【摘 要】本文通過(guò)智能溫度變送器在某化工廠生產(chǎn)工藝的溫度測(cè)量與控制應(yīng)用中，從增強(qiáng)抗干擾能力、提高線性化的精度、完美的操作升級(jí)、強(qiáng)大的自診斷功能等，多方面展現(xiàn)了其在工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)。

【關(guān)鍵詞】智能；變送器；應(yīng)用優(yōu)勢(shì)；抗干擾

1 溫度測(cè)量與控制在工業(yè)生產(chǎn)中的重要性

某化工廠為精細(xì)化工生產(chǎn)單位，其工藝控制中，對(duì)溫度的精度有很高要求，眾多溫度檢測(cè)元件均參與安全連鎖過(guò)程，同時(shí)溫度精準(zhǔn)度的偏差直接影響產(chǎn)品質(zhì)量的優(yōu)劣，故而溫度控制在該工業(yè)生產(chǎn)中起著舉足輕重的作用。

2 智能溫度變送器的選用原因

工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中存在許多能引起電磁干擾的因素，如通訊設(shè)備 （手機(jī)、對(duì)講機(jī)）、電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備等。普通溫度傳感器直接配線至DCS控制室，其熱電阻、熱電偶信號(hào)經(jīng)附近電磁干擾的影響，易使電阻值增大，造成溫度檢測(cè)值與實(shí)際不符，影響生產(chǎn)工藝。對(duì)于距控制室較遠(yuǎn)的溫度傳感器來(lái)說(shuō)，在遠(yuǎn)距離傳輸中不但導(dǎo)線易破損，更換時(shí)費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，消耗成本較大，而且信號(hào)易衰減，造成溫控值不穩(wěn)定，有時(shí)會(huì)嚴(yán)重到導(dǎo)致生產(chǎn)系統(tǒng)停車。

為了消除上述問(wèn)題，某化工廠在工藝生產(chǎn)中使用了智能溫度變送器（是基于微處理器現(xiàn)場(chǎng)安裝的溫度變送器）。不但解決了電磁干擾帶來(lái)的影響，它還具有高性能，價(jià)格合理等優(yōu)勢(shì)，其投資花費(fèi)與直接配線策略的投資花費(fèi)幾乎相等。并且使用這樣的智能儀表可以節(jié)省時(shí)間。特別當(dāng)測(cè)量點(diǎn)到控制室遠(yuǎn)距離傳輸時(shí)，這種儀表的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)更為突出。

3 智能溫度變送器原理簡(jiǎn)述

當(dāng)進(jìn)行溫度測(cè)量的時(shí)候，有兩種方法可以將測(cè)量信號(hào)引入控制室。第一種方法是利用傳感器的輸出線將現(xiàn)場(chǎng)安裝的RTD或熱電偶產(chǎn)生的信號(hào)（mV信號(hào)）傳出來(lái)。

另外一種方法是在測(cè)量點(diǎn)附近安裝溫度變送器（溫度變送器是有基準(zhǔn)單元、R/V改換單元、線性電路、反接保護(hù) 、限流保護(hù) 、V/I改換單元等組成、測(cè)量電阻信號(hào)改換放大后，由線性電路對(duì)溫度的非線性關(guān)系施行償還，經(jīng)V/I改換電路后，輸出一個(gè)與被測(cè)溫度成線性關(guān)系4～20mA的恒流信號(hào)），變送器將傳感器信號(hào)放大后通過(guò)雙絞線傳送到控制室內(nèi)。

4 智能溫度變送器在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

4.1 減少配線費(fèi)用

使用普通溫度傳感器時(shí)，直接配線到控制系統(tǒng)的溫度傳感器需要遠(yuǎn)距離的配線。遠(yuǎn)距離配線時(shí)，不僅導(dǎo)線本身十分容易破損，并且成本花費(fèi)是普通用于傳送溫度變送器4～20mA信號(hào)的屏蔽銅導(dǎo)線的三倍以上。

選用智能溫度變送器后，因其可以直接使用原普通傳感器引出的導(dǎo)線將信號(hào)送到控制室，這就使得在更換安裝方面節(jié)省了安裝時(shí)間和安裝材料的花費(fèi)（包括安放導(dǎo)線的導(dǎo)管費(fèi)用）。智能溫度變送器的使用在降低了成本的同時(shí)卻提升了溫度測(cè)控能力。

4.2 保護(hù)信號(hào)不受現(xiàn)場(chǎng)電磁干擾的影響

現(xiàn)場(chǎng)溫度傳感器使用直接配線將信號(hào)引入控制系統(tǒng)，其熱電阻或者熱電偶信號(hào)都將受到周圍設(shè)備產(chǎn)生的電磁干擾的影響，并且傳感器信號(hào)輸出的導(dǎo)線也會(huì)成為電磁干擾的有利輸送途徑，從而影響被傳輸?shù)男盘?hào)，使電阻增大，溫控測(cè)量值偏高，造成誤連鎖。相反的，智能溫度變送器先將傳感器信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)（一般為4～20mA）然后再傳送，其經(jīng)過(guò)溫度變送器放大產(chǎn)生的恒流信號(hào)可以有效地抵抗電磁干擾，并且可以在有干擾的環(huán)境中進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸而不會(huì)影響精度。

4.3 阻止地回路

現(xiàn)場(chǎng)溫度傳感器在使用過(guò)程中因工況、周圍環(huán)境、附近大型轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備等因素的影響，常出現(xiàn)接地現(xiàn)象，致使電阻偏高，測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)異?！，F(xiàn)國(guó)內(nèi)的智能溫度變送器的輸入/輸出一般采用光電隔離，電源信號(hào)采用高頻變壓器隔離，以使保護(hù)信號(hào)不受地回路的影響，有效的阻止了接地產(chǎn)生的不良影響。

4.4 減少硬件和存儲(chǔ)成本

溫度傳感器的類型和DCS控制系統(tǒng)硬件必須相匹配。某化工廠在工藝生產(chǎn)中使用的溫度傳感器有熱電阻、熱電偶，其必須匹配相應(yīng)的系統(tǒng)卡件，這就需要購(gòu)買大量的不同類型的卡件并準(zhǔn)備相應(yīng)的備件。而此類卡件輸入卡每點(diǎn)要比4～20mA輸入卡的每點(diǎn)要昂貴得多，無(wú)形之中成本消耗大大增加。同時(shí)不同類型的卡件也會(huì)給安裝、維護(hù)以及調(diào)換帶來(lái)很多不便。

智能溫度變送器內(nèi)含有一個(gè)微處理器，使得輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為4～20mA的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。這樣可以選擇較為便宜的、通用的模擬量輸入卡件，減少系統(tǒng)卡件存儲(chǔ)量。

4.5 實(shí)現(xiàn)不同類型傳感器和應(yīng)用的完美匹配

智能溫度變送器的使用可以使更換傳感器更加方便。更換未使用智能溫變的溫度傳感器時(shí)要改變回路雙絞線和4～20mA輸入線，同時(shí)要考慮傳感器互換性誤差對(duì)溫度測(cè)量值的變化。而智能溫度變送器只需要對(duì)不同的傳感器類型進(jìn)行再組態(tài)即可實(shí)現(xiàn)完美匹配。

4.6 加強(qiáng)精確性和穩(wěn)定性

眾所周知，較小測(cè)量范圍可以獲得較高的測(cè)量精度。智能溫度變送器可以被調(diào)校得適用于傳感器全部測(cè)量能力內(nèi)的任何區(qū)間中，使得測(cè)量精度比直接接入傳感器的精度要高很多。

另外智能溫度變送器可以根據(jù)實(shí)際使用的每種傳感器進(jìn)行相應(yīng)的修整，從而使得測(cè)量值精度很高，與要求值偏差很小，對(duì)溫度測(cè)控值的穩(wěn)定性也有卓越貢獻(xiàn)。這對(duì)于溫度測(cè)控值要求很高的工業(yè)生產(chǎn)工藝來(lái)說(shuō)，無(wú)疑是一大福音。

4.7 簡(jiǎn)化工程和防止誤接線

使用智能溫度變送器代替了繁多的傳感器導(dǎo)線與DCS控制系統(tǒng)輸入板的組合，大大簡(jiǎn)化了工程設(shè)計(jì)和圖紙?jiān)O(shè)計(jì)（在設(shè)計(jì)時(shí)只需要標(biāo)明類型（雙絞線）和一個(gè)輸入板類型（4～20mA）即可）。使儀表維護(hù)操作變得簡(jiǎn)單易行，并且其自身的限流和反向連接保護(hù)電路大大降低和消除回路誤接線的可能性。

4.8 簡(jiǎn)易的升級(jí)操作（帶HART通信協(xié)議）

某化工廠正處于精細(xì)化工轉(zhuǎn)型期，在工藝的優(yōu)化中需要使得某些溫度值測(cè)量范圍更改或者要求其有更高的測(cè)量精度。由于帶有HART通訊協(xié)議智能溫度變送器，輸出不再局限于只是通過(guò)電流值單純的反應(yīng)測(cè)量溫度，同時(shí)通過(guò) HART調(diào)制解調(diào)器與上位機(jī)通訊，或與手持器和PC對(duì)變送器的型號(hào)、分度號(hào)、量程機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程信息管理、組態(tài)、變量檢測(cè)和校準(zhǔn)后，將修改的參數(shù)下傳給智能溫度變送器，從而改變其性能以滿足不同現(xiàn)場(chǎng)傳感器類型的需要。在生產(chǎn)中應(yīng)用此種智能溫度變送器能滿足工藝要求，且使儀表維護(hù)方便快捷。

4.9 減少維護(hù)時(shí)間和維護(hù)成本

智能溫度變送器所具有的自診斷功能可以準(zhǔn)確追蹤傳感器操作，快速地找出和診斷傳感器故障。使得在維護(hù)中無(wú)需拆除傳感器或者檢查所有的導(dǎo)線來(lái)查找問(wèn)題的所在。對(duì)實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中處理溫度故障減少了維護(hù)時(shí)間和維護(hù)成本。

5 結(jié)論

某化工廠工藝生產(chǎn)過(guò)程中使用智能溫度變送器后，解決了溫度控制精度差、抵抗干擾能力弱的問(wèn)題，大大提高了工藝溫控品質(zhì)。它的選用也是一項(xiàng)實(shí)現(xiàn)工業(yè)智能化、節(jié)省投資的舉措，為生產(chǎn)線的穩(wěn)產(chǎn)、高效運(yùn)行提供了更可靠的保障。從中可以看出溫度變送智能化的應(yīng)用有著廣闊的發(fā)展空間！

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[責(zé)任編輯：薛俊歌]