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城市给排水流量計在自控仪表系统应用中的防干扰策略

梦之城: 發布時間:2019-09-07
目前在工業生産領域,自動化控制系統在大中型企業中的應用已逐漸普遍,在自動化控制系中,通過各種城市给排水流量計等種流量、液位、濃度、溫度儀表可以實現對于生産過程中的各項指標參數進行實時監測與控制,達到自動化生産的要求。因此,儀表的穩定性與可靠性是關系到整個自動化系統能否正常進行的關鍵性因素,如果儀表發生幹擾和故障,將導致監測與自動化控制系統的失靈。筆者在工業自動化控制行業工作多年,根據多年的實踐經驗,撰此文簡要介紹了城市给排水流量計等自動化儀表的各種常見的不同類型特點,分析這些儀表的在受到幹擾時的各類表現。本文以某自動化控制系統爲例,對自控儀表在防幹擾方面的實踐情況進行總結,提出相應的防幹擾措施,供行業內相關人員借鑒。
近些年來,隨著社會生産自動化水平的不斷提升,自動化控制儀表已被逐漸應用到了生産過程中。各項儀表的應用爲工作人員了解機械運行狀態、壓力情況,以及生産環境情況提供了量化的指標。但受電磁波、機械運行以及運行溫度與濕度等因素的影響,自控儀表系統很容易被幹擾,進而導致儀表的顯示數值出現誤差。可見,爲進一步提高生産效率及安全性,有必要對儀表的防幹擾問題進行研究。
1 自控仪表常见类型
1.1 城市给排水流量計
城市给排水流量計爲化工生産所應用的主要儀表類型,由磁路系統、測量導管、電極、轉換器等部分構成。其中,磁路系統爲儀表的核心部分。該系統的作用在于産生磁場。通過測量導管內導電介質流量的方式,對生産過程中電力系統運行情況進行觀察。以判斷電力系統的性能是否能夠穩定發揮。城市给排水流量計使用過程中的常見幹擾以電磁幹擾爲主[1]。除此之外,內部元件的質量以及接線情況,同樣會對其性能産生影響。可見,爲提高生産效率及安全性,積極預防上述幹擾是關鍵。
1.2 液位计
液位計,屬于物位儀表的一種,包括投入式、磁浮子式等多種。將其應用到化工生産行業,能夠有效明確液體的位置。隨著液體位置的變化,浮子會隨之發生變化。此時,液位的高度,既可清晰的體現在儀表當中。磁浮子式儀表,由液位傳感器及信號轉換器兩部分構成。當液體位置發生變化時,磁位傳感器可隨之對其位置進行測量[2]。並將測量所得到的信息傳輸至信號轉換器當中。信號轉換器接收到信號後,可立即將其轉換爲可顯示的信號,並將其輸出,最終完成液位監測的過程。
1.3 浓度计
根据测量原理的不同,可将浓度计分为旋转式、动刀式、定刀式、电量式等多种。该仪表的功能,主要在于对液体中物质的浓度进行测量。HGY2058 型酸碱盐浓度计属于在线监测浓度计的一种。仪器可与传感器相连接,在不与被测介质接触的情况下,对具有强烈腐蚀性的介质的浓度进行检测。将该仪器应用到化工生产行业中,能够使工作人员及时的掌握各项浓度指标。进而通过对指标的调整,提高化工生产质量及安全性。
2 自控仪表系统的干扰表现
2.1 电磁干扰
電磁幹擾,爲城市给排水流量計、液位計,以及濃度計的常見幹擾類型。鑒于上述儀器的功能,均需在電磁環境下發揮。因此一旦産生電磁幹擾,儀器測量指標的准確度必然會受到影響[3]。儀表運行過程中,電與磁可經電路與磁路對儀表産生幹擾。如儀表運行周圍環境存在強磁場,則測量儀表的電路與導線時,往往可見明顯的幹擾電壓。上述現象表明,儀表周圍的電磁環境已經對其運行的可靠性,及其參數顯示的准確度造成了影響。需立即給予解決,以防增加化工生産的風險。
2.2 机械干扰
化工生産的過程中,因機械幹擾所導致的儀表參數不准確的問題時有發生。導致機械幹擾問題出現的原因,與施工人員震動、敲打、沖擊等工作的執行有關。自控儀表系統中,各項元件,均具有極強的精密度及靈敏性。受外力沖擊後,極容易出現變形、錯位、連接線變動等情況。部分儀表的指針同樣會出現變化。可見,提高儀表運行的穩定性及安全性,並在嚴格控制機械運行狀態的基礎上,采用相應系統,對其相應指標進行監測是關鍵。
2.3 环境干扰
儀表運行過程中,溫度與濕度的變化均會對其造成幹擾。化工生産行業城市给排水流量計、液位儀及濃度計中,均含有大量的半導體。半導體的功能主要在于導電。而其導電能力,則與光的變化顯著相關。因此,如光的變化幅度過大,儀表的導電性能及其運行狀態,必然會受到影響。另外,因環境濕度過大所誘發的漏電與膨脹現象,以及因環境溫度過高而誘發的電路器件參數的變化,同樣會對自控儀表系統造成幹擾。
3 自控仪表系统的防干扰策略
3.1 ControlLogix系统的构成
将ControlLogix 系统应用到自控仪表系统之中,能够有效提高仪器的抗干扰性能。该系统主要由Logix5560 处理器、ControlLogix I/O 模块、ControlLogix 背板,以及电源等部分构成。包括设备层、控制层、信息层三大层面。其中,设备层的功能,在于对“城市给排水流量計”、“液位計”以及“濃度計”的使用期限,及其故障情況進行管理。控制層的功能,在于具體實現對儀表運行情況的優化控制。信息層的功能,則在于提取系統所生成的信息,判斷儀表的運行是否面臨著被幹擾的風險。
3.2 防干扰策略
(1)濾波方案
ControlLogix 系统可与滤波器相互连接,达到减少自控仪表系统干扰的目的。滤波器运行过程中,能够对经导线耦合到电路的干扰进行实时的抑制。当仪表运行环境周围信号以及噪声频率过高时。ControlLogix 系统可立即采集上述信息,并将存储在数据库中,对信息进行分析。分析完成后的信息,会被传输给滤波器。此时,滤波器会立即被接入至传输通道中,发挥滤波的功效。最终达到减少衰减噪声、提高信噪比的目的。使各项仪表运行过程中所面临的干扰问题得到解决,提高仪表参数的准确度。
(2)控制電源
在化工生产过程中,各项仪表因震动问题而被干扰难以有效避免。仪表被干扰后,将干扰控制在一定范围内,是确保生产过程能够继续进行的关键。自控仪表系统的电源配置过程中,不同电源的异常自动切断电路,均可相互联通。当某一仪表出现异常时,该仪表无法被隔离,干扰则会随之产生。为解决上述问题,可将ControlLogix 系统应用到干扰的抑制过程中。在此基础上,对系统进行冗余配置。当某一仪表发生机械干扰后,ControlLogix 系统会立即发挥其冗余功能,将该仪表切断并进行隔离,避免干扰的影响范围扩大化。
(3)優化環境
ControlLogix 系统,可对城市给排水流量計等儀表的運行環境進行監測,發現溫度、濕度與光環境出現異常時,會立即預警,提醒有關人員給予處理。例如:本化工企業曾發生一起城市给排水流量計失靈事件。事件發生當日,環境溫度較高。加之空氣濕度較大,因此城市给排水流量計的参数出现了异常。事件发生后,工作人员及时收到了ControlLogix 系统的预警信息,并及时对环境温度进行了调整,使干扰问题得到了解决。这表明优化环境较为重要。
3.3 防干扰效果
本生产企业于2009 年初引进了ControlLogix 系统,并将其应用到了自动化系统当中。通过对系统应用前后各自控仪表运行情况的观察发现:1)系统应用前:城市给排水流量計、液位计、浓度计年均因被干扰而发生故障的次数每年20 多次,因维修仪表而花费的成本为17 万元。2)系统应用后:城市给排水流量計、液位计、浓度计年均因被干扰而发生故障的次数,分别为2 次、0 次及1 次。干扰发生后,工作人员在ControlLogix 系统的预警指示下,立即排除了干扰源,并将干扰维护费用降低到了3.9 万元,对比发现,ControlLogix 系统的应用,取得良好的效果。
4 结语
综上所述,对自控仪表系统防干扰策略的研究,为ControlLogix 系统的普及应用,以及我国各行业仪表运行稳定性的提升,提供了重要的借鉴资料。且一定程度上减少了电磁干扰、增强了机械性能、优化了仪表的运行环境。未来,我国各领域应视自控仪表及其常见干扰的类型,通过应用滤波技术、控制电源,以及优化环境等方式,达到抗干扰的目的,使仪表的性能得以进一步增强。

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