楊濤(中海石油氣電集團(tuán)有限責(zé)任公司，北京 100028)

從信號(hào)細(xì)化分類角度分析儀表回路調(diào)試常見問題

楊濤(中海石油氣電集團(tuán)有限責(zé)任公司，北京 100028)

在工業(yè)自動(dòng)化控制中，為了對(duì)裝置工藝參數(shù)進(jìn)行有效控制，必須對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工藝參數(shù)通過測(cè)量?jī)x表轉(zhuǎn)換為電信號(hào)送入DCS信號(hào)采集卡件，卡件做相應(yīng)處理后送入控制器，控制器按既有控制方案將相應(yīng)控制信號(hào)輸出到現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行元件，從而改變被控對(duì)象參數(shù)以達(dá)到控制目的。筆者以近年來在LNG接收站項(xiàng)目?jī)x表調(diào)試工程經(jīng)驗(yàn)從儀表信號(hào)細(xì)化分類的角度進(jìn)行簡(jiǎn)要論述分析。

儀表信號(hào)分類;儀表調(diào)試;回路測(cè)試

1 傳統(tǒng)儀表信號(hào)分類

①模擬量輸人信號(hào)(AI點(diǎn)) 此類多為現(xiàn)場(chǎng)變送器、溫度點(diǎn)、閥的位置反饋信號(hào)、特殊儀表指示(軸位移、軸振動(dòng)和轉(zhuǎn)速)等。②開關(guān)量輸入信號(hào)(DI點(diǎn)) 此類多為現(xiàn)場(chǎng)各種壓力、流量、液位、溫度開關(guān)，或電氣來的繼電器接點(diǎn)，或控制閥的限位開關(guān)及按鈕信號(hào)。③模擬量輸出信號(hào)(AO點(diǎn)) 此類多為去現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)閥、調(diào)速器的電信號(hào)。④開關(guān)量輸出信號(hào)(DO點(diǎn)) 此類多為去現(xiàn)場(chǎng)電磁閥、電氣繼電器接點(diǎn)和報(bào)警的控制信號(hào)。

2 適用于儀表調(diào)試工程的儀表信號(hào)分類的細(xì)化

結(jié)合近年自動(dòng)化儀表的主流信號(hào)制式，筆者認(rèn)為，對(duì)于傳統(tǒng)意義上的AI，DI，DO三大類儀表信號(hào)，可進(jìn)行如表1所示的細(xì)化分類，以適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)儀表回路調(diào)試過程中信號(hào)分析需要。

表1

(1)無源AI信號(hào) 無源AI信號(hào)是當(dāng)前化工自動(dòng)化檢測(cè)儀表中最為常見的一類信號(hào)制式，即兩線制變送器類儀表，如壓力變送器、溫度變送器等。所謂兩線制即現(xiàn)場(chǎng)變送器與控制室儀表之間的信號(hào)聯(lián)絡(luò)即供電僅用兩根導(dǎo)線，這兩根導(dǎo)線既是電源線又是信號(hào)線。兩線制變送器屬于DDZ-III型單元組合儀表，并采用國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)規(guī)定的如下信號(hào)系統(tǒng)：現(xiàn)場(chǎng)儀表與控制室儀表之間信號(hào)傳輸采用4-20mA，控制系統(tǒng)儀表之間聯(lián)絡(luò)信號(hào)采用1-5VDC，即采用電流傳輸、電壓接收的信號(hào)系統(tǒng)。

(2)有源隔離AI信號(hào) 有源隔離AI信號(hào)制式最常見的為四線制變送器，其電源供電和信號(hào)傳輸采用完全隔離的兩個(gè)回路，供電電壓大多為220VAC或24VDC，輸出信號(hào)為4-20mA或0-10mA。在四線制變送器中，其信號(hào)輸出可視為一個(gè)輸出可變的電流源，因此該類信號(hào)又常稱為有源4-20mA信號(hào)。

(3)三線制AI信號(hào) 三線制AI信號(hào)對(duì)應(yīng)使用的變送器為三線制變送器，所謂三線制就是變送器的電源正端用1根線，信號(hào)輸出正端用一根線，電源負(fù)端和信號(hào)負(fù)端共用一根線，其供電電源大多為24VDC(必須為直流電壓，此為實(shí)現(xiàn)三線制的必要條件)，輸出信號(hào)常見為4-20mA。三線制變送器同樣出于儀表較大功率需求而出現(xiàn)，相比于四線制儀表，采用三線制有利于減小變送器的體積和重量、并提高抗干擾性能、簡(jiǎn)化接線。

(4)無源AI信號(hào)和有源隔離AI信號(hào)、三線制AI信號(hào)應(yīng)用場(chǎng)合的區(qū)別 無源AI信號(hào)制式由于采用供電電源和信號(hào)傳輸共用同一個(gè)回路的兩線制線路，其儀表的工作功率受限于信號(hào)電流的大小，不適用一些檢測(cè)功率較大的儀表。而以四線制變送器為典型代表的有源隔離AI信號(hào)儀表其功率則不受上述限制，適用于一些大功率檢測(cè)應(yīng)用場(chǎng)合。

(5)干接點(diǎn)DI、NAMUR類DI、有源DI 干接點(diǎn)DI產(chǎn)生自干接點(diǎn)開關(guān)。干接點(diǎn)開關(guān)又稱無源開關(guān)，具有閉合和斷開兩種狀態(tài)，兩個(gè)接點(diǎn)之間沒有極性可以互換。常見的如繼電器輸出，液位開關(guān)等。有源DI產(chǎn)生自有源開關(guān)。有源開關(guān)具有有電和無電兩種狀態(tài)，兩個(gè)接點(diǎn)之間有極性，不能反接。干接點(diǎn)開關(guān)和有源開關(guān)常分別被稱之為干點(diǎn)(dry contact)和濕點(diǎn)(wet contact)。

(6)干接點(diǎn)DO和有源DO(本安DO，非本安DO) 干接點(diǎn)DO是由控制系統(tǒng)產(chǎn)生的具有閉合和斷開兩種狀態(tài)的輸出，又稱為無源DO，多用于報(bào)警信號(hào)的輸出。有源DO是由控制系統(tǒng)產(chǎn)生的具有有電和無電兩種狀態(tài)的輸出，多用于現(xiàn)場(chǎng)電磁閥開閉控制、動(dòng)設(shè)備啟?？刂?。其中有源DO又可細(xì)分為本安型和非本安型。本安型DO在控制系統(tǒng)輸出端配置有安全柵，起到限壓限流作用。非本安型則為直接電壓輸出，常見的有24VDC和220VAC輸出。

3 儀表信號(hào)分類的細(xì)化應(yīng)用于儀表調(diào)試過程中的幾個(gè)典型問題

(1)AI類信號(hào) 典型問題：某開關(guān)閥帶有閥門位置模擬量反饋裝置，該裝置產(chǎn)生一個(gè)4-20mA信號(hào)等比例模擬閥門開度，相當(dāng)于兩線制變送器。調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)該閥門開度不能在DCS中正確顯示，信號(hào)通道顯示處于斷線狀態(tài)。檢查DCS機(jī)柜硬件圖紙發(fā)現(xiàn)該信號(hào)通道在信號(hào)接收端被設(shè)置成了有源4-20mA信號(hào)接收狀態(tài)，安全柵處未提供回路電源。將上述設(shè)置調(diào)整為兩線制變送器接法后信號(hào)恢復(fù)正常傳輸，通道正常。

(2)DO與DI類信號(hào) 典型問題：某開關(guān)閥閥門開反饋和關(guān)反饋不能在DCS畫面中正確顯示。查閱該閥門開關(guān)反饋機(jī)構(gòu)資料確認(rèn)其采用的是NAMUR型接近開關(guān)，而機(jī)柜側(cè)DI安全柵被設(shè)置成干接點(diǎn)輸入模式，調(diào)整安全柵的撥碼設(shè)置，將其設(shè)未NAMUR型輸入模式后信號(hào)顯示正常。

4 結(jié)語

儀表回路調(diào)試的本質(zhì)就是一個(gè)信號(hào)匹配的問題，信號(hào)的發(fā)出端和接收端一定要按照相關(guān)的技術(shù)要求達(dá)成匹配才能正常工作。在進(jìn)行儀表回路調(diào)試前，需對(duì)儀表廠家技術(shù)資料、DCS系統(tǒng)硬件圖紙、MCC硬件圖紙充分研讀，對(duì)信號(hào)匹配情況進(jìn)行全面排查，做到問題早發(fā)現(xiàn)早處理，從而提高調(diào)試效率，保障調(diào)試進(jìn)度以及設(shè)備安全。

[1]陳宗保.工業(yè)自動(dòng)化儀表[J].北京：中國(guó)電力出版社，2011：393.