徐紅芳

摘 要：現(xiàn)代儀表技術(shù)其實(shí)是多門學(xué)科的綜合技術(shù)，包含了計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、通信、傳感、智能、電子、材料等等技術(shù)。儀表技術(shù)的發(fā)展與其廣泛的適用是分不開的，有需求才會(huì)激勵(lì)人們?nèi)ラ_發(fā)，并且儀表技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)是一些商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的主要籌碼。文章主要探討煉油化工智能儀表的應(yīng)用與選擇。

關(guān)鍵詞：煉油化工；智能儀表；選擇

現(xiàn)代儀表智能化其實(shí)是利用嵌入式技術(shù)，將儀表植入芯片或者是微處理器和集成電路然后連接上通信接口將芯片捕捉到的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)微處理器處理后直接顯示出來(lái)或是實(shí)施相應(yīng)的動(dòng)作，所以這部分內(nèi)容是多門學(xué)科的一個(gè)綜合使用。借助這些技術(shù)我們可以對(duì)輸入輸出信號(hào)做一些非線性處理，能夠給予壓力和溫度差的補(bǔ)償，對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的單位轉(zhuǎn)換，檢測(cè)故障等等功能，還能應(yīng)對(duì)工業(yè)過(guò)程中的一些控制和特殊需要，一些高?？刂葡到y(tǒng)被智能儀表取代，還能將其功能進(jìn)行擴(kuò)展。這類產(chǎn)品最終都會(huì)形成數(shù)字輸出數(shù)據(jù)，將儀表的功能進(jìn)行延伸和擴(kuò)展，并且人可以通過(guò)終端來(lái)對(duì)儀表進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制，利用網(wǎng)絡(luò)來(lái)進(jìn)行傳輸，方便快捷。

1 智能儀表概述

第一代儀表是指針式，如各種彈性元件式的壓力表。隨著數(shù)字電路的發(fā)展，出現(xiàn)了數(shù)字儀表，如數(shù)字電壓表、數(shù)字溫度表。二十世紀(jì)八十年代以后，計(jì)算機(jī)得到廣泛發(fā)展和應(yīng)用，出現(xiàn)了內(nèi)含微處理器的儀表，即儀表中含有一個(gè)單片計(jì)算機(jī)或微型機(jī)或GP-IB接口，這類儀表功能豐富又很靈巧，被稱為智能儀表（Intelligent Instruments）[1]。

智能儀表并不是傳統(tǒng)儀表與微處理器的簡(jiǎn)單結(jié)合。傳統(tǒng)儀表是通過(guò)硬件電路來(lái)實(shí)現(xiàn)某一特定功能，要增加功能或改變量程就必須設(shè)計(jì)新的電路。而智能儀表把主要功能集中存放在ROM中，要改變儀表功能或量程只需重新設(shè)置一些參數(shù)即改變ROM中的軟件內(nèi)容。

AI系列儀表可在COMM位置安裝S或S4型RS485通信接口模塊，通過(guò)計(jì)算機(jī)可實(shí)現(xiàn)對(duì)儀表的各項(xiàng)操作及功能。注意每臺(tái)儀表應(yīng)設(shè)置不同的地址。儀表數(shù)量較多時(shí)，可用2臺(tái)或多臺(tái)計(jì)算機(jī)，各計(jì)算機(jī)之間再構(gòu)成局部網(wǎng)絡(luò)。用戶如果希望自行開發(fā)組態(tài)軟件，要獲得通信協(xié)議時(shí)，可向儀表銷售員免費(fèi)索取。市售各種國(guó)產(chǎn)組態(tài)軟件均支持AI儀表通信。

2 智能化儀表比以往的儀表更具有優(yōu)越性

2.1 智能化儀表具有可記憶功能

目前微機(jī)的概念已經(jīng)得到普及，在儀表設(shè)備的智能化實(shí)現(xiàn)過(guò)程中微機(jī)也成為了其重要技術(shù)，我們利用微機(jī)可以將更多的信息儲(chǔ)存在儀表設(shè)備之內(nèi)，讓儀表設(shè)備不在只是單純的顯示作用，還能具有記憶功能。過(guò)去的儀表都是用邏輯電路和時(shí)序電路來(lái)進(jìn)行對(duì)信息的存儲(chǔ)，這些信息是沒有記憶功能的。

2.2 智能化儀表具備計(jì)算功能

過(guò)去我們還沒有發(fā)明智能化儀表的時(shí)候，我們對(duì)出局的處理都是利用電路的模擬算法來(lái)進(jìn)行一些簡(jiǎn)單的運(yùn)算，往往不會(huì)得到很精確的結(jié)果，并且模擬算法的適用性也不強(qiáng)。在智能儀表問世之后，借助其數(shù)字電路控制的方式，我們可以做出更加復(fù)雜的運(yùn)算，得到的結(jié)果也更加的精確[2]。

2.3 智能化儀表具有可編程特性

數(shù)字電路比起邏輯電路來(lái)說(shuō)更加的簡(jiǎn)潔，通過(guò)軟件移植技術(shù)，我們?cè)谥悄軆x表內(nèi)植入軟件，這樣簡(jiǎn)化了儀表電路，并且可以對(duì)其進(jìn)行編程。

2.4 智能化儀表可處理數(shù)據(jù)和修正誤差

智能化儀表還有一個(gè)優(yōu)勢(shì)就是可以對(duì)自身進(jìn)行自檢，以糾正誤差，并且對(duì)于儀表獲得的測(cè)量值和工程值能夠方便的進(jìn)行處理，有很強(qiáng)的抗干擾能力。

2.5 智能化儀表具有網(wǎng)絡(luò)化功能

網(wǎng)絡(luò)能夠快捷便利的進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，智能儀表還融入了網(wǎng)絡(luò)的功能，將儀表和計(jì)算機(jī)連接在一起，我們可以不觸碰儀表就對(duì)其進(jìn)行控制，這也使得智能儀表的使用范圍更加廣，所以前景和發(fā)展?jié)摿Χ际欠浅５拇蟮摹?/p>

3 煉油化工智能儀表的應(yīng)用與選擇

3051C型智能壓力變送器原理框圖，它由傳感組件和電子組件兩大部分組成。電容傳感器和溫度傳感器都設(shè)置于傳感組件當(dāng)做，主要是為了進(jìn)行壓力和溫度差的補(bǔ)償，過(guò)程壓力通過(guò)隔離膜片和灌充液傳送到電容電池的中央測(cè)量膜片，壓力造成膜片的位移就是壓差的數(shù)值，然后利用電容傳感器對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)正，溫度傳感器則是用來(lái)修正溫度變化引起的對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，而這個(gè)位移由它兩側(cè)的電容固定極檢測(cè)出來(lái)。處于平靜狀態(tài)的時(shí)候，測(cè)量膜片和極板間是沒有電容差的，如果發(fā)生改變那么就會(huì)形成電容差，然后將這個(gè)數(shù)值進(jìn)行轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)。電子組件內(nèi)部的微處理器會(huì)周期性的對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取，經(jīng)過(guò)內(nèi)部計(jì)算之后對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)正，最后一路經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換后以4～20mA信號(hào)輸出，另一路經(jīng)數(shù)字通信口與分散控制系統(tǒng)等進(jìn)行數(shù)字通信。

（1）壓力傳感器（P）：測(cè)量被測(cè)介質(zhì)的壓力（或差壓）。（2）溫度傳感器（T）：組裝在傳感組件內(nèi)，用于補(bǔ)償溫度變化對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。（3）A/D轉(zhuǎn)換器：將檢測(cè)到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。（4）D/A轉(zhuǎn)換器：將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)輸出。（5）傳感器組件存儲(chǔ)器：傳感器組件存儲(chǔ)器內(nèi)存有修正系數(shù)和傳感器組件的有關(guān)信息。（6）電子組件存儲(chǔ)器：電子組件存儲(chǔ)器內(nèi)存有變送器的量程值以及變送器的組態(tài)信息。（7）MP微處理器：它是智能變送器的核心部件，除協(xié)調(diào)變送器內(nèi)部分部件執(zhí)行預(yù)定操作外，還有線性化運(yùn)算、調(diào)量程、工程單位轉(zhuǎn)換、阻尼特性調(diào)整、故障診斷以及通信等功能。（8）D-I/O數(shù)字通信口：用來(lái)與控制系統(tǒng)進(jìn)行通信的接口。（9）268組態(tài)器：它是以微處理器為基礎(chǔ)的與智能壓力變送器進(jìn)行數(shù)字通信的接口裝置，是一種新型的調(diào)試工具，利用它能在現(xiàn)場(chǎng)（或控制室）對(duì)3051C智能壓力變送器進(jìn)行調(diào)校、測(cè)試以及對(duì)程序組態(tài)的編制和修改等工作。（10）量程、零點(diǎn)調(diào)整：用于數(shù)字化調(diào)整時(shí)的刻度和零位調(diào)整。

霍尼威爾（Honeywell）公司生產(chǎn)的ST3000智能壓力變送器原理框圖，它由復(fù)合傳感器和微處理器兩個(gè)主要部分組成。復(fù)合傳感器是將壓力（或差壓）、溫度、靜壓三個(gè)傳感器采用集成電路的擴(kuò)散工藝生成在一片單晶硅片上，三個(gè)傳感器的測(cè)量信號(hào)周期地讀入微處理器，經(jīng)綜合運(yùn)算處理，完成精確的壓力計(jì)算，一路經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換輸出4～20mA信號(hào)，另一路經(jīng)數(shù)字I/O與采用同一通信協(xié)議的控制系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)字通信。（1）靜壓傳感器（Ps）：測(cè)量靜壓變化，以便對(duì)差壓元件進(jìn)行補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)量。（2）Multip lexer多路調(diào)制器：對(duì)P、T、Ps輸入的信號(hào)進(jìn)行調(diào)整緩沖，并輸?shù)紸/D。其余部分同3051C中的各部分。（3）電容式傳感器具有精度高、重復(fù)性好、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，對(duì)溫度和靜壓變化敏感度小等特點(diǎn)。擴(kuò)散硅傳感器具有制造方便，成本低的特點(diǎn)，但它對(duì)溫度和靜壓的變化非常敏感，且為非線性關(guān)系，因此必須進(jìn)行線性修正和補(bǔ)償。

參考文獻(xiàn)

[1]吳欽煒.工業(yè)儀表與控制裝置的新進(jìn)展[J].機(jī)電產(chǎn)品市場(chǎng)，2008（3）：120-122.

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[3]鄒志云，桂新軍.間歇化工過(guò)程先進(jìn)控制技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展評(píng)述[J].石油化工自動(dòng)化，2009（1）：16-157.