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        化工測(cè)量?jī)x表模擬信號(hào)(電流)穩(wěn)定分程處理的方法論述

        2020-11-09 14:31:31楊國兵
        中國化工貿(mào)易·下旬刊 2020年5期
        關(guān)鍵詞:模擬處理儀表

        楊國兵

        摘 要:隨著我國變送器技術(shù)、傳感器技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)的快速發(fā)展,化工儀器儀表已成為工業(yè)控制裝置的重要組成部分。儀器儀表傳輸信號(hào)可分為數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào),數(shù)字信號(hào)即是開關(guān)量,如:常開點(diǎn)、常閉點(diǎn),開關(guān)信號(hào)可以通過中間繼電器進(jìn)行擴(kuò)展和延伸,技術(shù)成熟可靠;模擬信號(hào)是連續(xù)變化的,如:溫度、壓力、流量,模擬信號(hào)的擴(kuò)展和延伸則較為困難。為了讓化工測(cè)量?jī)x表模擬信號(hào)(電流)實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展和延伸,就必須對(duì)模擬量進(jìn)行再轉(zhuǎn)換,下面就以濃磷酸儲(chǔ)罐扭矩(三線制)、高度(兩線制)為例,簡(jiǎn)要論述化工測(cè)量?jī)x表模擬信號(hào)(4-20mA電流)穩(wěn)定分程處理的方法。

        關(guān)鍵詞:儀表;模擬;信號(hào);處理

        1 化工儀表模擬信號(hào)(4-20mA電流)特點(diǎn)

        模擬信號(hào)的主要具有以下特點(diǎn):

        ①精確的分辨率,在理想情況下,它具有無窮大的分辨率。與數(shù)字信號(hào)相比,模擬信號(hào)的信息密度更高。由于不存在量化誤差,它可以對(duì)自然界物理量的真實(shí)值進(jìn)行盡可能逼近的描述;

        ②當(dāng)達(dá)到相同的效果,模擬信號(hào)處理比數(shù)字信號(hào)處理更簡(jiǎn)單;

        ③模擬信號(hào)信號(hào)被多次復(fù)制,或進(jìn)行長(zhǎng)距離傳輸之后,易受到雜訊干擾;

        ④4-20mA信號(hào)電流是國際標(biāo)準(zhǔn)化組織規(guī)定的,全球統(tǒng)一采用的儀器、儀表信號(hào)傳送的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào);

        ⑤采用起點(diǎn)為4mA是為了能迅速判斷出信號(hào)回路是否開路,信號(hào)回路一旦出現(xiàn)開路時(shí),信號(hào)電流就為零。相比以前采用的以0mA為起點(diǎn)就可以迅速得出判斷,這就使得檢測(cè)回路可以迅速隔離錯(cuò)誤的檢測(cè)信號(hào),排除故障源;

        ⑥現(xiàn)場(chǎng)與控制室之間的距離較遠(yuǎn),連接電線的電阻較大,如果用電壓源信號(hào)遠(yuǎn)傳,由于電線電阻與接收儀表輸入電阻的分壓,將產(chǎn)生較大的誤差,而用恒電流源信號(hào)作為遠(yuǎn)傳,只要傳送回路不出現(xiàn)分支,回路中的電流就不會(huì)隨電線長(zhǎng)短而改變(基爾霍夫第一定律),從而保證了傳送的精度。

        2 模擬信號(hào)(4-20mA電流)分程傳輸?shù)某S梅椒?/p>

        濃磷酸儲(chǔ)罐采用就地PLC接三線制扭矩傳感器、兩線制高度傳感器分別進(jìn)行扭矩、高度測(cè)量,PLC再將扭矩、高度信號(hào)通過總線傳輸至現(xiàn)場(chǎng)液晶顯示屏,實(shí)行現(xiàn)場(chǎng)顯示和控制。

        此扭矩、高度模擬信號(hào)不能直接同時(shí)傳至DCS系統(tǒng),罐區(qū)主控室操作人員為對(duì)扭矩、高度數(shù)值進(jìn)行有效監(jiān)測(cè),只能通過PLC編程并增加模擬量輸出模塊將扭矩、高度信號(hào)轉(zhuǎn)換結(jié)果傳至DCS系統(tǒng),該方法需增加1塊模擬量輸出模塊。

        3 模擬信號(hào)(4-20mA電流)穩(wěn)定分程處理的方法

        本分程處理的方法是將三線制扭矩測(cè)量信號(hào)通過信號(hào)隔離器分為2路模擬量信號(hào)輸出(如圖1所示),實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)、遠(yuǎn)程雙控要求。

        如圖1所示,24VDC電源同時(shí)供給信號(hào)隔離器與扭矩傳感器,電源負(fù)極與4-20Ma模擬量信號(hào)負(fù)極短接,接入信號(hào)隔離器2腳,將扭矩傳感器4-20Ma模擬量信號(hào)正極3#接入信號(hào)隔離器1腳,至此信號(hào)隔離器檢測(cè)來自扭矩傳感器輸出的4-20Ma模擬量信號(hào), 4-20Ma模擬量信號(hào)通過信號(hào)隔離器,分別轉(zhuǎn)換至10與7腳、8與9腳4-20Ma模擬量信號(hào),10與7腳傳至遠(yuǎn)程DCS系統(tǒng),8與9腳傳至就地PLC系統(tǒng),傳至DCS系統(tǒng)、PLC系統(tǒng)的4-20mA信號(hào)均經(jīng)過信號(hào)隔離器,信號(hào)穩(wěn)定不受干擾,實(shí)現(xiàn)濃磷酸罐扭矩測(cè)量信號(hào)穩(wěn)定分程處理的目的。

        本分程處理的方法是將兩線制高度測(cè)量信號(hào)通過信號(hào)隔離器分為2路模擬量信號(hào)輸出(如圖2所示),實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)、遠(yuǎn)程雙控要求。

        如圖2所示,供給信號(hào)隔離器24VDC電源,同時(shí)給高度傳感器供電,接入信號(hào)隔離器1、2腳,因高度傳感器是兩線制,故而高度變送出4-20Ma模擬量信號(hào)傳至信號(hào)隔離器,信號(hào)隔離器1、2腳只接收來自高度傳感器4-20Ma模擬量信號(hào),4-20Ma模擬量信號(hào)通過信號(hào)隔離器,分別轉(zhuǎn)換至10與7腳、8與9腳4-20Ma模擬量信號(hào),10與7腳傳至遠(yuǎn)程DCS系統(tǒng),8與9腳傳至就地PLC系統(tǒng),傳至DCS系統(tǒng)、PLC系統(tǒng)的4-20mA信號(hào)均經(jīng)過信號(hào)隔離器,信號(hào)穩(wěn)定不受干擾,實(shí)現(xiàn)濃磷酸罐高度測(cè)量信號(hào)穩(wěn)定分程處理的目的。

        參考文獻(xiàn):

        [1]廖常初.大中型PLC應(yīng)用教材[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2005.

        [2]何衍慶,黃海燕,黎冰等著.集散控制系統(tǒng)原理及應(yīng)用[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2009.

        [3]孟華,劉娜,厲玉鳴.化工儀表及自動(dòng)化[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2010.

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