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    电磁流量计等仪表在自控仪表系统中的防干扰策略

    发表时间:2019-03-06   点击次数:  技术支持:15601403222
       0引言
           近些年来,随着社会生产自动化水平的不断提升,自动化控制仪表已被逐渐应用到了生产过程中。各项仪表的应用为工作人员了解机械运行状态、压力情况,以及生产环境情况提供了量化的指标。自类自控仪表的功能在于对流量、液位、浓度、温度等指标进行监测,判断生产环境是否存在风险。一旦仪表发生干扰,监测的功能将无法实现。自动化控制仪表受到电磁波、机械运行以及运行温度与湿度等因素的影响,很容易被干扰,进而导致仪表的显示数值出现误差。可见,为进一步提高生产效率及安全性,有必要对仪表的防干扰问题进行研究。基于此,本文简要介绍了自控仪表的常见类型,并分析了干扰的表现。重点以ControlLogix系统为例,对其在防干扰方面的实践进行了总结,并观察了防干扰效果,仅供相关人员参考。


    电磁流量计


    1自控仪表常见类型
     
    1.1电磁流量计为化工生产所应用的主要仪表类型,由磁路系统、测量导管、电极、转换器等部分构成。其中,磁路系统为仪表的核心部分。该系统的作用在于产生磁场。通过测量导管内导电介质流量的方式,对生产过程中电力系统运行情况进行观察。以判断电力系统的性能是否能够稳定发挥。电磁流量计使用过程中的常见干扰以电磁干扰为主[1]。除此之外,内部元件的质量以及接线情况,同样会对其性能产生影响。可见,为提高生产效率及安全性,积极预防上述干扰是关键。
     
      1.2液位计
    液位计,属于物位仪表的一种,包括投入式液位计、磁浮球液位计,磁浮子液位计等多种类型。将其应用到化工生产行业,能够有效明确液体的位置。随着液体位置的变化,浮子会随之发生变化。此时,液位的高度,既可清晰的体现在仪表当中。磁浮子式仪表,由液位传感器及信号转换器两部分构成。当液体位置发生变化时,磁位传感器可随之对其位置进行测量[2]。并将测量所得到的信息传输至信号转换器当中。信号转换器接收到信号后,可立即将其转换为可显示的信号,并将其输出,最终完成液位监测的过程。
     
      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
    电磁干扰,为电磁流量计、液位计,以及浓度计的常见干扰类型。鉴于上述仪器的功能,均需在电磁环境下发挥。因此一旦产生电磁干扰,仪器测量指标的准确度必然会受到影响[3]。仪表运行过程中,电与磁可经电路与磁路对仪表产生干扰。如仪表运行周围环境存在强磁场,则测量仪表的电路与导线时,往往可见明显的干扰电压。上述现象表明,仪表周围的电磁环境已经对其运行的可靠性,及其参数显示的准确度造成了影响。需立即给予解决,以防增加化工生产的风险。
     
      2.2机械干扰
    化工生产的过程中,因机械干扰所导致的仪表参数不准确的问题时有发生。导致机械干扰问题出现的原因,与施工人员震动、敲打、冲击等工作的执行有关。自控仪表系统中,各项元件,均具有极强的精密度及灵敏性。受外力冲击后,极容易出现变形、错位、连接线变动等情况。部分仪表的指针同样会出现变化。可见,提高仪表运行的稳定性及安全性,并在严格控制机械运行状态的基础上,采用相应系统,对其相应指标进行监测是关键。
     
      2.3环境干扰
    仪表运行过程中,温度与湿度的变化均会对其造成干扰。化工生产行业电磁流量计、液位仪及浓度计中,均含有大量的半导体。半导体的功能主要在于导电。而其导电能力,则与光的变化显著相关。因此,如光的变化幅度过大,仪表的导电性能及其运行状态,必然会受到影响。另外,因环境湿度过大所诱发的漏电与膨胀现象,以及因环境温度过高而诱发的电路器件参数的变化,同样会对自控仪表系统造成干扰。
     



    3自控仪表系统的防干扰策略
     
    3.1ControlLogix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、ControlLogixI/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“电磁流量计”、“液位计”以及“浓度计”的使用期限,及其故障情况进行管理。控制层的功能,在于具体实现对仪表运行情况的优化控制。信息层的功能,则在于提取系统所生成的信息,判断仪表的运行是否面临着被干扰的风险。
     
    3.2防干扰策略
     
      (1)滤波方案
     
    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)控制电源
     
    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)优化环境
     
    ControlLogix系统,可对电磁流量计等仪表的运行环境进行监测,发现温度、湿度与光环境出现异常时,会立即预警,提醒有关人员给予处理。例如:本化工企业曾发生一起电磁流量计失灵事件。事件发生当日,环境温度较高。加之空气湿度较大,因此电磁流量计的参数出现了异常。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:电磁流量计、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:电磁流量计、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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