水泥廠現(xiàn)場儀表信號采集及傳輸?shù)姆椒ㄑ芯?/h1>
2020-09-06 13:38:55周湘
建筑與裝飾 2020年22期
周湘
摘 要 水泥新型生產(chǎn)線現(xiàn)場儀表有很多，包括溫度、壓力、流量、振動(dòng)等多種信號，儀表信號至DCS系統(tǒng)現(xiàn)場控制站傳統(tǒng)的做法是采用點(diǎn)對點(diǎn)的傳輸方式;隨著工廠智能化的發(fā)展需要，現(xiàn)場需安裝更多的儀表，需要的電纜將越來越多;同時(shí)現(xiàn)場環(huán)境越來越復(fù)雜，線路容易受到干擾;另外，遠(yuǎn)距離的儀表信號傳輸存在衰減。通過采用現(xiàn)場儀表至DCS系統(tǒng)現(xiàn)場控制柜的信號由傳統(tǒng)的模擬量信號變?yōu)镻rofibus-DP或光纜傳輸?shù)姆绞?，解決遠(yuǎn)距離信號的傳輸問題，提高信號的抗干擾能力;同時(shí)使信號采集及傳輸系統(tǒng)相對簡單，減少現(xiàn)場儀表至DCS系統(tǒng)現(xiàn)場控制柜的大量電纜，從而降低工程投資。
關(guān)鍵詞 現(xiàn)場儀表;信號采集;信號傳輸
概述
目前，水泥新型生產(chǎn)線一般采用DCS控制系統(tǒng)，過程儀表（包括溫度、壓力等）信號至DCS系統(tǒng)現(xiàn)場控制站采用點(diǎn)對點(diǎn)的傳輸方式（一個(gè)儀表測點(diǎn)采用一根電纜）;隨著工廠智能化的發(fā)展需要，現(xiàn)場需安裝更多的儀表，對于已投產(chǎn)生產(chǎn)線來說，若采用傳統(tǒng)的方式進(jìn)行信號采集及傳輸，意味著需要更多的電纜，由于現(xiàn)場環(huán)境越來越復(fù)雜，一方面線路容易受到干擾，部分遠(yuǎn)距離信號傳輸在衰減，另一方面施工安裝難度也非常大;因此，需尋求一種新的方式來解決這一問題。
1現(xiàn)場儀表信號采集及傳輸系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
儀表信號采集及傳輸?shù)姆绞胶芏?，根?jù)水泥生產(chǎn)線的特點(diǎn)，可在車間現(xiàn)場設(shè)置信號采集及傳輸裝置，采集現(xiàn)場儀表信號，通過Profibus-DP總線或光纜傳將信號送至上級現(xiàn)場儀表信號采集及傳輸裝置或者DCS控制站[1]。信號采集系統(tǒng)總網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖、信號采集系統(tǒng)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖如下：
2現(xiàn)場儀表信號采集及傳輸裝置
現(xiàn)場儀表信號采集及傳輸裝置主要包括三個(gè)部分，一部分為信號采集處理、傳輸，包括智能多通道數(shù)據(jù)采集器（模擬量信號采集器、溫度信號采集器、開關(guān)量信號采集器）、HUB中繼器、Profibus-DP集線器、OLM等，一部分為供電系統(tǒng)，包括電源模塊，斷路器等，一部分為箱體、接線端子等[2]。
現(xiàn)場儀表信號采集及傳輸裝置安裝在現(xiàn)場（生產(chǎn)車間），靠近現(xiàn)場儀表安裝，根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境設(shè)置相應(yīng)的防護(hù)等級。
現(xiàn)場儀表信號采集及傳輸裝置內(nèi)可根據(jù)實(shí)際需要裝設(shè)一定數(shù)量的智能多通道模擬量信號數(shù)據(jù)采集器、智能多通道溫度信號數(shù)據(jù)采集器、智能多通道開關(guān)量信號數(shù)據(jù)采集器;現(xiàn)場模擬量信號儀表通過電纜接入本裝置模擬量信號數(shù)據(jù)采集器，現(xiàn)場溫度信號儀表通過電纜接入本裝置溫度信號數(shù)據(jù)采集器，現(xiàn)場開關(guān)量信號儀表通過電纜接入本裝置開關(guān)量信號數(shù)據(jù)采集器;數(shù)據(jù)采集器為Profibus-DP輸出。
本場儀表信號采集及傳輸裝置內(nèi)可根據(jù)Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及需要設(shè)置總線HUB中繼器，供遠(yuǎn)距離現(xiàn)場儀表信號采集及傳輸?shù)南到y(tǒng)和裝置Profibus-DP總線接入，延長Profibus-DP總線的傳輸距離;若不需要，本裝置可不裝HUB中繼器。
現(xiàn)場儀表信號采集及傳輸裝置內(nèi)可根據(jù)Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及需要設(shè)置Profibus-DP集線器，供多條Profibus-DP總線接入，實(shí)現(xiàn)Profibus網(wǎng)絡(luò)星形結(jié)構(gòu)，方便布線。若不需要，本裝置可不裝Profibus-DP集線器。
現(xiàn)場儀表信號采集及傳輸裝置內(nèi)可根據(jù)Profibus-DP總線的傳輸距離設(shè)置OLM（光纖鏈接模塊），將電纜轉(zhuǎn)換為光纜通訊，進(jìn)一步提高傳輸距離。若本裝置安裝位置距離上級現(xiàn)場儀表信號采集及傳輸?shù)南到y(tǒng)和裝置或DCS控制站較近，本裝置可不裝OLM（光纖鏈接模塊）。
現(xiàn)場儀表信號采集及傳輸和裝置內(nèi)設(shè)置24VDC供電模塊，將220VAC電源轉(zhuǎn)換為24VDC，為數(shù)據(jù)采集器、HUB中繼器、Profibus-DP集線器、OLM供電;220VAC電源由附近電源提供。
現(xiàn)場儀表信號采集及傳輸裝置內(nèi)設(shè)置1只220VAC微型斷路器，若干只24VDC微型斷路器;用于接通、分?jǐn)嚯娫椿芈穂3]。
現(xiàn)場儀表信號采集及傳輸裝置功能模塊原理圖如下：
3結(jié)束語
以上介紹的現(xiàn)場儀表信號采集及傳輸?shù)姆椒ㄒ言谀乘鄰S實(shí)施，系統(tǒng)運(yùn)行正常。新的現(xiàn)場儀表信號采集及傳輸方法，既解決了遠(yuǎn)距離信號的傳輸問題，提高了信號抗干擾能力，與傳統(tǒng)方式相比又減少了大量電纜等材料，降低了施工及安裝難度。
參考文獻(xiàn)
[1] 厲玉鳴.化工儀表及自動(dòng)化[M].（第六版）.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1999：215.
[2] 張玉蓮.傳感器與自動(dòng)檢測技術(shù)[M].（第3版）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007：97.
[3] 水泥工廠設(shè)計(jì)規(guī)范：GB 50295-2016[S].北京：中國計(jì)劃出版社，2016.
周湘
摘 要 水泥新型生產(chǎn)線現(xiàn)場儀表有很多，包括溫度、壓力、流量、振動(dòng)等多種信號，儀表信號至DCS系統(tǒng)現(xiàn)場控制站傳統(tǒng)的做法是采用點(diǎn)對點(diǎn)的傳輸方式;隨著工廠智能化的發(fā)展需要，現(xiàn)場需安裝更多的儀表，需要的電纜將越來越多;同時(shí)現(xiàn)場環(huán)境越來越復(fù)雜，線路容易受到干擾;另外，遠(yuǎn)距離的儀表信號傳輸存在衰減。通過采用現(xiàn)場儀表至DCS系統(tǒng)現(xiàn)場控制柜的信號由傳統(tǒng)的模擬量信號變?yōu)镻rofibus-DP或光纜傳輸?shù)姆绞?，解決遠(yuǎn)距離信號的傳輸問題，提高信號的抗干擾能力;同時(shí)使信號采集及傳輸系統(tǒng)相對簡單，減少現(xiàn)場儀表至DCS系統(tǒng)現(xiàn)場控制柜的大量電纜，從而降低工程投資。
關(guān)鍵詞 現(xiàn)場儀表;信號采集;信號傳輸
概述
目前，水泥新型生產(chǎn)線一般采用DCS控制系統(tǒng)，過程儀表（包括溫度、壓力等）信號至DCS系統(tǒng)現(xiàn)場控制站采用點(diǎn)對點(diǎn)的傳輸方式（一個(gè)儀表測點(diǎn)采用一根電纜）;隨著工廠智能化的發(fā)展需要，現(xiàn)場需安裝更多的儀表，對于已投產(chǎn)生產(chǎn)線來說，若采用傳統(tǒng)的方式進(jìn)行信號采集及傳輸，意味著需要更多的電纜，由于現(xiàn)場環(huán)境越來越復(fù)雜，一方面線路容易受到干擾，部分遠(yuǎn)距離信號傳輸在衰減，另一方面施工安裝難度也非常大;因此，需尋求一種新的方式來解決這一問題。
1現(xiàn)場儀表信號采集及傳輸系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
儀表信號采集及傳輸?shù)姆绞胶芏?，根?jù)水泥生產(chǎn)線的特點(diǎn)，可在車間現(xiàn)場設(shè)置信號采集及傳輸裝置，采集現(xiàn)場儀表信號，通過Profibus-DP總線或光纜傳將信號送至上級現(xiàn)場儀表信號采集及傳輸裝置或者DCS控制站[1]。信號采集系統(tǒng)總網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖、信號采集系統(tǒng)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖如下：
2現(xiàn)場儀表信號采集及傳輸裝置
現(xiàn)場儀表信號采集及傳輸裝置主要包括三個(gè)部分，一部分為信號采集處理、傳輸，包括智能多通道數(shù)據(jù)采集器（模擬量信號采集器、溫度信號采集器、開關(guān)量信號采集器）、HUB中繼器、Profibus-DP集線器、OLM等，一部分為供電系統(tǒng)，包括電源模塊，斷路器等，一部分為箱體、接線端子等[2]。
現(xiàn)場儀表信號采集及傳輸裝置安裝在現(xiàn)場（生產(chǎn)車間），靠近現(xiàn)場儀表安裝，根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境設(shè)置相應(yīng)的防護(hù)等級。
現(xiàn)場儀表信號采集及傳輸裝置內(nèi)可根據(jù)實(shí)際需要裝設(shè)一定數(shù)量的智能多通道模擬量信號數(shù)據(jù)采集器、智能多通道溫度信號數(shù)據(jù)采集器、智能多通道開關(guān)量信號數(shù)據(jù)采集器;現(xiàn)場模擬量信號儀表通過電纜接入本裝置模擬量信號數(shù)據(jù)采集器，現(xiàn)場溫度信號儀表通過電纜接入本裝置溫度信號數(shù)據(jù)采集器，現(xiàn)場開關(guān)量信號儀表通過電纜接入本裝置開關(guān)量信號數(shù)據(jù)采集器;數(shù)據(jù)采集器為Profibus-DP輸出。
本場儀表信號采集及傳輸裝置內(nèi)可根據(jù)Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及需要設(shè)置總線HUB中繼器，供遠(yuǎn)距離現(xiàn)場儀表信號采集及傳輸?shù)南到y(tǒng)和裝置Profibus-DP總線接入，延長Profibus-DP總線的傳輸距離;若不需要，本裝置可不裝HUB中繼器。
現(xiàn)場儀表信號采集及傳輸裝置內(nèi)可根據(jù)Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及需要設(shè)置Profibus-DP集線器，供多條Profibus-DP總線接入，實(shí)現(xiàn)Profibus網(wǎng)絡(luò)星形結(jié)構(gòu)，方便布線。若不需要，本裝置可不裝Profibus-DP集線器。
現(xiàn)場儀表信號采集及傳輸裝置內(nèi)可根據(jù)Profibus-DP總線的傳輸距離設(shè)置OLM（光纖鏈接模塊），將電纜轉(zhuǎn)換為光纜通訊，進(jìn)一步提高傳輸距離。若本裝置安裝位置距離上級現(xiàn)場儀表信號采集及傳輸?shù)南到y(tǒng)和裝置或DCS控制站較近，本裝置可不裝OLM（光纖鏈接模塊）。
現(xiàn)場儀表信號采集及傳輸和裝置內(nèi)設(shè)置24VDC供電模塊，將220VAC電源轉(zhuǎn)換為24VDC，為數(shù)據(jù)采集器、HUB中繼器、Profibus-DP集線器、OLM供電;220VAC電源由附近電源提供。
現(xiàn)場儀表信號采集及傳輸裝置內(nèi)設(shè)置1只220VAC微型斷路器，若干只24VDC微型斷路器;用于接通、分?jǐn)嚯娫椿芈穂3]。
現(xiàn)場儀表信號采集及傳輸裝置功能模塊原理圖如下：
3結(jié)束語
以上介紹的現(xiàn)場儀表信號采集及傳輸?shù)姆椒ㄒ言谀乘鄰S實(shí)施，系統(tǒng)運(yùn)行正常。新的現(xiàn)場儀表信號采集及傳輸方法，既解決了遠(yuǎn)距離信號的傳輸問題，提高了信號抗干擾能力，與傳統(tǒng)方式相比又減少了大量電纜等材料，降低了施工及安裝難度。
參考文獻(xiàn)
[1] 厲玉鳴.化工儀表及自動(dòng)化[M].（第六版）.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1999：215.
[2] 張玉蓮.傳感器與自動(dòng)檢測技術(shù)[M].（第3版）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007：97.
[3] 水泥工廠設(shè)計(jì)規(guī)范：GB 50295-2016[S].北京：中國計(jì)劃出版社，2016.
