電磁流量計在自控儀表係統應用中的防幹擾（rǎo）策略
點擊次數：1826 發布時間：2021-03-19 08:42:51
目（mù）前在（zài）工業生產領（lǐng）域，自動化控製係統在大中型企業中的應用已逐漸普遍，在自動（dòng）化控（kòng）製係中，通過各（gè）種電磁流量計等種流量、液位、濃度、溫度儀表可以實（shí）現對於生產（chǎn）過程中的各項指標參數進行實時（shí）監測與控製（zhì），達到自（zì）動（dòng）化生產的要（yào）求。因此，儀表的穩定性與可靠性是關係到整個（gè）自動化係統能（néng）否正常進行的關鍵性因素，如果儀表發生幹擾和故障，將（jiāng）導致（zhì）監測與（yǔ）自動化控製係統的失靈。筆者（zhě）在工業自動化控製行業工作多年，根據多年的實踐經驗，撰此文簡要介紹了電磁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（běn）文以某自動化控製（zhì）係統為例，對自控儀表在防幹擾方麵的實踐情況進行總結，提出相應的防幹擾措（cuò）施，供行業內相關人員借鑒。
近些年來，隨著社會生（shēng）產自動化水平的不斷提升，自動化控製儀表已被逐漸應用到了生產過程中（zhōng）。各項儀表的應用為工作人員了解機械運（yùn）行狀態、壓力情況，以及生產環境情（qíng）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（sù）的影響，自控儀表係統很容易被幹擾，進而導致儀表的顯示數值出（chū）現誤差（chà）。可見，為進一步提高生產效率及安全性，有必要對儀表（biǎo）的防幹擾問題（tí）進行研（yán）究。
1 自（zì）控儀表常見類型
1.1 電（diàn）磁流量計
電磁流量（liàng）計為化（huà）工生產所應用的主要儀表類型，由磁路係統、測量導管、電*、轉換器（qì）等（děng）部分構成。其中，磁路係統為儀表的核心部分。該係統的作用（yòng）在於產生磁場（chǎng）。通過測量導管內導電介質流量的方（fāng）式，對生產過（guò）程中電力係統（tǒng）運行（háng）情況進行觀察。以判斷電力係（xì）統的性能是否能夠穩定發揮。電磁流量計（jì）使用過（guò）程中的常見（jiàn）幹擾以電磁幹擾為主[1]。除此之外，內部（bù）元件的質量以及接線（xiàn）情況，同樣會對其性能產（chǎn）生影響。可（kě）見，為提高（gāo）生產效率及安全性，積*預防上述（shù）幹擾是關鍵。
1.2 液位計
液位計，屬於物位儀表（biǎo）的一種，包括投入式、磁浮子式等多種。將其應用到化工生產行業，能夠有（yǒu）效明確液體的位置（zhì）。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（xī）的體現在儀表（biǎo）當中。磁浮子式（shì）儀表，由液位傳（chuán）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（xìn）號轉換（huàn）器當中。信號（hào）轉換器接收到信（xìn）號後，可立即將其轉換為可（kě）顯示的（de）信（xìn）號（hào），並將其輸出，*終完成液位監測的過程。
1.3 濃度計（jì）
根據測量原（yuán）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，主要在於對（duì）液體中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（kě）與（yǔ）傳感（gǎn）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測。將（jiāng）該儀器應用（yòng）到化工生產行業中，能夠（gòu）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整，提高化（huà）工生產質量及安全性。
2 自控儀表係統的幹擾（rǎo）表現（xiàn）
2.1 電磁幹擾
電磁幹擾（rǎo），為電磁流量計、液位計，以及濃度計的常見幹擾類型（xíng）。鑒於上述儀器的功能（néng），均需在（zài）電磁環境下發揮。因此一旦產生電磁幹擾，儀器測量指標（biāo）的準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（lù）對儀表產生幹擾。如儀表運（yùn）行周圍環境存在強磁場，則測量儀表的電路與導線時，往（wǎng）往可見（jiàn）明顯的幹擾電壓（yā）。上述現象表明（míng），儀表周圍的電磁環境已經對其運行的（de）可靠性，及其參數顯示的準確度造成了影響。需立即給予（yǔ）解決，以防增加化工生產的（de）風險。
2.2 機械幹擾
化工生產（chǎn）的過（guò）程中，因機械幹擾所（suǒ）導致的儀表參數不準確的問題（tí）時有發生。導致機械幹擾問題出（chū）現的（de）原因，與施工人員震動、敲打、衝擊等工作（zuò）的執行有關（guān）。自控儀表係統中，各（gè）項元件，均具有*強的精密（mì）度及靈敏性（xìng）。受外力（lì）衝擊後，*容易出現變形、錯位、連接線（xiàn）變動等情況。部分儀表的指針同樣會出（chū）現變化。可見，提高儀表運行的穩定性及安全性，並（bìng）在嚴格控製機械運行狀態的基礎上，采用相應（yīng）係統，對其相應指標進行（háng）監測是關（guān）鍵。
2.3 環境幹擾
儀表運行過程中，溫度與濕（shī）度的變化均會（huì）對其造成幹擾。化工生產（chǎn）行業電磁流量（liàng）計、液位儀及濃度計中，均含有大量的半（bàn）導體。半導體的功能主要在（zài）於導電。而其導電能（néng）力，則與（yǔ）光的變化（huà）顯著相關。因（yīn）此，如（rú）光的變化（huà）幅度（dù）過大，儀表的導電性能及其運行狀態，必然會受到影（yǐng）響（xiǎng）。另外，因環境濕度過大（dà）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（huà），同樣會（huì）對自控儀表係統（tǒng）造成幹擾。
3 自控儀表係統的防幹擾策略
3.1 ControlLogix係統的構成
將ControlLogix 係統應用到自控儀表係統之中，能夠有效提高（gāo）儀器（qì）的（de）抗幹擾性能。該係統主（zhǔ）要由Logix5560 處理器、ControlLogix I/O 模塊（kuài）、ControlLogix 背板，以及電源等部分構成。包括設備層、控製層（céng）、信息層三大層麵。其中，設備層（céng）的功（gōng）能，在於對“電磁流量計”、“液位計”以（yǐ）及“濃（nóng）度（dù）計（jì）”的使用期限（xiàn），及其故障情況進行管理。控（kòng）製（zhì）層的功能，在於具體實現對儀表運行情況的（de）優化控製。信息層的功能，則（zé）在於提取係統所生成的信息，判（pàn）斷儀表的運行（háng）是否麵臨著被（bèi）幹擾的風險。
3.2 防（fáng）幹擾策略
（1）濾波方案
ControlLogix 係統可與濾波器相互（hù）連接，達到減少自控儀表係統（tǒng）幹擾的目的。濾波器運行過程中（zhōng），能（néng）夠對經導線耦合到電路的（de）幹擾（rǎo）進行實時的抑（yì）製。當儀表運行環境周圍信號以及（jí）噪聲頻率過高（gāo）時。ControlLogix 係統可立即采（cǎi）集上述信息，並（bìng）將存儲在數據庫中，對（duì）信息進行分析。分析完成後的（de）信息，會被傳輸給濾波（bō）器。此時，濾波（bō）器會立即被接入至傳輸（shū）通（tōng）道中（zhōng），發揮濾波的功效。*終達到減少衰減噪聲、提高信噪比的目的（de）。使各項儀表運（yùn）行過程中所麵臨（lín）的幹擾問題得到解決，提高儀（yí）表參數的準確度（dù）。
（2）控製電源
在化工生產過程中，各（gè）項（xiàng）儀表因震動問題而被幹擾難以有效避免。儀表（biǎo）被（bèi）幹擾後，將幹擾控製在一定範圍內，是確保生產過程能夠繼續進行的關鍵。自控儀表係統的電源配置過程中，不同電源的（de）異常自動切斷電路，均可（kě）相互聯（lián）通（tōng）。當某一儀（yí）表出（chū）現異常時，該儀表（biǎo）無法被隔（gé）離（lí），幹（gàn）擾則會（huì）隨之（zhī）產生。為解決上述問題，可將ControlLogix 係統應（yīng）用到幹擾的抑製過（guò）程中（zhōng）。在此基礎上，對係統進（jìn）行冗餘配置。當某一儀表發生機械幹擾後，ControlLogix 係統會立即發揮其冗（rǒng）餘功能，將該儀表切斷並進（jìn）行隔（gé）離，避免幹擾的影（yǐng）響範圍擴大化。
（3）優化環境
ControlLogix 係統，可（kě）對電磁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（yì）常時，會立即預警，提醒有關人員給予處理。例如：本（běn）化工企業曾發生一起（qǐ）電磁流量計失靈事件（jiàn）。事件發生當日，環境溫度較高。加之空氣濕度較大，因此電磁流量計的參數出現了異常。事件發生後，工作人員及時收到了ControlLogix 係統的預警信息，並及時對環境溫度進行了調整，使（shǐ）幹擾問題得到了解決。這表明優化環境較為重要。
3.3 防幹擾效果
本生產企（qǐ）業於2009 年初引進了ControlLogix 係統，並將（jiāng）其應用到了（le）自動化係統當中。通過對係統應用前後各自（zì）控儀表運（yùn）行情況的觀察發（fā）現：1）係統應用前：電磁流量計、液位（wèi）計、濃度計年均因被幹擾而發生（shēng）故障的次數每（měi）年20 多次，因（yīn）維修儀表而花（huā）費的成（chéng）本為17 萬元。2）係統應用後：電磁流量計、液位計、濃度計年均因被幹擾而發生故障的次數，分別為2 次、0 次及1 次。幹擾發生後，工作人員在ControlLogix 係統的預警指示下，立即排除了幹擾（rǎo）源，並將幹擾維護費用降低到了3.9 萬元，對比（bǐ）發現，ControlLogix 係統的應用，取得良好的效果（guǒ）。
4 結語（yǔ）
綜（zōng）上所述，對自控儀表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性的提升（shēng），提供了重要的借鑒資料。且一定程度上減少了電磁幹擾、增強了機械性能、優化了儀表的運行環境。未來，我國（guó）各領域應視自控儀表及其常見幹擾的類型，通過應用濾（lǜ）波技術、控製電源，以及優化環境等方式（shì），達到抗幹擾的目的，使儀表的性能得（dé）以進一步（bù）增（zēng）強（qiáng）。
電磁流量計與超聲波流量計的區別 變徑後電磁流量計的安（ān）裝要求 電磁流量計24v和220v區別 低溫環境對電磁流量計的影響 電（diàn）磁流量計管道式和插入式的區別與優缺點 電磁流量計一體（tǐ）式（shì）和分體式的區別 電磁流量計（jì）怎麽消除幹擾 如何解決（jué）電磁流量計的電（diàn）磁幹擾 如何消除電磁流量計中氣泡的幹擾 液體中氣泡對電磁流（liú）量計的影（yǐng）響 電磁流量計歸零後顯（xiǎn）示負（fù）值原（yuán）因分析 電磁流量計為什（shí）麽有流量但顯示零 電磁流量計為什麽空管不歸零 電磁流量計零點（diǎn）不穩定的檢查方法 電磁流量計零點漂（piāo）移的原因及（jí）如何消除 電磁流量計防爆和不防爆區別 電（diàn）磁流量計防爆類（lèi）型和等級劃分 電磁流量計（jì）的校（xiào）驗周期 電磁流量計怎樣在（zài）線（xiàn）校準 結垢對電磁（cí）流（liú）量計精度的影響 電（diàn）磁流量計和水表的區別 電（diàn）磁流量計和電磁水表區別 不（bú）滿管對電磁流量（liàng）計的影響 電磁流量計計量不穩定是怎麽回事 環境（jìng）溫度對電磁流量計（jì）測量影響 溫度對電磁流（liú）量計的影響 電磁流量（liàng）計對介質溫度要（yào）求（qiú） 電磁流量計的（de）防（fáng）護（hù）等級 電磁流量計按鍵功能及參數設置 電（diàn）磁流量計功能與作用
近些年來，隨著社會生（shēng）產自動化水平的不斷提升，自動化控製儀表已被逐漸應用到了生產過程中（zhōng）。各項儀表的應用為工作人員了解機械運（yùn）行狀態、壓力情況，以及生產環境情（qíng）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（sù）的影響，自控儀表係統很容易被幹擾，進而導致儀表的顯示數值出（chū）現誤差（chà）。可見，為進一步提高生產效率及安全性，有必要對儀表（biǎo）的防幹擾問題（tí）進行研（yán）究。
1 自（zì）控儀表常見類型
1.1 電（diàn）磁流量計
電磁流量（liàng）計為化（huà）工生產所應用的主要儀表類型，由磁路係統、測量導管、電*、轉換器（qì）等（děng）部分構成。其中，磁路係統為儀表的核心部分。該係統的作用（yòng）在於產生磁場（chǎng）。通過測量導管內導電介質流量的方（fāng）式，對生產過（guò）程中電力係統（tǒng）運行（háng）情況進行觀察。以判斷電力係（xì）統的性能是否能夠穩定發揮。電磁流量計（jì）使用過（guò）程中的常見（jiàn）幹擾以電磁幹擾為主[1]。除此之外，內部（bù）元件的質量以及接線（xiàn）情況，同樣會對其性能產（chǎn）生影響。可（kě）見，為提高（gāo）生產效率及安全性，積*預防上述（shù）幹擾是關鍵。
1.2 液位計
液位計，屬於物位儀表（biǎo）的一種，包括投入式、磁浮子式等多種。將其應用到化工生產行業，能夠有（yǒu）效明確液體的位置（zhì）。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（xī）的體現在儀表（biǎo）當中。磁浮子式（shì）儀表，由液位傳（chuán）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（xìn）號轉換（huàn）器當中。信號（hào）轉換器接收到信（xìn）號後，可立即將其轉換為可（kě）顯示的（de）信（xìn）號（hào），並將其輸出，*終完成液位監測的過程。
1.3 濃度計（jì）
根據測量原（yuán）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，主要在於對（duì）液體中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（kě）與（yǔ）傳感（gǎn）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測。將（jiāng）該儀器應用（yòng）到化工生產行業中，能夠（gòu）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整，提高化（huà）工生產質量及安全性。
2 自控儀表係統的幹擾（rǎo）表現（xiàn）
2.1 電磁幹擾
電磁幹擾（rǎo），為電磁流量計、液位計，以及濃度計的常見幹擾類型（xíng）。鑒於上述儀器的功能（néng），均需在（zài）電磁環境下發揮。因此一旦產生電磁幹擾，儀器測量指標（biāo）的準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（lù）對儀表產生幹擾。如儀表運（yùn）行周圍環境存在強磁場，則測量儀表的電路與導線時，往（wǎng）往可見（jiàn）明顯的幹擾電壓（yā）。上述現象表明（míng），儀表周圍的電磁環境已經對其運行的（de）可靠性，及其參數顯示的準確度造成了影響。需立即給予（yǔ）解決，以防增加化工生產的（de）風險。
2.2 機械幹擾
化工生產（chǎn）的過（guò）程中，因機械幹擾所（suǒ）導致的儀表參數不準確的問題（tí）時有發生。導致機械幹擾問題出（chū）現的（de）原因，與施工人員震動、敲打、衝擊等工作（zuò）的執行有關（guān）。自控儀表係統中，各（gè）項元件，均具有*強的精密（mì）度及靈敏性（xìng）。受外力（lì）衝擊後，*容易出現變形、錯位、連接線（xiàn）變動等情況。部分儀表的指針同樣會出（chū）現變化。可見，提高儀表運行的穩定性及安全性，並（bìng）在嚴格控製機械運行狀態的基礎上，采用相應（yīng）係統，對其相應指標進行（háng）監測是關（guān）鍵。
2.3 環境幹擾
儀表運行過程中，溫度與濕（shī）度的變化均會（huì）對其造成幹擾。化工生產（chǎn）行業電磁流量（liàng）計、液位儀及濃度計中，均含有大量的半（bàn）導體。半導體的功能主要在（zài）於導電。而其導電能（néng）力，則與（yǔ）光的變化（huà）顯著相關。因（yīn）此，如（rú）光的變化（huà）幅度（dù）過大，儀表的導電性能及其運行狀態，必然會受到影（yǐng）響（xiǎng）。另外，因環境濕度過大（dà）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（huà），同樣會（huì）對自控儀表係統（tǒng）造成幹擾。
3 自控儀表係統的防幹擾策略
3.1 ControlLogix係統的構成
將ControlLogix 係統應用到自控儀表係統之中，能夠有效提高（gāo）儀器（qì）的（de）抗幹擾性能。該係統主（zhǔ）要由Logix5560 處理器、ControlLogix I/O 模塊（kuài）、ControlLogix 背板，以及電源等部分構成。包括設備層、控製層（céng）、信息層三大層麵。其中，設備層（céng）的功（gōng）能，在於對“電磁流量計”、“液位計”以（yǐ）及“濃（nóng）度（dù）計（jì）”的使用期限（xiàn），及其故障情況進行管理。控（kòng）製（zhì）層的功能，在於具體實現對儀表運行情況的（de）優化控製。信息層的功能，則（zé）在於提取係統所生成的信息，判（pàn）斷儀表的運行（háng）是否麵臨著被（bèi）幹擾的風險。
3.2 防（fáng）幹擾策略
（1）濾波方案
ControlLogix 係統可與濾波器相互（hù）連接，達到減少自控儀表係統（tǒng）幹擾的目的。濾波器運行過程中（zhōng），能（néng）夠對經導線耦合到電路的（de）幹擾（rǎo）進行實時的抑（yì）製。當儀表運行環境周圍信號以及（jí）噪聲頻率過高（gāo）時。ControlLogix 係統可立即采（cǎi）集上述信息，並（bìng）將存儲在數據庫中，對（duì）信息進行分析。分析完成後的（de）信息，會被傳輸給濾波（bō）器。此時，濾波（bō）器會立即被接入至傳輸（shū）通（tōng）道中（zhōng），發揮濾波的功效。*終達到減少衰減噪聲、提高信噪比的目的（de）。使各項儀表運（yùn）行過程中所麵臨（lín）的幹擾問題得到解決，提高儀（yí）表參數的準確度（dù）。
（2）控製電源
在化工生產過程中，各（gè）項（xiàng）儀表因震動問題而被幹擾難以有效避免。儀表（biǎo）被（bèi）幹擾後，將幹擾控製在一定範圍內，是確保生產過程能夠繼續進行的關鍵。自控儀表係統的電源配置過程中，不同電源的（de）異常自動切斷電路，均可（kě）相互聯（lián）通（tōng）。當某一儀（yí）表出（chū）現異常時，該儀表（biǎo）無法被隔（gé）離（lí），幹（gàn）擾則會（huì）隨之（zhī）產生。為解決上述問題，可將ControlLogix 係統應（yīng）用到幹擾的抑製過（guò）程中（zhōng）。在此基礎上，對係統進（jìn）行冗餘配置。當某一儀表發生機械幹擾後，ControlLogix 係統會立即發揮其冗（rǒng）餘功能，將該儀表切斷並進（jìn）行隔（gé）離，避免幹擾的影（yǐng）響範圍擴大化。
（3）優化環境
ControlLogix 係統，可（kě）對電磁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（yì）常時，會立即預警，提醒有關人員給予處理。例如：本（běn）化工企業曾發生一起（qǐ）電磁流量計失靈事件（jiàn）。事件發生當日，環境溫度較高。加之空氣濕度較大，因此電磁流量計的參數出現了異常。事件發生後，工作人員及時收到了ControlLogix 係統的預警信息，並及時對環境溫度進行了調整，使（shǐ）幹擾問題得到了解決。這表明優化環境較為重要。
3.3 防幹擾效果
本生產企（qǐ）業於2009 年初引進了ControlLogix 係統，並將（jiāng）其應用到了（le）自動化係統當中。通過對係統應用前後各自（zì）控儀表運（yùn）行情況的觀察發（fā）現：1）係統應用前：電磁流量計、液位（wèi）計、濃度計年均因被幹擾而發生（shēng）故障的次數每（měi）年20 多次，因（yīn）維修儀表而花（huā）費的成（chéng）本為17 萬元。2）係統應用後：電磁流量計、液位計、濃度計年均因被幹擾而發生故障的次數，分別為2 次、0 次及1 次。幹擾發生後，工作人員在ControlLogix 係統的預警指示下，立即排除了幹擾（rǎo）源，並將幹擾維護費用降低到了3.9 萬元，對比（bǐ）發現，ControlLogix 係統的應用，取得良好的效果（guǒ）。
4 結語（yǔ）
綜（zōng）上所述，對自控儀表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性的提升（shēng），提供了重要的借鑒資料。且一定程度上減少了電磁幹擾、增強了機械性能、優化了儀表的運行環境。未來，我國（guó）各領域應視自控儀表及其常見幹擾的類型，通過應用濾（lǜ）波技術、控製電源，以及優化環境等方式（shì），達到抗幹擾的目的，使儀表的性能得（dé）以進一步（bù）增（zēng）強（qiáng）。