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德國PILZ皮爾茲變送器的智能化
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)與通訊技術(shù)的發(fā)展，在獲取數(shù)據(jù)和信息方面，變送器變得越來越重要。變送器發(fā)展的一個(gè)趨勢是網(wǎng)絡(luò)化智能變送器。通過將微處理器和變送器相結(jié)合，形成智能化變送器節(jié)點(diǎn)，并且通過現(xiàn)場總線對位于現(xiàn)場的多個(gè)智能變送器節(jié)點(diǎn)以及變送器節(jié)點(diǎn)和遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)進(jìn)行連接，從而使得智能變送器不僅具有數(shù)據(jù)采集、處理功能，并且還具有數(shù)據(jù)傳輸和信息交換功能。

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變送器是現(xiàn)代工業(yè)控制系統(tǒng)中的一種重要設(shè)備，傳統(tǒng)變送器采用模擬電路設(shè)計(jì)，其抗干擾能力差、缺乏控制功能的缺點(diǎn)越來越不能滿足工業(yè)現(xiàn)場的要求。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和現(xiàn)代總線技術(shù)的快速發(fā)展，以單片機(jī)為核心，基于CAN總線的新型智能變送器取代傳統(tǒng)變送器勢在必行。本課題是以全自動(dòng)捆扎機(jī)中傳統(tǒng)變送器改造為背景，本文針對設(shè)計(jì)要求，提出了具有測量、控制、通訊功能的變送器設(shè)計(jì)方案。本文選用金鐘衡器的DCD-500作為變送器，采用ATmegal6作為微處理器，進(jìn)行了硬件和軟件設(shè)計(jì)。硬件設(shè)計(jì)包括單片機(jī)模塊、變送器模塊、溫度測量模塊、電源模塊、運(yùn)算放大模塊、V/I轉(zhuǎn)換模塊、液晶模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、通訊模塊。軟件設(shè)計(jì)包括主程序設(shè)計(jì)、液晶顯示程序設(shè)計(jì)、鍵盤輸入程序設(shè)計(jì)、溫度測量程序設(shè)計(jì)、A/D轉(zhuǎn)換程序設(shè)計(jì)。從系統(tǒng)可靠性角度出發(fā)，選用中位值平均濾波算法進(jìn)行軟件濾波。通過第三方軟件VB調(diào)試完成了用戶交互界面設(shè)計(jì)。 分析了目前變送器零點(diǎn)漂移產(chǎn)生原因，參考應(yīng)用了目前常用的兩種零點(diǎn)漂移消除方法：基線零點(diǎn)漂移補(bǔ)償法和斜率零點(diǎn)漂移補(bǔ)償法。針對變送器的非線性誤差，采用曲線擬合的zui小二乘法進(jìn)行誤差補(bǔ)償。通過單片機(jī)軟件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)點(diǎn)漂移補(bǔ)償法和非線性補(bǔ)償法。 針對變送器控制的對象要求，本文采用CMAC與PID并行控制的算法，通過湊試法得到PID的三個(gè)參數(shù)，并通過編寫MATLAB程序進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。 通過對傳統(tǒng)變送器在實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行測試，然后對新型變送器進(jìn)行測試，對比實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以得出，新型變送器抗干擾能力增強(qiáng)，測量精度提高。但是由于不同的現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)的相繼出現(xiàn)，兼容性問題出現(xiàn)了：基于各類現(xiàn)場總線的網(wǎng)絡(luò)化智能變送器存在接口不兼容，對系統(tǒng)研發(fā)、集成和維護(hù)帶來了很多問題，為此，電子電氣工程師協(xié)會(huì)（IEEE）及美國國家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)總局（NIST）聯(lián)合推出了IEEE1451網(wǎng)絡(luò)化智能變送器接口標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)的推出使得各廠商研制的網(wǎng)絡(luò)化智能變送器能夠相互兼容，實(shí)現(xiàn)了各廠商變送器之間的互操作性與互換性。

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綜述了智能無線變送器的研究現(xiàn)狀，指出微處理器和無線技術(shù)模塊的引入讓變送器的智能無線化成為現(xiàn)實(shí)，同時(shí)對其在農(nóng)業(yè)、采礦業(yè)、制造業(yè)、環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用作了簡單的概括，具體實(shí)例證明了該變送器的重要實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，zui后展望了智能無線變送器的發(fā)展前景。