóstico se puedan transmitir al sistema receptor a través de transmisión inalámbrica. Apuntando a las características de los procesos industriales, como la interferencia electromagnética y la complejidad espacial, se diseña un transmisor de presión inalámbrico de alta precisión para satisfacer las necesidades de los sitios industriales, realizando la red inalámbrica industrial para la automatización de procesos industriales (red inalámbrica para automatización industrial - automatización de procesos, WIA-PA) estándar. Estándar WIA-PA) para automatización de procesos industriales y tecnología de medición de presión de silicio monocristalino. El transmisor de presión inalámbrico de alta precisión puede mejorar efectivamente el nivel de informatización y gestión digital de la medición de presión de campo industrial, y tiene una amplia perspectiva de aplicación.
