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鹽酸電磁流量計等儀表在自控儀表系統(tǒng)中的防干擾策略
點擊次數(shù)：1799 發(fā)布時間：2020-08-06 14:08:00
近些年來，隨著社會生產(chǎn)自動化水平的不斷提升，自動化控制儀表已被逐漸應(yīng)用到了生產(chǎn)過程中。各項儀表的應(yīng)用為工作人員了解機械運行狀態(tài)、壓力情況，以及生產(chǎn)環(huán)境情況提供了量化的指標。自類自控儀表的功能在于對流量、液位、濃度、溫度等指標進行監(jiān)測，判斷生產(chǎn)環(huán)境是否存在風(fēng)險。一旦儀表發(fā)生干擾，監(jiān)測的功能將無法實現(xiàn)。自動化控制儀表受到電磁波、機械運行以及運行溫度與濕度等因素的影響，很容易被干擾，進而導(dǎo)致儀表的顯示數(shù)值出現(xiàn)誤差?？梢姡瑸檫M一步提高生產(chǎn)效率及安全性，有必要對儀表的防干擾問題進行研究?；诖?，本文簡要介紹了自控儀表的常見類型，并分析了干擾的表現(xiàn)。重點以ControlLogix系統(tǒng)為例，對其在防干擾方面的實踐進行了總結(jié)，并觀察了防干擾效果，僅供相關(guān)人員參考。
1自控儀表常見類型
1.1鹽酸電磁流量計為化工生產(chǎn)所應(yīng)用的主要儀表類型，由磁路系統(tǒng)、測量導(dǎo)管、電*、轉(zhuǎn)換器等部分構(gòu)成。其中，磁路系統(tǒng)為儀表的核心部分。該系統(tǒng)的作用在于產(chǎn)生磁場。通過測量導(dǎo)管內(nèi)導(dǎo)電介質(zhì)流量的方式，對生產(chǎn)過程中電力系統(tǒng)運行情況進行觀察。以判斷電力系統(tǒng)的性能是否能夠穩(wěn)定發(fā)揮。鹽酸電磁流量計使用過程中的常見干擾以電磁干擾為主。除此之外，內(nèi)部元件的質(zhì)量以及接線情況，同樣會對其性能產(chǎn)生影響?？梢姡瑸樘岣呱a(chǎn)效率及安全性，積*預(yù)防上述干擾是關(guān)鍵。
1.2液位計
液位計，屬于物位儀表的一種，包括投入式液位計、磁浮球液位計，磁浮子液位計等多種類型。將其應(yīng)用到化工生產(chǎn)行業(yè)，能夠有效明確液體的位置。隨著液體位置的變化，浮子會隨之發(fā)生變化。此時，液位的高度，既可清晰的體現(xiàn)在儀表當中。磁浮子式儀表，由液位傳感器及信號轉(zhuǎn)換器兩部分構(gòu)成。當液體位置發(fā)生變化時，磁位傳感器可隨之對其位置進行測量。并將測量所得到的信息傳輸至信號轉(zhuǎn)換器當中。信號轉(zhuǎn)換器接收到信號后，可立即將其轉(zhuǎn)換為可顯示的信號，并將其輸出，*終完成液位監(jiān)測的過程。
1.3濃度計
根據(jù)測量原理的不同，可將濃度計分為旋轉(zhuǎn)式、動刀式、定刀式、電量式等多種。該儀表的功能，主要在于對液體中物質(zhì)的濃度進行測量。HGY2058型酸堿鹽濃度計屬于在線監(jiān)測濃度計的一種。儀器可與傳感器相連接，在不與被測介質(zhì)接觸的情況下，對具有強烈腐蝕性的介質(zhì)的濃度進行檢測。將該儀器應(yīng)用到化工生產(chǎn)行業(yè)中，能夠使工作人員及時的掌握各項濃度指標。進而通過對指標的調(diào)整，提高化工生產(chǎn)質(zhì)量及安全性。
2自控儀表系統(tǒng)的干擾表現(xiàn)
2.1電磁干擾
電磁干擾，為鹽酸電磁流量計、液位計，以及濃度計的常見干擾類型。鑒于上述儀器的功能，均需在電磁環(huán)境下發(fā)揮。因此一旦產(chǎn)生電磁干擾，儀器測量指標的準確度必然會受到影響。儀表運行過程中，電與磁可經(jīng)電路與磁路對儀表產(chǎn)生干擾。如儀表運行周圍環(huán)境存在強磁場，則測量儀表的電路與導(dǎo)線時，往往可見明顯的干擾電壓。上述現(xiàn)象表明，儀表周圍的電磁環(huán)境已經(jīng)對其運行的可靠性，及其參數(shù)顯示的準確度造成了影響。需立即給予解決，以防增加化工生產(chǎn)的風(fēng)險。
2.2機械干擾
化工生產(chǎn)的過程中，因機械干擾所導(dǎo)致的儀表參數(shù)不準確的問題時有發(fā)生。導(dǎo)致機械干擾問題出現(xiàn)的原因，與施工人員震動、敲打、沖擊等工作的執(zhí)行有關(guān)。自控儀表系統(tǒng)中，各項元件，均具有*強的精密度及靈敏性。受外力沖擊后，*容易出現(xiàn)變形、錯位、連接線變動等情況。部分儀表的指針同樣會出現(xiàn)變化?？梢?，提高儀表運行的穩(wěn)定性及安全性，并在嚴格控制機械運行狀態(tài)的基礎(chǔ)上，采用相應(yīng)系統(tǒng)，對其相應(yīng)指標進行監(jiān)測是關(guān)鍵。
2.3環(huán)境干擾
儀表運行過程中，溫度與濕度的變化均會對其造成干擾?；どa(chǎn)行業(yè)鹽酸電磁流量計、液位儀及濃度計中，均含有大量的半導(dǎo)體。半導(dǎo)體的功能主要在于導(dǎo)電。而其導(dǎo)電能力，則與光的變化顯著相關(guān)。因此，如光的變化幅度過大，儀表的導(dǎo)電性能及其運行狀態(tài)，必然會受到影響。另外，因環(huán)境濕度過大所誘發(fā)的漏電與膨脹現(xiàn)象，以及因環(huán)境溫度過高而誘發(fā)的電路器件參數(shù)的變化，同樣會對自控儀表系統(tǒng)造成干擾。
3自控儀表系統(tǒng)的防干擾策略
3.1ControlLogix系統(tǒng)的構(gòu)成
將ControlLogix系統(tǒng)應(yīng)用到自控儀表系統(tǒng)之中，能夠有效提高儀器的抗干擾性能。該系統(tǒng)主要由Logix5560處理器、ControlLogixI/O模塊、ControlLogix背板，以及電源等部分構(gòu)成。包括設(shè)備層、控制層、信息層三大層面。其中，設(shè)備層的功能，在于對“鹽酸電磁流量計”、“液位計”以及“濃度計”的使用期限，及其故障情況進行管理?？刂茖拥墓δ埽谟诰唧w實現(xiàn)對儀表運行情況的優(yōu)化控制。信息層的功能，則在于提取系統(tǒng)所生成的信息，判斷儀表的運行是否面臨著被干擾的風(fēng)險。
3.2防干擾策略
（1）濾波方案
ControlLogix系統(tǒng)可與濾波器相互連接，達到減少自控儀表系統(tǒng)干擾的目的。濾波器運行過程中，能夠?qū)?jīng)導(dǎo)線耦合到電路的干擾進行實時的抑制。當儀表運行環(huán)境周圍信號以及噪聲頻率過高時。ControlLogix系統(tǒng)可立即采集上述信息，并將存儲在數(shù)據(jù)庫中，對信息進行分析。分析完成后的信息，會被傳輸給濾波器。此時，濾波器會立即被接入至傳輸通道中，發(fā)揮濾波的功效。*終達到減少衰減噪聲、提高信噪比的目的。使各項儀表運行過程中所面臨的干擾問題得到解決，提高儀表參數(shù)的準確度。
（2）控制電源
在化工生產(chǎn)過程中，各項儀表因震動問題而被干擾難以有效避免。儀表被干擾后，將干擾控制在一定范圍內(nèi)，是確保生產(chǎn)過程能夠繼續(xù)進行的關(guān)鍵。自控儀表系統(tǒng)的電源配置過程中，不同電源的異常自動切斷電路，均可相互聯(lián)通。當某一儀表出現(xiàn)異常時，該儀表無法被隔離，干擾則會隨之產(chǎn)生。為解決上述問題，可將ControlLogix系統(tǒng)應(yīng)用到干擾的抑制過程中。在此基礎(chǔ)上，對系統(tǒng)進行冗余配置。當某一儀表發(fā)生機械干擾后，ControlLogix系統(tǒng)會立即發(fā)揮其冗余功能，將該儀表切斷并進行隔離，避免干擾的影響范圍擴大化。
（3）優(yōu)化環(huán)境
ControlLogix系統(tǒng)，可對鹽酸電磁流量計等儀表的運行環(huán)境進行監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)溫度、濕度與光環(huán)境出現(xiàn)異常時，會立即預(yù)警，提醒有關(guān)人員給予處理。例如：本化工企業(yè)曾發(fā)生一起鹽酸電磁流量計失靈事件。事件發(fā)生當日，環(huán)境溫度較高。加之空氣濕度較大，因此鹽酸電磁流量計的參數(shù)出現(xiàn)了異常。事件發(fā)生后，工作人員及時收到了ControlLogix系統(tǒng)的預(yù)警信息，并及時對環(huán)境溫度進行了調(diào)整，使干擾問題得到了解決。這表明優(yōu)化環(huán)境較為重要。
3.3防干擾效果
本生產(chǎn)企業(yè)于2009年初引進了ControlLogix系統(tǒng)，并將其應(yīng)用到了自動化系統(tǒng)當中。通過對系統(tǒng)應(yīng)用前后各自控儀表運行情況的觀察發(fā)現(xiàn)：1）系統(tǒng)應(yīng)用前：鹽酸電磁流量計、液位計、濃度計年均因被干擾而發(fā)生故障的次數(shù)每年20多次，因維修儀表而花費的成本為17萬元。2）系統(tǒng)應(yīng)用后：鹽酸電磁流量計、液位計、濃度計年均因被干擾而發(fā)生故障的次數(shù)，分別為2次、0次及1次。干擾發(fā)生后，工作人員在ControlLogix系統(tǒng)的預(yù)警指示下，立即排除了干擾源，并將干擾維護費用降低到了3.9萬元，對比發(fā)現(xiàn)，ControlLogix系統(tǒng)的應(yīng)用，取得良好的效果。
4結(jié)語
綜上所述，對自控儀表系統(tǒng)防干擾策略的研究，為ControlLogix系統(tǒng)的普及應(yīng)用，以及我國各行業(yè)儀表運行穩(wěn)定性的提升，提供了重要的借鑒資料。且一定程度上減少了電磁干擾、增強了機械性能、優(yōu)化了儀表的運行環(huán)境。未來，我國各領(lǐng)域應(yīng)視自控儀表及其常見干擾的類型，通過應(yīng)用濾波技術(shù)、控制電源，以及優(yōu)化環(huán)境等方式，達到抗干擾的目的，使儀表的性能得以進一步增強。
1自控儀表常見類型
1.1鹽酸電磁流量計為化工生產(chǎn)所應(yīng)用的主要儀表類型，由磁路系統(tǒng)、測量導(dǎo)管、電*、轉(zhuǎn)換器等部分構(gòu)成。其中，磁路系統(tǒng)為儀表的核心部分。該系統(tǒng)的作用在于產(chǎn)生磁場。通過測量導(dǎo)管內(nèi)導(dǎo)電介質(zhì)流量的方式，對生產(chǎn)過程中電力系統(tǒng)運行情況進行觀察。以判斷電力系統(tǒng)的性能是否能夠穩(wěn)定發(fā)揮。鹽酸電磁流量計使用過程中的常見干擾以電磁干擾為主。除此之外，內(nèi)部元件的質(zhì)量以及接線情況，同樣會對其性能產(chǎn)生影響?？梢姡瑸樘岣呱a(chǎn)效率及安全性，積*預(yù)防上述干擾是關(guān)鍵。
1.2液位計
液位計，屬于物位儀表的一種，包括投入式液位計、磁浮球液位計，磁浮子液位計等多種類型。將其應(yīng)用到化工生產(chǎn)行業(yè)，能夠有效明確液體的位置。隨著液體位置的變化，浮子會隨之發(fā)生變化。此時，液位的高度，既可清晰的體現(xiàn)在儀表當中。磁浮子式儀表，由液位傳感器及信號轉(zhuǎn)換器兩部分構(gòu)成。當液體位置發(fā)生變化時，磁位傳感器可隨之對其位置進行測量。并將測量所得到的信息傳輸至信號轉(zhuǎn)換器當中。信號轉(zhuǎn)換器接收到信號后，可立即將其轉(zhuǎn)換為可顯示的信號，并將其輸出，*終完成液位監(jiān)測的過程。
1.3濃度計
根據(jù)測量原理的不同，可將濃度計分為旋轉(zhuǎn)式、動刀式、定刀式、電量式等多種。該儀表的功能，主要在于對液體中物質(zhì)的濃度進行測量。HGY2058型酸堿鹽濃度計屬于在線監(jiān)測濃度計的一種。儀器可與傳感器相連接，在不與被測介質(zhì)接觸的情況下，對具有強烈腐蝕性的介質(zhì)的濃度進行檢測。將該儀器應(yīng)用到化工生產(chǎn)行業(yè)中，能夠使工作人員及時的掌握各項濃度指標。進而通過對指標的調(diào)整，提高化工生產(chǎn)質(zhì)量及安全性。
2自控儀表系統(tǒng)的干擾表現(xiàn)
2.1電磁干擾
電磁干擾，為鹽酸電磁流量計、液位計，以及濃度計的常見干擾類型。鑒于上述儀器的功能，均需在電磁環(huán)境下發(fā)揮。因此一旦產(chǎn)生電磁干擾，儀器測量指標的準確度必然會受到影響。儀表運行過程中，電與磁可經(jīng)電路與磁路對儀表產(chǎn)生干擾。如儀表運行周圍環(huán)境存在強磁場，則測量儀表的電路與導(dǎo)線時，往往可見明顯的干擾電壓。上述現(xiàn)象表明，儀表周圍的電磁環(huán)境已經(jīng)對其運行的可靠性，及其參數(shù)顯示的準確度造成了影響。需立即給予解決，以防增加化工生產(chǎn)的風(fēng)險。
2.2機械干擾
化工生產(chǎn)的過程中，因機械干擾所導(dǎo)致的儀表參數(shù)不準確的問題時有發(fā)生。導(dǎo)致機械干擾問題出現(xiàn)的原因，與施工人員震動、敲打、沖擊等工作的執(zhí)行有關(guān)。自控儀表系統(tǒng)中，各項元件，均具有*強的精密度及靈敏性。受外力沖擊后，*容易出現(xiàn)變形、錯位、連接線變動等情況。部分儀表的指針同樣會出現(xiàn)變化?？梢?，提高儀表運行的穩(wěn)定性及安全性，并在嚴格控制機械運行狀態(tài)的基礎(chǔ)上，采用相應(yīng)系統(tǒng)，對其相應(yīng)指標進行監(jiān)測是關(guān)鍵。
2.3環(huán)境干擾
儀表運行過程中，溫度與濕度的變化均會對其造成干擾?；どa(chǎn)行業(yè)鹽酸電磁流量計、液位儀及濃度計中，均含有大量的半導(dǎo)體。半導(dǎo)體的功能主要在于導(dǎo)電。而其導(dǎo)電能力，則與光的變化顯著相關(guān)。因此，如光的變化幅度過大，儀表的導(dǎo)電性能及其運行狀態(tài)，必然會受到影響。另外，因環(huán)境濕度過大所誘發(fā)的漏電與膨脹現(xiàn)象，以及因環(huán)境溫度過高而誘發(fā)的電路器件參數(shù)的變化，同樣會對自控儀表系統(tǒng)造成干擾。
3自控儀表系統(tǒng)的防干擾策略
3.1ControlLogix系統(tǒng)的構(gòu)成
將ControlLogix系統(tǒng)應(yīng)用到自控儀表系統(tǒng)之中，能夠有效提高儀器的抗干擾性能。該系統(tǒng)主要由Logix5560處理器、ControlLogixI/O模塊、ControlLogix背板，以及電源等部分構(gòu)成。包括設(shè)備層、控制層、信息層三大層面。其中，設(shè)備層的功能，在于對“鹽酸電磁流量計”、“液位計”以及“濃度計”的使用期限，及其故障情況進行管理?？刂茖拥墓δ埽谟诰唧w實現(xiàn)對儀表運行情況的優(yōu)化控制。信息層的功能，則在于提取系統(tǒng)所生成的信息，判斷儀表的運行是否面臨著被干擾的風(fēng)險。
3.2防干擾策略
（1）濾波方案
ControlLogix系統(tǒng)可與濾波器相互連接，達到減少自控儀表系統(tǒng)干擾的目的。濾波器運行過程中，能夠?qū)?jīng)導(dǎo)線耦合到電路的干擾進行實時的抑制。當儀表運行環(huán)境周圍信號以及噪聲頻率過高時。ControlLogix系統(tǒng)可立即采集上述信息，并將存儲在數(shù)據(jù)庫中，對信息進行分析。分析完成后的信息，會被傳輸給濾波器。此時，濾波器會立即被接入至傳輸通道中，發(fā)揮濾波的功效。*終達到減少衰減噪聲、提高信噪比的目的。使各項儀表運行過程中所面臨的干擾問題得到解決，提高儀表參數(shù)的準確度。
（2）控制電源
在化工生產(chǎn)過程中，各項儀表因震動問題而被干擾難以有效避免。儀表被干擾后，將干擾控制在一定范圍內(nèi)，是確保生產(chǎn)過程能夠繼續(xù)進行的關(guān)鍵。自控儀表系統(tǒng)的電源配置過程中，不同電源的異常自動切斷電路，均可相互聯(lián)通。當某一儀表出現(xiàn)異常時，該儀表無法被隔離，干擾則會隨之產(chǎn)生。為解決上述問題，可將ControlLogix系統(tǒng)應(yīng)用到干擾的抑制過程中。在此基礎(chǔ)上，對系統(tǒng)進行冗余配置。當某一儀表發(fā)生機械干擾后，ControlLogix系統(tǒng)會立即發(fā)揮其冗余功能，將該儀表切斷并進行隔離，避免干擾的影響范圍擴大化。
（3）優(yōu)化環(huán)境
ControlLogix系統(tǒng)，可對鹽酸電磁流量計等儀表的運行環(huán)境進行監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)溫度、濕度與光環(huán)境出現(xiàn)異常時，會立即預(yù)警，提醒有關(guān)人員給予處理。例如：本化工企業(yè)曾發(fā)生一起鹽酸電磁流量計失靈事件。事件發(fā)生當日，環(huán)境溫度較高。加之空氣濕度較大，因此鹽酸電磁流量計的參數(shù)出現(xiàn)了異常。事件發(fā)生后，工作人員及時收到了ControlLogix系統(tǒng)的預(yù)警信息，并及時對環(huán)境溫度進行了調(diào)整，使干擾問題得到了解決。這表明優(yōu)化環(huán)境較為重要。
3.3防干擾效果
本生產(chǎn)企業(yè)于2009年初引進了ControlLogix系統(tǒng)，并將其應(yīng)用到了自動化系統(tǒng)當中。通過對系統(tǒng)應(yīng)用前后各自控儀表運行情況的觀察發(fā)現(xiàn)：1）系統(tǒng)應(yīng)用前：鹽酸電磁流量計、液位計、濃度計年均因被干擾而發(fā)生故障的次數(shù)每年20多次，因維修儀表而花費的成本為17萬元。2）系統(tǒng)應(yīng)用后：鹽酸電磁流量計、液位計、濃度計年均因被干擾而發(fā)生故障的次數(shù)，分別為2次、0次及1次。干擾發(fā)生后，工作人員在ControlLogix系統(tǒng)的預(yù)警指示下，立即排除了干擾源，并將干擾維護費用降低到了3.9萬元，對比發(fā)現(xiàn)，ControlLogix系統(tǒng)的應(yīng)用，取得良好的效果。
4結(jié)語
綜上所述，對自控儀表系統(tǒng)防干擾策略的研究，為ControlLogix系統(tǒng)的普及應(yīng)用，以及我國各行業(yè)儀表運行穩(wěn)定性的提升，提供了重要的借鑒資料。且一定程度上減少了電磁干擾、增強了機械性能、優(yōu)化了儀表的運行環(huán)境。未來，我國各領(lǐng)域應(yīng)視自控儀表及其常見干擾的類型，通過應(yīng)用濾波技術(shù)、控制電源，以及優(yōu)化環(huán)境等方式，達到抗干擾的目的，使儀表的性能得以進一步增強。