專利名稱：一種機(jī)電一體化溫度數(shù)據(jù)采集單元的制作方法
一種機(jī)電一體化溫度數(shù)據(jù)采集單元，它用于各種由計(jì)算機(jī)進(jìn)行監(jiān)測與控制的機(jī)電設(shè)備與系統(tǒng)，特別適合于在已部分實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的系統(tǒng)中(如象石油、化工等系統(tǒng))，用做溫度數(shù)據(jù)的采集。
由于溫度往往是石油加工、化工生產(chǎn)以及食品加工等工業(yè)生產(chǎn)中的重要參數(shù)，因此溫度數(shù)據(jù)的采集就顯得十分重要。過去有些系統(tǒng)的溫度數(shù)據(jù)是采用普通溫度計(jì)或溫度儀表進(jìn)行人工讀數(shù)。隨著當(dāng)代計(jì)算機(jī)技術(shù)和電力電子技術(shù)的發(fā)展，各種設(shè)備都在向自動化、智能化的方向發(fā)展。自從七十年化提出機(jī)電一體化的概念以來，機(jī)電一體化的觀點(diǎn)已被普遍接受，而且它所依賴的計(jì)算機(jī)技術(shù)和電力電子技術(shù)的發(fā)展，已使得機(jī)電一體化技術(shù)有實(shí)施的可能。但由于作為機(jī)電一體化中的機(jī)與電之間的媒介“結(jié)”還沒有形成，因而機(jī)電一體化技術(shù)在很大程度上還停留在概念階段，沒有廣泛實(shí)施。
現(xiàn)在在計(jì)算機(jī)監(jiān)控設(shè)備以及機(jī)電一體化的系統(tǒng)設(shè)備中，作為設(shè)備中的溫度數(shù)據(jù)采集部分，所采用的多是一些自動化溫度儀表。而這些儀表還中沿用過去的儀表方式，每個儀表除有溫度敏感元件和模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路外，都有一套進(jìn)行自身控制、誤差調(diào)整補(bǔ)償以及進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)膹?fù)雜電子線路，因此它有以下缺點(diǎn)1、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高。由于每個儀表都要有自身的一套進(jìn)行自身控制、誤差調(diào)整補(bǔ)償以及進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)膹?fù)雜電子線路，使儀表的成本增加。
2、調(diào)整及維護(hù)工作量大。由于這樣的儀表采用自身加裝誤差調(diào)整補(bǔ)償電路，它是通過硬件在模擬量階段就進(jìn)行誤差的調(diào)整補(bǔ)償，因此每個儀表都要進(jìn)行人工調(diào)整，有的還必須在現(xiàn)場環(huán)境中調(diào)整。同時，由于增加了大量的模擬電路，使使用中的漂移增大，必須進(jìn)行定期維護(hù)，造成工作量增加。
3、不易標(biāo)準(zhǔn)化，生產(chǎn)批量小，成本高。由于使用的環(huán)境范圍很寬，要求各不相同，因此多為按專門要求訂做的形式生產(chǎn)，生產(chǎn)品種多批量小，生產(chǎn)成本高。
4、控制室復(fù)雜。由于每個測量儀表都要有信號電纜與控制室中的控制計(jì)算機(jī)相連，在系統(tǒng)測量控制參數(shù)很多的情況下，電纜很多，電纜的排放，檢修和調(diào)整都很困難。
本發(fā)明的目的就是為克服上述缺點(diǎn)而發(fā)明一種機(jī)電一體化的溫度數(shù)據(jù)采集單元。
本發(fā)明的組成如附

圖1所示，它有溫度敏感元件(1)，模/數(shù)轉(zhuǎn)換適配模塊(2)，其特征在于有與中央控制計(jì)算機(jī)通過串行通訊接口相連的工業(yè)控制介面(3)，溫度敏感元件(1)裝于需測溫度的位置處，模/數(shù)轉(zhuǎn)換適配模塊(2)插于工業(yè)控制介面的一個插槽中，并使工業(yè)控制介面就近放置于被控設(shè)備旁。
本發(fā)明采用標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)控制介面(RTU)(3)放置于被控設(shè)備近旁，在一個RTU中，有多個插槽，除可插本發(fā)明中的模/數(shù)轉(zhuǎn)換適配模塊(2)外，還可以插入其它的如象用做模擬量輸出的數(shù)/模轉(zhuǎn)換模塊，用做開關(guān)量或脈沖量輸入輸出的I/O模塊等。在一個RTU中也可以插不止一個模/數(shù)轉(zhuǎn)換適配模塊(2)，以用于多模擬量的輸入。用于測量的溫度敏感元件(1)是標(biāo)準(zhǔn)化的，裝于需進(jìn)行測量處，通過連線與插在RTU中的模/數(shù)轉(zhuǎn)換適配模塊(2)相連，溫度敏感元件(1)產(chǎn)生的模擬量信號經(jīng)模/數(shù)轉(zhuǎn)換適配模塊(2)轉(zhuǎn)換后，在RTU(3)的控制下，當(dāng)控制計(jì)算機(jī)需要時送出。本發(fā)明擺脫了原儀表的框框，采用機(jī)電一體化的形式，只用一個溫度敏感元件(1)和一個模/數(shù)轉(zhuǎn)換適配模塊(2)就完成了溫度數(shù)據(jù)的采集工作。對于溫度敏感元件(1)的誤差調(diào)整，采用軟件修正的辦法，每個溫度敏感元件(1)的特征曲線參數(shù)都事先存入控制計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)庫中，修正簡單，可以一次就把零點(diǎn)、靈敏度和非線性誤差都修正掉，而且省去了進(jìn)行自身控制、誤差調(diào)整補(bǔ)償?shù)碾娐?，既簡化了電路結(jié)構(gòu)，降低成本，也減少了人工進(jìn)行調(diào)整的工作量。由于RTU是可以與別的測量或控制點(diǎn)共享的，數(shù)據(jù)的傳輸由它通過串行通訊的方式進(jìn)行，固此不用每一個測熱點(diǎn)配一個數(shù)據(jù)傳輸電路。RTU就近放置于被控制設(shè)備近旁，它與控制計(jì)算機(jī)只是通過一根串行電纜相連，簡化了控制室安排。由于溫度敏感元件(1)、模/數(shù)轉(zhuǎn)換適配模塊(2)和RTU(3)都已經(jīng)是標(biāo)準(zhǔn)化的，由專業(yè)化工廠生產(chǎn)，性能穩(wěn)定，成本十分低廉，在本發(fā)明中只是一種組合。在使用過程中，基本沒有漂移問題。就是溫度敏感元件(1)的特征曲線參數(shù)值的獲取也可以通過由計(jì)算機(jī)控制的自動測量實(shí)現(xiàn)。例如，可以采用相同的RTU和控制計(jì)算機(jī)，通過使溫度敏感元件處于一系列標(biāo)準(zhǔn)溫度值狀態(tài)，讀出需用的讀數(shù)，對得到的結(jié)果進(jìn)行回歸處理(如最小二乘法擬合等)，就可以得到特征曲線參數(shù)。這樣的調(diào)整方法比自動儀表的人工調(diào)整簡單容易得多。通常此頂工作已經(jīng)在出產(chǎn)前的生產(chǎn)測試過程中完成。在生產(chǎn)測試?yán)匣诰瓦M(jìn)行＞1000小時的老化測試，無需再作現(xiàn)場調(diào)整。既使在長期使用后，考慮可能出現(xiàn)的漂移，該方法也可以在現(xiàn)場很方使地進(jìn)行。
本發(fā)明由于采用簡單的溫度敏感元件(1)、模/數(shù)轉(zhuǎn)換適配模塊(2)和可共用的RTU(3)組合，組成了機(jī)電一體化的溫度數(shù)據(jù)采集單元。而使用有多個插槽可與其它測點(diǎn)共用的標(biāo)準(zhǔn)RTU與控制計(jì)算機(jī)相連，可與其它測量與控制節(jié)點(diǎn)有機(jī)的連在一起，實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的目標(biāo)。結(jié)構(gòu)簡單，成本低。
本發(fā)明中的溫度敏感元件可以是標(biāo)準(zhǔn)溫度器件(ANALOG DEVIES)也可以是半導(dǎo)體器件，還可以是熱電偶。
權(quán)利要求
1.一種機(jī)電一體化溫度數(shù)據(jù)采集單元，它有溫度敏感元件(1)，模/數(shù)轉(zhuǎn)換適配模塊(2)，其特征在于有與中央控制計(jì)算機(jī)通過串行通訊接口相連的工業(yè)控制介面(3)，溫度敏感元件(1)裝于需測溫度的位置處，模/數(shù)轉(zhuǎn)換適配模塊(2)插于工業(yè)控制介面的一個插槽中，并使工控制介面就近被放置于被控設(shè)備旁。
全文摘要
一種機(jī)電一體化溫度數(shù)據(jù)采集單元。它可用于各種由通用計(jì)算機(jī)進(jìn)行監(jiān)測與控制的機(jī)電設(shè)備，特別適用于已部分實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的設(shè)備中。它由溫度敏感元件、模/數(shù)轉(zhuǎn)換適配模塊和可以共用的工業(yè)控制介面(RTU)組成。通過RTU直接把數(shù)據(jù)傳入控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，省去了現(xiàn)在自動化儀表中的自身控制、誤差調(diào)整補(bǔ)償以及數(shù)據(jù)傳輸部分，既降低了成本，減少了調(diào)整的工作量，而且還便于機(jī)電一體化的實(shí)施，使整結(jié)構(gòu)緊湊可靠。
文檔編號G06F3/00GK1050627SQ8910727
公開日1991年4月10日 申請日期1989年9月27日 優(yōu)先權(quán)日1989年9月27日
發(fā)明者石行, 尤裝 申請人:北京市西城新開通用試驗(yàn)廠