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泥漿流量計在自控儀表係統中的防幹擾策略
點擊次數：1937 發布時間：2020-08-12 15:55:52
引言
近些年來，隨著社會生產自動化水平的不斷提（tí）升，自動化控製儀（yí）表已被逐漸（jiàn）應用到了生產過程中。各項儀表的應用為工作人員了解機械運行狀態、壓力情況，以及生產環境情況提供了量化的指標。自類自控（kòng）儀表的功能在於對流量、液（yè）位、濃度、溫度等（děng）指標進行監測，判斷生產環境是否（fǒu）存（cún）在（zài）風險。一旦儀表（biǎo）發生幹擾，監測（cè）的功能將無法實現。自動化控製（zhì）儀表受到電磁波、機械運行（háng）以及運行溫度與濕度等因素（sù）的（de）影響，很容易被幹擾，進而導（dǎo）致儀表的顯示數值出現誤（wù）差。可見，為進一步提高生（shēng）產效率及安全性，有必要對儀表的防幹擾問題進行研究。基於此，本（běn）文簡要介紹了自控儀表的常見（jiàn）類型，並分析了幹（gàn）擾的表（biǎo）現。重點以（yǐ）ControlLogix係統為例，對其在防幹擾方麵的實踐進行了總結，並觀察了防幹擾效果，僅供相關人員參考。
1自控儀表常見（jiàn）類（lèi）型
1.1泥漿流量計為化工生產所應用的主要儀表類型，由磁路係統、測（cè）量導管、電*、轉換器等部分構成。其中，磁路係統為儀表的核心部分。該（gāi）係統的作用在於產生磁場。通過測量導管內導電介質流量的方式，對生產過程中電力係統運行情況進行觀察。以（yǐ）判斷電力係統的性能（néng）是否能夠穩定發揮。泥漿流量計使用過程中的常見幹擾以電（diàn）磁幹擾為主。除此之（zhī）外，內部元件的質量以（yǐ）及接線情況，同樣會（huì）對其（qí）性能產生（shēng）影響。可見，為提高生產效率及安全性（xìng），積*預防上述（shù）幹（gàn）擾是關鍵。
1.2液位計
液位計，屬（shǔ）於物位儀表的一種，包括投入式液位計、磁浮球（qiú）液位計，磁浮子液位計等多種類（lèi）型。將其應用（yòng）到化工生產行業，能夠有效明確液體的位置。隨著液體位（wèi）置的變化，浮子會隨之發（fā）生變化。此時，液位的（de）高度，既可清晰的體（tǐ）現在儀表當中。磁浮子式儀表，由液位（wèi）傳感器（qì）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。並（bìng）將測量所得到的信息傳輸至（zhì）信（xìn）號轉換器當中。信號轉換器接收到信號後，可立即將其轉換為可顯示的信號，並（bìng）將其輸出，*終完（wán）成液位監測的（de）過（guò）程。
1.3濃度計
根據測量原理的不同（tóng），可將濃度計分為旋轉式、動刀（dāo）式、定刀式（shì）、電（diàn）量式等多種（zhǒng）。該儀表的功能（néng），主要在於對液體中（zhōng）物質的濃度進行測量。HGY2058型酸堿鹽濃度計屬於在線監測濃度計的一種。儀器可與傳感器相連接，在不與被測介質接觸的（de）情況下，對具有強烈腐蝕性的介質的濃度進行檢（jiǎn）測。將該儀器（qì）應用到化工生產行業（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（duì）指標的調整，提高化工生產質量及安全性（xìng）。
2自控儀表係統的幹擾表現
2.1電磁幹擾
電磁幹擾，為泥漿流量計、液位（wèi）計，以及濃度計的常見幹擾類型。鑒於上述儀器的功能，均需在電磁環境下發揮。因此一旦產生電磁幹擾，儀（yí）器測量指標的準（zhǔn）確度（dù）必然會受到（dào）影（yǐng）響。儀表運行過程中，電（diàn）與磁可經電路（lù）與磁路對儀表產生幹擾。如儀表運行周（zhōu）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（wéi）的電磁環境已經對其運行的可靠性，及其參數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（shēng）產的風險。
2.2機械幹擾
化工生產的過程中，因機械幹擾（rǎo）所導致的儀表參數（shù）不準確的問題時有發生。導致機械幹擾問（wèn）題出現的原因，與（yǔ）施工人員震動、敲打、衝擊等工作的執行有（yǒu）關。自控儀表係統中，各項元件，均具有*強的精（jīng）密度及靈敏性。受外力衝擊後，*容易出（chū）現變形、錯位、連（lián）接線變動等情況。部分（fèn）儀表的指針（zhēn）同樣會出（chū）現變化（huà）。可見，提高儀表運行的穩定性及安全性，並在嚴格控（kòng）製機（jī）械運行狀態的基礎上，采用相應係統，對其相應指標進行（háng）監測是（shì）關鍵。
2.3環（huán）境幹擾
儀表運行（háng）過程中，溫（wēn）度與濕度的變化均會對其造成幹擾。化工生產行業泥漿流量計、液位儀及濃度計中，均含有大量（liàng）的半導體（tǐ）。半導體的功能主要在於導（dǎo）電。而其導電能力，則（zé）與光的變化顯著相關。因此，如（rú）光的變化幅度過大，儀表的導電性（xìng）能及（jí）其運行狀態，必然會（huì）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（ér）誘發的電路器件參數的變化，同樣會對自控儀表（biǎo）係統造成幹擾。
3自控儀表係統的防幹（gàn）擾策略
3.1ControlLogix係統的構（gòu）成
將ControlLogix係統應用到（dào）自控儀表係統之中，能夠有效（xiào）提高儀器的抗幹擾性能。該係統主要由Logix5560處理器、ControlLogixI/O模塊、ControlLogix背板，以及電源等部分構成。包括（kuò）設備層、控製層、信息層三大層麵。其中，設備層的功能，在於對“泥漿流量計”、“液位計”以及“濃度計”的使用期限，及其故障情況（kuàng）進行管理。控製（zhì）層的功能，在於具體實現（xiàn）對儀表運行情況的優化控製（zhì）。信（xìn）息（xī）層（céng）的功能，則在於提取係統所生成的信息，判斷（duàn）儀表的運（yùn）行是否麵臨著被幹擾的風（fēng）險。
3.2防幹擾策略
（1）濾波方案
ControlLogix係統可與濾波器相互連接，達到減少自控儀表係統幹擾的目的。濾波器運行過程（chéng）中，能夠對經導線耦合到電路的幹擾進行實時的抑製。當儀（yí）表運行環境周圍信號以（yǐ）及噪（zào）聲頻率過高時。ControlLogix係（xì）統可立即采集（jí）上述信息，並將存儲在數據庫中，對信息進行分析。分析完成後的（de）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（lǜ）波（bō）的功效。*終（zhōng）達（dá）到減少衰減噪聲、提（tí）高信噪比的目的。使各項儀表運行過程中所（suǒ）麵臨的幹擾問題得到解決，提（tí）高儀表參數的準確度。
（2）控（kòng）製電源
在化工生（shēng）產過程中（zhōng），各項儀表因震動問題而被幹（gàn）擾難以有效避免。儀表被（bèi）幹擾（rǎo）後，將幹擾控製在一定範圍內，是確保生產過程能夠繼續進（jìn）行的關鍵。自（zì）控儀表係統的電源配（pèi）置過程（chéng）中，不（bú）同電源的異常自動切斷電路，均可相互聯通。當某一儀表出現異常時，該儀表無法被隔離，幹擾則會隨之產生。為解決上述問題，可將ControlLogix係統應用到幹擾的抑製過程中。在此基礎上，對係統進行冗餘配（pèi）置。當某一儀表發生機械幹擾後，ControlLogix係（xì）統會立即發揮其冗餘功能，將該儀表切斷並進行隔離，避免幹擾（rǎo）的影響範圍擴大化。
（3）優化環境
ControlLogix係統，可對泥漿流量計等儀表（biǎo）的運行環境進行監測，發現溫度、濕（shī）度與光（guāng）環境（jìng）出現異常時，會立即（jí）預警，提醒有關人員給予處理。例如：本化工企業曾發生一起泥漿流量計失（shī）靈事件。事件發生當日，環境溫度較高（gāo）。加之空（kōng）氣濕度較（jiào）大，因此泥（ní）漿（jiāng）流量計的參數出（chū）現了異常。事件發生後，工作人員及時收到了ControlLogix係（xì）統的預警信息，並（bìng）及時對環境溫度進行了調整，使幹擾問題（tí）得到（dào）了解決。這表明優化環境（jìng）較為重要。
3.3防幹（gàn）擾（rǎo）效（xiào）果
本生產企業於（yú）2009年（nián）初引進（jìn）了ControlLogix係統，並將其（qí）應用到了自動化係統當中。通過對係統應用（yòng）前後各（gè）自控儀表運行情況的觀察發（fā）現（xiàn）：1）係統應用前：泥漿（jiāng）流量計、液位計（jì）、濃（nóng）度計年均因被幹擾而發生（shēng）故障的次數每年20多次，因（yīn）維修儀表而花費的成本為17萬元。2）係統應用後：泥漿流量（liàng）計、液位計、濃（nóng）度計（jì）年均因被（bèi）幹（gàn）擾而發生故障的次數，分別為2次、0次及1次。幹擾發生後（hòu），工作人員在ControlLogix係統的預警指示下，立即排除（chú）了幹擾源，並（bìng）將幹擾維護（hù）費用降低（dī）到了3.9萬元，對比發現，ControlLogix係統的應（yīng）用，取得良（liáng）好的效果。
4結語
綜上所述，對自控儀表（biǎo）係統防幹擾策略的研究，為ControlLogix係統的普及應用，以及我國各行業儀表運行穩定（dìng）性的提升，提供了重要的借鑒（jiàn）資料。且一定程度上減少了電磁（cí）幹擾、增強了機械（xiè）性能（néng）、優化了儀表的運行環境。未來，我國各領域（yù）應視（shì）自控儀表及其常見幹擾（rǎo）的類型（xíng），通過應用濾波技術、控製電源，以（yǐ）及優化環境等方（fāng）式，達（dá）到抗幹擾的目的，使儀表的（de）性能得以進一（yī）步增強。
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1自控儀表常見（jiàn）類（lèi）型
1.1泥漿流量計為化工生產所應用的主要儀表類型，由磁路係統、測（cè）量導管、電*、轉換器等部分構成。其中，磁路係統為儀表的核心部分。該（gāi）係統的作用在於產生磁場。通過測量導管內導電介質流量的方式，對生產過程中電力係統運行情況進行觀察。以（yǐ）判斷電力係統的性能（néng）是否能夠穩定發揮。泥漿流量計使用過程中的常見幹擾以電（diàn）磁幹擾為主。除此之（zhī）外，內部元件的質量以（yǐ）及接線情況，同樣會（huì）對其（qí）性能產生（shēng）影響。可見，為提高生產效率及安全性（xìng），積*預防上述（shù）幹（gàn）擾是關鍵。
1.2液位計
液位計，屬（shǔ）於物位儀表的一種，包括投入式液位計、磁浮球（qiú）液位計，磁浮子液位計等多種類（lèi）型。將其應用（yòng）到化工生產行業，能夠有效明確液體的位置。隨著液體位（wèi）置的變化，浮子會隨之發（fā）生變化。此時，液位的（de）高度，既可清晰的體（tǐ）現在儀表當中。磁浮子式儀表，由液位（wèi）傳感器（qì）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。並（bìng）將測量所得到的信息傳輸至（zhì）信（xìn）號轉換器當中。信號轉換器接收到信號後，可立即將其轉換為可顯示的信號，並（bìng）將其輸出，*終完（wán）成液位監測的（de）過（guò）程。
1.3濃度計
根據測量原理的不同（tóng），可將濃度計分為旋轉式、動刀（dāo）式、定刀式（shì）、電（diàn）量式等多種（zhǒng）。該儀表的功能（néng），主要在於對液體中（zhōng）物質的濃度進行測量。HGY2058型酸堿鹽濃度計屬於在線監測濃度計的一種。儀器可與傳感器相連接，在不與被測介質接觸的（de）情況下，對具有強烈腐蝕性的介質的濃度進行檢（jiǎn）測。將該儀器（qì）應用到化工生產行業（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（duì）指標的調整，提高化工生產質量及安全性（xìng）。
2自控儀表係統的幹擾表現
2.1電磁幹擾
電磁幹擾，為泥漿流量計、液位（wèi）計，以及濃度計的常見幹擾類型。鑒於上述儀器的功能，均需在電磁環境下發揮。因此一旦產生電磁幹擾，儀（yí）器測量指標的準（zhǔn）確度（dù）必然會受到（dào）影（yǐng）響。儀表運行過程中，電（diàn）與磁可經電路（lù）與磁路對儀表產生幹擾。如儀表運行周（zhōu）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（wéi）的電磁環境已經對其運行的可靠性，及其參數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（shēng）產的風險。
2.2機械幹擾
化工生產的過程中，因機械幹擾（rǎo）所導致的儀表參數（shù）不準確的問題時有發生。導致機械幹擾問（wèn）題出現的原因，與（yǔ）施工人員震動、敲打、衝擊等工作的執行有（yǒu）關。自控儀表係統中，各項元件，均具有*強的精（jīng）密度及靈敏性。受外力衝擊後，*容易出（chū）現變形、錯位、連（lián）接線變動等情況。部分（fèn）儀表的指針（zhēn）同樣會出（chū）現變化（huà）。可見，提高儀表運行的穩定性及安全性，並在嚴格控（kòng）製機（jī）械運行狀態的基礎上，采用相應係統，對其相應指標進行（háng）監測是（shì）關鍵。
2.3環（huán）境幹擾
儀表運行（háng）過程中，溫（wēn）度與濕度的變化均會對其造成幹擾。化工生產行業泥漿流量計、液位儀及濃度計中，均含有大量（liàng）的半導體（tǐ）。半導體的功能主要在於導（dǎo）電。而其導電能力，則（zé）與光的變化顯著相關。因此，如（rú）光的變化幅度過大，儀表的導電性（xìng）能及（jí）其運行狀態，必然會（huì）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（ér）誘發的電路器件參數的變化，同樣會對自控儀表（biǎo）係統造成幹擾。
3自控儀表係統的防幹（gàn）擾策略
3.1ControlLogix係統的構（gòu）成
將ControlLogix係統應用到（dào）自控儀表係統之中，能夠有效（xiào）提高儀器的抗幹擾性能。該係統主要由Logix5560處理器、ControlLogixI/O模塊、ControlLogix背板，以及電源等部分構成。包括（kuò）設備層、控製層、信息層三大層麵。其中，設備層的功能，在於對“泥漿流量計”、“液位計”以及“濃度計”的使用期限，及其故障情況（kuàng）進行管理。控製（zhì）層的功能，在於具體實現（xiàn）對儀表運行情況的優化控製（zhì）。信（xìn）息（xī）層（céng）的功能，則在於提取係統所生成的信息，判斷（duàn）儀表的運（yùn）行是否麵臨著被幹擾的風（fēng）險。
3.2防幹擾策略
（1）濾波方案
ControlLogix係統可與濾波器相互連接，達到減少自控儀表係統幹擾的目的。濾波器運行過程（chéng）中，能夠對經導線耦合到電路的幹擾進行實時的抑製。當儀（yí）表運行環境周圍信號以（yǐ）及噪（zào）聲頻率過高時。ControlLogix係（xì）統可立即采集（jí）上述信息，並將存儲在數據庫中，對信息進行分析。分析完成後的（de）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（lǜ）波（bō）的功效。*終（zhōng）達（dá）到減少衰減噪聲、提（tí）高信噪比的目的。使各項儀表運行過程中所（suǒ）麵臨的幹擾問題得到解決，提（tí）高儀表參數的準確度。
（2）控（kòng）製電源
在化工生（shēng）產過程中（zhōng），各項儀表因震動問題而被幹（gàn）擾難以有效避免。儀表被（bèi）幹擾（rǎo）後，將幹擾控製在一定範圍內，是確保生產過程能夠繼續進（jìn）行的關鍵。自（zì）控儀表係統的電源配（pèi）置過程（chéng）中，不（bú）同電源的異常自動切斷電路，均可相互聯通。當某一儀表出現異常時，該儀表無法被隔離，幹擾則會隨之產生。為解決上述問題，可將ControlLogix係統應用到幹擾的抑製過程中。在此基礎上，對係統進行冗餘配（pèi）置。當某一儀表發生機械幹擾後，ControlLogix係（xì）統會立即發揮其冗餘功能，將該儀表切斷並進行隔離，避免幹擾（rǎo）的影響範圍擴大化。
（3）優化環境
ControlLogix係統，可對泥漿流量計等儀表（biǎo）的運行環境進行監測，發現溫度、濕（shī）度與光（guāng）環境（jìng）出現異常時，會立即（jí）預警，提醒有關人員給予處理。例如：本化工企業曾發生一起泥漿流量計失（shī）靈事件。事件發生當日，環境溫度較高（gāo）。加之空（kōng）氣濕度較（jiào）大，因此泥（ní）漿（jiāng）流量計的參數出（chū）現了異常。事件發生後，工作人員及時收到了ControlLogix係（xì）統的預警信息，並（bìng）及時對環境溫度進行了調整，使幹擾問題（tí）得到（dào）了解決。這表明優化環境（jìng）較為重要。
3.3防幹（gàn）擾（rǎo）效（xiào）果
本生產企業於（yú）2009年（nián）初引進（jìn）了ControlLogix係統，並將其（qí）應用到了自動化係統當中。通過對係統應用（yòng）前後各（gè）自控儀表運行情況的觀察發（fā）現（xiàn）：1）係統應用前：泥漿（jiāng）流量計、液位計（jì）、濃（nóng）度計年均因被幹擾而發生（shēng）故障的次數每年20多次，因（yīn）維修儀表而花費的成本為17萬元。2）係統應用後：泥漿流量（liàng）計、液位計、濃（nóng）度計（jì）年均因被（bèi）幹（gàn）擾而發生故障的次數，分別為2次、0次及1次。幹擾發生後（hòu），工作人員在ControlLogix係統的預警指示下，立即排除（chú）了幹擾源，並（bìng）將幹擾維護（hù）費用降低（dī）到了3.9萬元，對比發現，ControlLogix係統的應（yīng）用，取得良（liáng）好的效果。
4結語
綜上所述，對自控儀表（biǎo）係統防幹擾策略的研究，為ControlLogix係統的普及應用，以及我國各行業儀表運行穩定（dìng）性的提升，提供了重要的借鑒（jiàn）資料。且一定程度上減少了電磁（cí）幹擾、增強了機械（xiè）性能（néng）、優化了儀表的運行環境。未來，我國各領域（yù）應視（shì）自控儀表及其常見幹擾（rǎo）的類型（xíng），通過應用濾波技術、控製電源，以（yǐ）及優化環境等方（fāng）式，達（dá）到抗幹擾的目的，使儀表的（de）性能得以進一（yī）步增強。
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