仪表控制系统

仪表控制系统（通用12篇）

仪表控制系统 篇1

1 引言

仪表及控制系统的可靠性直接影响到生产装置安全、稳定的运行,系统的抗干扰能力是关系到整个系统可靠运行的关键。特别是采用分散控制系统,应充分考虑和处理好现场电磁干扰和兼容问题,一方面生产制造单位提高系统抗干扰能力;另一方面,工程设计、安装施工和使用维护单位引起高度重视。

2 干扰的产生

干扰又称为噪声,是窜入或叠加在系统电源、信号线上的与信号无关的电信号。干扰会造成测量的误差、严重的干扰(如雷击、大的串模干扰)可会造成设备损坏。干扰的形成是因为有干扰源的存在。干扰源有内部和外部的,仪表内部的干扰是由于电子线路的热效应和散粒效应所造成的,内部噪声的拟制是仪表电子线路设计者研究解决的问题。仪表使用者关心的是外部噪声,外部噪声有自然界和人为噪声,自然界噪声是闪电等放电现象所形成,认为噪声由无线电波、大功率输电线、产生电火花的设备、电感性负载等所产生。常见的干扰有以下几种:

2.1 电阻耦合引入的干扰

·当几种信号线在一起传输时,由于绝缘材料老化,漏电而影响到其它信号,即在其它信号中引入干扰。

·在一些用电能作为执行手段的控制系统中信号传感器漏电,接触到带电体,也会引入很大的干扰。

·在一些老式仪表和执行机构中,现场端采用220V供电,有时设备烧坏,造成电源与信号线间短路,也会造成较大的干扰。

·由于接地不合理,例如在信号线的两端接地,会因为地电位差而两端之间的信号线上产生一个很大的环流从而加入一较大的干扰。

2.2 电容电感耦合引入的干扰

因为在被控现场往往有很多信号同时接入计算机,而且这些信号线或者走电缆槽,或者走电缆管,但肯定是很多根信号在一起走线。这些信号之间均有分布电容存在,会通过这些分布电容将干扰加到别的信号线上,同时,在交变信号线的周围会产生个交变的磁通,而这些交变磁通会在并行的导体之间产生电动势,这也会造成线路上的干扰。

2.3 计算机供电线路上引入的干扰

在有些现场大型电气设备启动频繁,大的开关装置动作也较频繁,这些电动机的启动、开关的闭合产生的火花会在其周围产生很大的交变磁场。这些交变磁场既可以通过在信号线上耦合产生干扰,也可能通过电源线上产生高频干扰,这些干扰如果超过容许范围,也会影响计算机系统的工作。

2.4 雷击引入的干扰

雷击可能在系统周围产生很大的电磁干扰,也可能通过各种接地线引入干扰。

3 干扰抑制

以上列举了产生干扰的几种原因,这些干扰如果得不到很好的抑制和防止,轻则影响系统的测量技术精度,因而使正常的控制无法实现,重则会造成设备损坏,人们在长期的工程实践中总结出了很多干扰抑制的方法。

3.1 隔离

·使所有的信号线很好地绝缘,使其不可能漏电,这样,防止由于接触引入的干扰;

·将不同种类的信号线隔离铺设(在不同一电缆槽中,或用隔板隔开),我们可以根据信号不同类型将其按抗噪声干扰的能力分成几等。

模拟量信号(模人、摸出,特别是低电平的模人信号如热电偶信号,热电阻信号等)对高频的脉冲信号的抗干扰能力是很差的。建议用屏蔽双绞线连接,且这些信号线必须单独占用电线管或电缆槽,不可与其它信号在同一电缆管(或槽)中走线。

低电平的开关信号(一些状态干结点信号),数据通信线路,对低频的脉冲信号的抗干扰能力比上种信号要强,但建议最好采用屏蔽双绞线(至少用双绞线)连接。此类信号也要单独走线,不可和动力线和大负载信号线在一起平行走线。

高电平(或大电流)的开关量的输入输出、CATV、电话线,以及其它继电器输入输出信号,这类信号的抗干扰能力又强于以上两种,但这些信号会干扰别的信号,因此建议用双绞线连接,也单独走电缆管或电缆槽。

动力线AC220V、380V,以及大通断能力的断路器、开关信号线等,这些线的电缆选择主要不是依抗干扰能力,而是由电流负载和耐压等级决定。

以上说明,同一类信号可能放在一条电缆管或槽中,相近种类信号如果必须在同一电缆槽中走线,则一定要用金属隔板将它们隔开。

·还有一种隔离是将信号源同计算机在电气上进行隔离,这样,会大大地减小共模干扰对计算机造成的危害。

·第四种隔离是供电系统的隔离

为了防止供电线路上引入共模高频干扰信号,可以在供电线路上设隔离变压器进行干扰隔离。为了达到好的干扰抑制效果,有两点必须注意:变压器的屏蔽层要很好地接地;变压器的次级线圈一定要用双绞线。

3.2 屏蔽

屏蔽就是用金属导体,把被屏蔽的元件、组合件、电话线、信号线包围起来,然后将屏蔽层很好地接地。这种方法对电容性耦合噪声抑制效果很好。最常见的就是用屏蔽双绞线连接模拟信号。

以上说的电气屏蔽,但在很多场合下,信号除了受电噪声干扰以外,主要还受到强交变磁场的影响,如电站,冶炼厂重型机械厂等,那么,我们除了要考虑电气屏蔽以外,还要考虑磁屏蔽,即考虑用铁、镍等导磁性能好的导体进行屏蔽。

3.3 绞线

用双绞线代替两根平行导线是抑制磁场干扰的有效办法。每个双绞线小绞纽环中会通过交变的磁通,而这些变化磁通会在周围的导体中产生电动势。相邻绞纽环中在同一导体上产生的电动势方向相反,相互抵消,这对电磁干扰起到较好的抑制作用。

3.4 雷击保护

系统受雷击干扰有两种方式:架空电源线,信号线可能会遭受雷击,另一种是信号电缆附近受到雷击,通过分布电容和电感耦合到信号线,在信号线上产生一个很大的脉冲干扰,有时甚至会烧坏设备,影响人员安全。针对不同的干扰原因,可以采用下面两种措施防雷击:

·对于耦合干扰,我们可用金属电缆管或槽铺设信号线,电缆管或金属槽有很好的接地。

·对于架空信号线,则必须在计算机输入端子处采取防雷措施,如装避雷器,加压敏电阻、较强的滤波电路等来抑制其干扰。

4 接地的作用和分类

仪表控制系统接地系统的作用:一是保护设备和人身安全,二是为信号传输和抑制干扰。接地主要可分为保护接地、工作接地、防静电接地和防雷接地。

4.1 保护接地

保护接地(也称为安全接地)是为人身安全和电气设备安全而设置的接地。凡控制系统的机柜、操作台、仪表柜、配电柜、继电器柜等用电设备的金属外壳及控制设备正常不带电的金属部分,由于各种原因(如绝缘破坏等)而有可能带危险电压者,均应作保护接地。

·低于36V供电的现场仪表,可不做保护接地,但可能与高于36V电压设备接触的除外。

·当安装在金属仪表盘、箱、柜、框架上的仪表,与已接地的金属仪表盘、箱、柜、框架电气接触良好时,可不做保护接地。

4.2 工作接地

仪表及控制系统工作接地包括:仪表信号回路接地、屏蔽接地和本质安全仪表接地。

·仪表信号回路接地

仪表信号接地分隔离信号与非隔离信号。隔离信号一般可以不接地。这里的隔离应当是每一输入信号(或输出信号)的电路与其他输入信号(或输出信号)的电路是绝缘的,对地是绝缘的,其电源是独立的相互隔离的。

非隔离信号通常以24V DC电源负极为参考点并接地。信号分配均以此为参考点。这种电路的共模抑制电压通常都很小,接地是消除此类干扰的主要措施。接地工程设计时应当注意避免设备工作时在地线上产生电压降,而对信号产生干扰。

仪表及控制系统信号绝大多数是低频信号,低频信号接地的原则是单点接地,对接地电阻没有特殊要求。信号回路中应避免形成接地回路,如果一条线路上的信号源和接收仪表都不可避免接地,则应采用隔离器将两点接地隔离开。

·屏蔽接地

仪表屏蔽接地分两种。一种是电缆保护管、电缆槽等接地。这类接地应与装置电气接地网相连,属于等电位连接。另一种为信号屏蔽电缆接地,应根据信号源和接收仪表的不同情况采用不同接法。例如:常用的变送器内部电路多数是不接地的,因此信号屏蔽电缆一般在控制室一侧接地。信号屏蔽电缆接地应为单点接地。

·本安系统接地

安全栅分为隔离式和齐纳式两种。隔离式安全栅采用隔离保护技术,不需要专门接地,而齐纳式安全栅则根据其保护工作原理需要良好的接地系统。本安系统接地通常讨论的是齐纳式安全栅接地问题。

非本安区域的电源故障有两种,一种是直流短路,通常两线制或三线制变送器就是由24~30V直流电源供电的,因此安全栅接地必须应与直流电源的共公端相连接;另一种是交流短路,为实现保护功能,安全栅接地又必须与交流供电的中线相连。这就决定了安全栅接地最终应是电气系统接地。

安全栅接地汇流条与交流供电的中线始点相连的最简单可靠的方法是用导线连接。

现场本安仪表的信号端一般是不接地的,仪表外壳接地的目的并非为了本质安全。另外,地电位只作用在外壳接地的变送器的绝缘上,不会达到击穿现场仪表绝缘的程度。

4.3 防静电接地

静电放电的特点是电压高、电流小、时间短、功率高。对仪表系统而言,人体静电在电子装置的金属外壳上放电是最常见的静电放电现象。抑制或消除静电放电应采取多种措施,除尽量避免产生静电外,及时泄放静电是有效手段之一。仪表及控制系统的防静电接地比较简单,静电导体对地的泄放电阻通常是104~106Ω数量级的,因此很多相应的资料规定用于静电接地的电阻为100Ω。并且,防静电接地可与其他接地系统共用。

4.4 防雷接地

·当仪表及控制系统的信号线路从室外进入室内后,需要设置防雷接地连接的场合,应实施防雷接地连接。

·仪表及控制系统防雷接地应与电气专业防雷接地系统共用,但不得与独立避雷装置共用接地装置。

仪表及控制系统防雷接地是仪表及控制系统防雷工程的一个组成部分。文献[1]对这个问题有比较详细的论述。

5 接地系统和接地原则

接地系统有接地联接和接地装置两部分组成。接地联接包括:接地连线、接地汇流排、接地分干线、接地汇总板、接地干线。接地装置包括:总接地板、接地总干线,接地极。

·仪表及控制系统的接地联接采用分类汇总,最终与总接地板连接的方式。交流电源的中线起始端应与接地极或汇流总接地板连接。

·当电气专业已经把建筑物(或装置)的金属结构、基础钢筋、金属设备、管道、进线配电箱的PE(保护接地线)母排、接闪器引下线形成等电位联结,控制系统保护接地和工作接地应分类汇总到该总接地板,实现等电位联结,与电气装置合用接地装置并与大地连接。[2]如图1所示。等电位连接的接地连接电阻即接地连接通路的电阻不大于1Ω,接地极对地电阻小于4Ω。在无法满足等电位接地的情况下,允许系统工作接地进行单独接地,同时将系统保护接地接到电气地。当采用单独接地时,此时应保证接地电阻小于4Ω,且单独接地体与其他电气专业接地体应相距5m以上,和独立和防直击雷接地体须相距20米以上。

·在各类接地连接中严禁接入开关或熔断器。

6 接地连接方法

6.1 现场仪表的连接方法

·对于现场仪表电缆槽、仪表电缆保护管以及36V以上的仪表外壳的保护接地,每隔30m用接地连接线与就近已接地的金属构件项链,并应保证其接地的可靠性及电气的连续性。

严禁利用储存、输送可燃性介质的金属设备、管道以及与之相关的金属构件进行接地。

·现场仪表的工作接地一般应在控制室侧接地。如图2所示。

·对于被要求或必须在现场接地的仪表(如:接地型热电偶、p H计及电磁流量计等),应在现场侧接地。如图3所示。

·对于被要求或必须在现场接地的仪表,同时又要将控制室接收仪表在控制室侧接地的,应将两个接地点做电气隔离。如图4所示。

·现场仪表接线箱两侧的电缆的屏蔽层应在箱内跨接。另外现场仪表接线箱内的多芯电缆备用芯线宜在箱内做跨接。

6.2 控制室仪表接地的连接方法

·控制室(集中)安装仪表的的控制设备(仪表柜、台、盘、箱)内应分类设置保护接地汇流排、信号及屏蔽汇流排和本安接地汇流排条。

·各仪表设备的保护接地端子和信号及屏蔽接地端子通过各自的接地连线分别接至保护接地汇流排和工作接地汇流排。

·各类接地汇流排经各自的接地分支干线分别接至保护接地汇总板和工作接地汇总板。

·齐纳式安全栅的每个汇流条(安装轨道)可分别用两根接地分干线接到工作汇流总板。

·齐纳式安全栅的每个汇流条也可由接地分干线于两端分别串接,再分别接至工作接地汇总板。

保护接地汇总板和工作接地汇总板经过各自的接地干线接到总接地板。

7 系统接地注意事项

·仪表系统接地的施工应严格按照设计要求进行,不能为了方便随便予以更改。对隐蔽工程施工后应及时做好详细记录,并设置标识。

·在接地的各个联接点,应保证接触牢固可靠,并采取措施确保接触面不致受到污染和机械损伤。

·在控制系统投运前,应确保接地工作已完成,符合要求。

·在生产过程中对个别仪表进行维修会造成接地联接断路时,应事先做好临时性跨接。

摘要：接地是抑制系统干扰的重要方法。良好的接地系统则是使控制系统稳定运行、消除干扰的重要措施之一。文章从仪表及控制系统干扰来源及干扰抑制方法的原理入手,阐述了仪表及控制系统接地作用和注意事项,以便于仪表控制工程技术人员在实施仪表控制系统接地问题时有一个明确、清晰的思路。

关键词：接地,控制系统接地,接地装置

参考文献

[1]李建国.仪表防雷接地设计初探[J].炼油化工自动化.1997,(1):19-23.

[2]仪表系统接地设计规定[S].HG/T 20513-2000.

仪表控制系统 篇2

摘要：科学技术水平的不断提升，推动了我国电气设备、电气工程及相关技术的发展。特别是在计算机科学技术的配合下，电气及仪表自动化控制取得了极大进步。因此，介绍了电气及仪表自动化控制系统的模块，包括PLC、中控及通信等模块;分析了电气及仪表自动化控制系统的主要功能;研究了电气及仪表自动化控制系统的设计安装和使用，以期为相关人员提供参考。

关键词：电气自动化;仪表自动化;智能监控;远程管理

我国现代化经济建设进程中，国内电气系统的适用范围逐步扩大，特别是仪表自动化系统。在测量和生产等多个环节，都可通过该技术的操作方式，提高生产效率，建立更完善的网络系统。因此，需将电气及仪表自动化控制与其他多项技术手段有机结合，进而形成更智能化的生产模式，提高生产技术应用效率。

石油化工仪表控制系统的应用研究 篇3

关键词 石油化工 仪表控制系统 应用

中图分类号：TQ056 文献标识码：A

0 前言

以信息化带动工业化是我国的国策，是促进我国工业化建设重要指导思想。目前，我国石油化工企业正处于现代化建设阶段，特别是仪表系统正朝着智能化、数字化和网络微型化发展，体现了我国信息化带动工业化发展已见成效。但与国外相比，我国在相关技术的研发上，仍存在诸多的不足，需要投入更多的人力和物力，以推动石油化工企业现代化建设。

1 新型自动检测与分析仪的应用

随着科学技术的不断发展，仪表系统正朝着智能化、数字化和网络微型化方向发展，石油化工企业的自动检测仪表在应用水平上得到很大提高。特别是在适应现场总线控制系统的需求上，迅速发展了现场总线型变压器。该变压器实现了全数字模式，不仅结构简单，而且稳定性和分辨力均优于一般智能型变送器。目前，现场总线数字化仪器的发展比较成熟，具备良好的可互操作性和稳定性，广泛应用于石油化工的过程控制领域。

为切实强化产品质量管理，落实在线分析仪表在石油化工企业的应用。石化企业积极推进相关系统的应用，特别是提高先进控制应用水平。就目前来看，为确保产品质量、提高仪表应用水平，主要在线分析仪表有：在线液相色谱仪、在线油品质量分析仪等。而最新的NIR光谱分析仪已成功应用于石化企业的炼油调合系统；新一代低成本汽油质量指标快速测定仪在实际应用中取得较好效果。同时，软测量技术也发展迅速，在解决石油化工企业分析检测难题上，发挥了重要作用。

维护工作一直是石化企业的重要工作，尤其是对预测维护养护工作，关系到系统正常运行。就实际来看，一些企业构建有实时传感和在线联机系统，以对加热炉效率、热交换器等进行监控。并采用先进的仪表与系统，具备有诊断和预测维护保养的功能，进而实现了生产设备最优化，生产潜力增幅在1%～3%，相比非计划维护费用减少了近20%。

2 先进控制的应用

在石油化工企业现代化发展的进程中，生产装置采用了先进控制，不仅有效地提高了产品质量、降低运行成本，而且装置运行可靠安全，带来了十分明显的经济效益。目前，诸多先进控制技术已发展成熟，如多变测量、鲁棒PID控制等的成功应用。先进控制有如下特点：（1）先进控制是以模型为策略。如当前的模型推断控制、模型预测控制等，这些模糊智能控制已成为先进控制的重要发展方向；（2）可以应用于复杂过程的控制。如多变量耦合、大时滞等；（3）以强大的计算能力为支撑，实现先进控制，如先进控制可以在DCS/FCS中实现。目前，国外在该领域的研发比较成熟，有美国生产的控制器DMC-PLUS、日本生产的控制器SMOC等。而国内的主要研究力量是浙江大学和清华大学，并已取得一定的成功。

目前，先进控制已在中石油和中石化的几十套装置中运行成功。且主要有：延迟焦化、柴油加氢、催化裂化、聚丙烯等，并已取得了较为显著的经济效益。

3 制造执行系统

在近几年的发展中，石油化工企业已朝着自动化技术的方向发展，并现已采用了ERP/MES/PCS的三层控制与管理系统。就ERP的实际应用来看，单纯地上ERP，（下转第187页）（上接第177页）而与之配套的MES不跟进，其效果不是很理想。所以，目前已开发了MES，并在应用领域上进行扩充，基于MES技术，石油化工企业信息系统取得了较为理想的效果。据相关调查而言，企业应用MES，可以提高19.2%的产品质量、13.5%的生产率和11.5%的产量。

在石油化工企业的生产经营中，主要分为三层：一是操作控制层，为实时数据库、装置DCS/FCS；二是生产管理层，主要负责生产调度和油品储运；三是经营管理层，主要是ERP。对于ERP系统，需要MES提供制造周期、成本等生产数据，以及在MES系统平衡处理的急促上，对生产装置的投入和产出数据进行处理，已导入至ERP系统之中。所以，石油化工行业的ERP有效应用，关键在于MES系统的实施水平，以及相关的数据源质量、处理效率等因素。从大型国有企业的MES来看，主要有如下部分组成：（1）信息数据库的实时管理。企业可以依托信息数据库，集成对生产计划、调度、设备维护管理、先进控制、动态管理等系统，并实现了整体信息链，进而使得企业在生产经营管理中，处于一体化控制状态；（2）优化声场计划及调度。这是确保企业稳定、高效生产的关键。而调度决策系统可以有效地将声场计划、调度、制作等联系起来，以实现生產的最优化；（3）模拟工程流程。在先进技术的优化与模拟下，寻找操作的最佳条件，这样而已满足产品质量和安全生产的需求，是石油化工企业获取更多效益的重要途径；（4）模拟实时动态系统。该系统可以为炼厂提供多功能、高精准的操作环境，并在提高生产能力的过程中，将企业效益最大化。

4 结束语

石油化工企业是我国经济发展的重要组成部分，强调先进控制技术的应用，以实现仪表系统正朝着智能化、数字化和网络微型化方向发展。所以，在不断的发展中，石油化工企业将广泛应用先进控制技术、DCS/FCS等，以实现企业现代化建设。

参考文献

[1] 李军.仪表控制系统在石油化工企业中的应用分析[J].中国科技投资，2012（24）.

[2] 田哲.石油化工企业火灾隐患成因分析与消防对策[J].黑龙江科技信息，2010（10）.

仪表控制系统 篇4

随着技术的不断进步, 考虑到石油产品易燃、易爆或有毒介质的特性, 其对于仪表自动化水平具有较高的要求.为了保证人员及财产安全, 避免因为生产失误等原因酿成灾难性的事故, 应该把安全问题放在首位。具有安全保障的安全仪表系统 (简称SIS) 在越来越多的大型石油生产装置中得到配置, 其中, SIS系统最重要的要求就是性能可靠。现场仪表阀门是SIS的重要组成部分, 一个现代化的石油化工装置的控制系统中会广泛用到各式各样的阀门, 跑、冒、滴、漏现象经常容易出现, 往往是由于设计选型或使用维修不当造成, 轻者影响产品质量, 增加能耗, 腐蚀设备, 重者甚至造成安全仪表系统故障而给生产装置、人员和环境带来重大损失, 因此人们在追求不断提高SIS系统的可靠性来保障安全生产的同时, 也应该关注仪表阀门等辅助材料的质量控制, 这样才能发挥安全仪表系统的整体性能。

二、安全仪表系统及仪表阀门的定义与作用

(一) SIS系统的作用及构成

对于装置安全保障的SIS系统来说, 继电器、控制系统 (PLC或DCS) 、电磁阀和现场检测仪表, 以及相应的开关等等组成了SIS系统, 其中, 整个系统最为重要的要求就是可靠性。SIS是系统化的概念, 更关注整体性, 从命名就可以看出来, SIS关注回路, 关注系统整体, 包括安全型的现场检测器件 (变送器, 仪表, 传感器) 和安全型的现场执行器件 (安全关断阀, 泄压阀, 保护器) 等。从广义上讲, SIS的硬件系统不仅包括SIS控制器及IO, 还应包括所有跟控制器接口的其他输入部件, 例如获得TUV SIL认证的传感器, 变送器, 检测装置;以及所有输出部件和现场设备, 如获得TUV SIL认证的执行器 (液压安全执行器, 气动安全执行器, 电动型安全执行器) 。有些严格的现场, 要求阀门本体也必须有相关认证 (NPT核级证书等) 。

(二) 仪表阀门的定义及作用

对于流体管路的控制装置的阀门来说, 为了保护正常运行管路设备, 接通或切断管路介质的流通是其基本功能, 同时, 还能够调节压力和流量以及改变流向等等。

对于仪表系统中常用的管路附件的仪表阀门来说, 除了具有阀门改变介质通路和流向, 控制输送介质的一般功能外, 还具有取样、测量、效验等辅助功能。仪表阀门最重要的技术性能指标之一则是密封性能。对于阀门的密封来说, 主要包括三处, 一是开启件与阀座两密封面间, 二是填料与阀杆和填料位置, 三是阀体与阀盖的连接位置。内漏指的就是前一处的失效问题, 也就是所谓的关不严, 这对于阀门截断介质的能力及仪表测量精度具有一定影响。外漏则是指后两处的失效, 物料损失, 环境污染则往往是外漏事故的产生后果。外漏现象尤其在燃易爆、有毒或有放射的介质中根本不允许, 因此, 可靠的密封性能对于仪表阀门来说必不可少。

三、SIS系统的可靠性要求及仪表阀门失效因素

(一) SIS系统的可靠性要求

在高安全性能要求的石油装置系统中, 可靠性较高的SIS系统中的可靠性问题显得尤为重要。在可靠性工程理论的支撑下, 随机事件的故障分布按照一定规律。在系统总故障中, 95%是来自外部故障, 只有5%故障发生在控制器系统。根据上述分析, 外部设备的选择应该在系统设计时特别注意, 只有这样才能提高整体SIS系统的可靠性, 这就要求技术人员选择系统时要考虑包括选择高质量的仪表阀门对整体控制系统的影响。以提高对现场仪表和I/O卡的维修能力, 提高运行水平。

(二) 阀门失效的原因及对策

内部泄漏和外部泄露是阀门失效的两种形式。外部泄漏比内部泄露往往造成更为严重的后果。在石油工业中, 原材料及能源的浪费往往是由于阀门外漏造成的, 环境污染、甚至涉及到人身重大安全事故也有可能发生, 这样就会给造成严重损失。

1. 阀门外漏的原因分析

(1) 阀杆在某个位置被咬死往往是由于选材不当或工艺落后所造成, 这样的阀杆泄漏往往是由于阀门无法关闭或关闭不严造成介质泄漏。

(2) 介质的泄漏往往是由于铸造阀体的砂眼等铸造缺陷, 阀体泄漏的原因经常容易通过水压试验发现。

(3) 阀杆泄漏的原因主要是选材不当或工艺落后引起阀杆在某个位置被咬死, 使阀门无法关闭或关闭不严造成介质泄漏。

(4) 上部填料泄漏的原因通常是由于经常开关时阀杆与填料之间的磨损产生间隙不能及时补偿而泄露。

(5) 阀体连接处泄漏系指阀体与阀盖之间的密封失效泄露。另外根据接口连接方式不同, 可能会由于螺纹密封和卡套连接时质量或安装问题造成泄露。

2. 阀门内漏的原因分析

内漏往往是由于阀门关闭不严形成的, 发生位置往往是在阀座密封面。其原因主要分析如下:

(1) 介质的泄漏常常是由于阀门的制造工艺存在问题密封不严而导致, 如果用于测量将会造成误差或流量损失。

(2) 阀头与阀座密封面磨损造成密封不严, 也会引起泄漏损失。

(3) 由于制造, 运输、安装和使用中, 损伤了阀门的密封面导致阀门泄漏。

(4) 由于吹扫或过滤不严而介质内含有固体杂质造成阀座关闭不严, 从而引起介质泄漏。

3. 防止泄露的典型对策

分析造成阀门泄漏的关键问题, 就是上述分析的阀体连接部位密封的泄漏 (外漏) 和阀门上部填料密封的泄漏 (外漏) 问题, 应该高度重视对阀门的合理选择。

(1) 防止填料泄漏 (外漏) 的对策。传统的填料设计需要较大的力来挤压填料而产生密封。这就要求有较大的力 (或扭矩) 作用于球阀。高扭矩不但开关费力也必然导致密封表面的快速磨损和产品使用寿命的缩短。维修和更换填料操作比较麻烦。这里, 我们可以选用某品牌的加活载2件式填料设计, 其优点在于填料可以沿上下或向里外滑动。因此填料螺母只要给予一个较小的力, 就能产生密封, 延长寿命。阀杆弹簧在填料上产生活负载, 补偿温度, 压力及磨损。特别是当阀杆的V形填料磨损时, 楔形填料在弹簧力作用下产生相对运动, 重新达到密封。不会引起泄漏, 因此, 一般来说我们是不需要重新紧固填料螺母。即使要进行维修, 操作也是非常简单, 便于在线维修, 取得了良好的效果。

(2) 防止阀体连接部位泄漏的对策。由通过设计补偿式阀座, 在高压时, 球被压迫向下游, 压平下错阀座, 形成密封。上游阀座随球运动维持密封;在低压时, 锥形碟片弹簧加载的阀座压在球面上形成密封。维持密封, 密封性质需要满足的要求分析如下: (1) 满足多次拆卸后依然密封的要求; (2) 能适应在急剧变化温度和压力工作条件下工作; (3) 对振动和冲击载荷不敏感等; (4) 结构简单、紧凑, 金属消耗量少。

(3) 防止阀杆、阀座泄露的对策。阀杆和阀座是阀门中重要的受力及磨损零部件, 阀杆材料必须具有足够的强度和韧性且能耐腐蚀和擦伤, 一般应对其表面进行强化处理。目前, 除采用最好的材料和工艺外, 在结构上也应该设计独特, 比如, 其阀杆采用下密封结构防止介质腐蚀, 同时阀杆螺纹镀银减少扭力增加阀杆的寿命, 另外还有一个特点是其阀头采用无旋转球头设计从而在阀头与阀座间防止非轴向旋转, 产生的是平滑的阀座密封, 这样可以允许重复的垂直压紧关闭, 减少潜在的阀座密封泄漏, 延长阀门的使用寿命, 减少停车损失。

四、结语

随着现代流程工业自动化和远距离流体输送的发展, 未来阀门将向高参数、节能、自控及模块化结构方向发展, 并将通过不断采用新材料和新工艺, 来提高阀门的使用寿命, 从而保证装置和系统的安全运行。投用SIS系统的目的是在保障人身安全前提下, 使生产设备安全、平稳、长效运行。通过可靠性的分析, 我们可以明确SIS是系统化的概念, 性能可靠不但依赖于控制器内部, 更依赖于包括现场仪表阀门配件等所有外部设备, 因此要高度重视系统中每个组成部件的质量。

摘要：通过对仪表阀门的定义、分类、作用、失效因素及选型标准的介绍, 结合工程中一些典型应用, 系统地分析了仪表阀门选型的重要参数和安全仪表系统可能存在的“短板”, 指出在仪表阀门选型及应用中应该遵循系统、科学及创新的原则。文章对于全面提高安全仪表系统可靠性具有一定的实用价值。

关键词：仪表阀门,选择,安全仪表系统,可靠性

参考文献

[1]杨刚.炼油装置仪表测量管路用阀门种类的选用[J].石油化工自动化, 2010 (6) .

仪表和控制工程专业院校 篇5

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 西南石油大学-电子信息工程学院-仪器仪表工程

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浅谈电气与仪表自动化控制系统 篇6

【关键词】电气仪表；控制系统；自动化

全面研究和分析电气仪表自动化控制系统，分析其在工程中发挥的实际功能，并从中总结经验，发现问题，不断完善，才能够实现其可持续发展，为社会和国家更好的服务，下面我们从几方面进行分析研究。

一、电气与仪表自动化控制系统的功能

1、工业中的智能监控作用

电气自动化系统对工业施工建设具有监控和检测的功能，通过对工业施工环境检测，从而获取环境信息，通常来说，检测是利用仪表传感器进行，将其传感数据体现到仪表或者电脑上，传感器得到信息的途径是利用红外收发模块进行的。而这种收发系统的信号源通常情况下都是由红外线发光二极管组成的，而接着装置一般都是光敏三极管等。在正常的工作状态下，红外发射管会一直放出红外光线，之后这些光纤就会被红外接收管收到到，并输送到单片机上。如果警戒线被遮挡的时候，红外线接受管便不会进行单片机输出信号，因此就会被中断，而报警信号就会被传输给相应基站，从而实现智能监控。这在工业中也经常用到，有效的防止了問题发生。

2、自动化控制的保护功能

在工业中，其设备的保护成为了工作中重要任务之一，电气自动化控制系统主要的作用之一就是对系统内部的各个部分进行控制，一般来说工业设备中的高压和大电流开关设备的体积都不会非常大，因此一旦设备在工业施工过程中出现问题，损失则相当大，只要安装了完善电气与仪表自动化控制系统，就可以对工业设备的供电系统进行有效的控制和保护。

3、数据测量与整合功能

一些工业建设前需要大量的测量数据，大型的测量设备中的指示灯或者音响的信号只能够简单的表示设备的运行状态，如果要精准的了解设备的工作情况，就需要进行电气仪表自动化控制系统按装和运用。在加上通过电脑设备控制操作的组件与仪表等设备，在不用多余人力的情况下实现微机自动化控制。在工业中实现数据测量和整合。如在冶金中，冶金流程的全息集成。实现铁-钢-轧横向数据集成和相互传递，实现管理-计划-生产-控制纵向信息集成，同时，整合生产实时数据和关系数据库为数据仓库，采用数据挖掘技术，提供生产管理控制的决策支持。

二、电气与仪表自动化控制系统的应用与发展前景

1、自动化仪表在冶金生产中的应用

电气与仪表自动化控制系统应用十分广泛，下面我们主要从冶金方面进行简要举例，自动化仪表控制系统具有将输入信号转换为输出信号的功能，它是自动化系统中的一个非常重要的组成部分，它在一套设备中的作用就好比人的大脑神经中枢对人产生的作用，它在设备运行中提供的一些数据是监控设备是否正常运转的重要参数。自动化仪表一般分为温度仪表、压力仪表、流量计、校验仪表等。它广泛的应用于生产生活和科研开发工作中。它具显示、记录、监测、控制等多种重要功能。从它不同的方面，我们可以把它分为五大类：从用途上来分，可分为检测仪表、显示仪表、转换和传输仪表、调节控制仪表、执行器；从组成形式上来分，可分为基地式仪表、单元组合式仪表、组装式电子综合控制装置、集中分散型控制系统；从使用能源来分，可分为气动仪表、电动仪表和液动仪表；从测量参数来分，可分为压力仪表、温度仪表、液位仪表、流量仪表；从使用系统来分，可分为生产系统检测仪表和安全系统检测仪表。以PLC、DCS、工业控制计算机为代表的计算机控制，是以对现场级设备的控制。在基础自动化系统中，目前由PLC 控制仍占主要地位；在冶金流程中，基础自动化控制系统又是关键的部分，它设计的好坏直接影响到整个控制系统。

2、电气与仪表自动化控制系统的发展前景

2.1开放式控制系统的发展趋势。随着自动化的发展，仪表自动化控制系统的可信软件已经广泛运用于生产生活的方方面面。例如在测量，控制生产仪器以及计算机连接控制中，通过各种计算机借口网络接口，形成一个完整的网络连接，形成特定的功能、实现过程控制、实时监测、智能化控制。2.2智能化方向发展趋势。科技的发展促使人们对自动化仪表控制系统提出了更高的要求。越来越多的生产要求在自动化仪表控制系统方面实现智能化控制。这样就要求控制器能够实现智能的操作和控制，这也是实现智能化最基本的前提。智能化的发展的核心就是现场总线技术，仪表的进一步研发，总线技术起了重大的作用，它对于控制系统的不断完善和发展，也起到了巨大的促进作用。智能化最主要的就是要将各种技术很好地融合在一起，实现生产操作便捷化。仪表智能化的完善，对于工业的发展起着不可忽视的作用。2.3网络化方向的发展趋势。随着网络的发展和普及，在仪表自动化控制系统上实现计算机数字化网络化控制，对于自动控制系统与设备之间实现很好的连接，起着关键的作用。将生产设备和工厂信息实现网络连接，信息数据的采集是问题的处理也更加便捷，这样智能化的仪表控制系统才能更好的发挥自己的作用。网络化发展，将实现办公与生产自动化的完美结合。

三、电气与仪表自动化控制系统的设计思想及工作过程

1、设计思想

集中监控方式是主要的设计思想，集中监控的主要目的就是将电气与仪表控制系统的功能全部汇总到一个处理器上进行处理，但是设计的时候都会遇到一个问题，由于汇总导致处理的过程比较慢，而且信息量大，同时电气设备在监控的作用下，会使系统的可靠性降低，所以在设计过程上使整个组态更加的灵活自如，降低系统发生故障的可能。并且有效的运用到工业中，才是主要设计思路。

2.电气自动化控制系统的工作过程

2.1调度端系统的工作过程。通过计算机发送的信息被自动化电气设备系统接收后，通过前置机的处理，储存到相应的储存设备中，将信息完整地保存下来，然后服务器将相关的信息传输到对应的工作站当中，最后经过服务器将系统的信息传输到局域网，方便工程师对工业施工及设备信息监控。2.2RTU的工作流程。可以通过控制远程的遥测采集板，AID转换器等设备，对变电所的遥测量进行采集，通过信息网络将相关信息发送到控制单元上。经中央控制系统处理后，将信息发送到相关的功能计算机，最后将处理其发送到调度端，进行综合处理。

结束语

近些年来，我国社会的发展，推动了电气自动化的进程，同时也对其提出了更多的要求，因此，不断对现有的技术以及设备系统进行完善和改进，是十分必要的。目前，困扰电气仪表自动化技术人员的一个问题就是如何提高系统的自我检测能力，实现其自我维护。解决了这个问题，我国的电子仪表自动化必然会再上一个新台阶。

参考文献

[1]刘海龙.浅谈电气自动化的现状与发展方向[J].黑龙江科技信息，2010（06）

[2]付中元.高职电气自动化技术专业建设的几点探索[J].科技信息，2010（15）

[3]胡建华.自动化控制系统中的仪表分类及发展趋势探析[J].科技促进发展，2012（8）.

[4]王景月.关于自动化仪表与控制系统发展趋势的探讨[J].才智，2012（6）.

作者简介

自动化仪表控制系统技术探析 篇7

关键词：自动化仪表,控制系统,技术

随着我国社会经济的不断发展,科学技术同样也在进步,人工智能化已经深入到很多行业。对于设备中的自动化仪表来说,其控制系统的地位非常重要。嵌入式微计算机在这个行业的应用已经把自动化仪表的结构和设计的特点做出了相应的变化,这对整个系统的发展都有着比较深刻的影响。在重大设备中,自动化仪表也因为是装备的重要安全屏障而受到重视,促进了我国装备行业的发展。

1、自动化仪表控制系统

1.1 自动化仪表控制系统简介

作为设备的重要组成部分之一,自动化仪表控制系统能够对机器设备的运转进行监测,在出现问题的时候能够及时的发现,这样能为设备的调数做出很好的参考。对于自动化仪表来说,其组成部分主要是一些自动化元件,这些技术工具的功能是比较齐全的。一般情况下,自动化仪器主要包括测量、控制以及发现问题的时候报警等方面的功能。自动化仪表的种类是非常多的,常见的有:温度仪表、压力仪表、数控仪表等等,这些仪表在石油、化工等领域的应用都是非常广泛的,主要应用到相关行业的自动化控制中。事实上,自动化仪表在设备中主要是进行信息数据的转化,自动化仪表控制系统只是在自动化系统的一个组成部分,把输入的信号自动切换到输出信号。这些信号的表达主要是按照时间域,也有的是按照频率域表达。

1.2 自动化仪表控制系统的发展特征

伴随着我国计算机技术的不断前进,信息时代的来临,自动化仪表也有了相当大的发展。包括自动化,还有数据的处理控制系统等。作为工业自动化的必备条件,仪表与控制系统的发展越来越受到人们的关注。那些精确度比较高,性能比好的测量仪器都逐渐的应用到微处理器中。这样一来,仪表就一步步的实现了网络化与智能化的发展,我国自动化仪表控制系统取得了很大的发展。即使这样,与国外先进的技术相比,我们仍旧存在一定的差距,但是不能因此而否认了我们所取得的进步,在个别领域,我们还是取得了不错的成就,在世界同行业中也处于遥遥领先的地位。在最近一段时间,我国自主制造的一些低端的压力变送器在迅速的发展,由于品种比较多,价格上也具有一定的优势,市场竞争力比较大。

2 自动化仪表控制系统技术

随着竞争的加剧,中国企业要想在世界市场上有占有率,就需要依靠信息技术的进步和发展,以信息化带动工业化,这是新时期工业战线需要考虑的问题。在实现工业自动化过程中,基础和必备的条件就是自动化仪表和控制装置,在国民经济中占据的份额不容忽视。

就自动化技术而言,其发展趋势包括三个层次的体系结构,ERP/MES/PCS。ERP主要是指企业的资源管理系统,主要是依靠信息技术的发展,为企业决策提供信息参考依据,采用新的手段参与到企业的运营中来。其中心就是管理,主要的管理效率在企业财务中体现出来。PCS主要是对过程的控制,为了保证技术工艺的精确度和水平,使得生产出来的产品有较高的质量保证,保证产品的市场占有率。要保证设备对于生产工艺过程的控制,就需要对工艺参数进行优化和更新。MES属于制造执行系统,主要的目标是进行控制和管理的优化,起到一个中枢作用,进行上下的协调,从而保证资源得到很好的配置。这三大系统组成了综合自动化体系结构,只有这三者相互关联,综合集成,信息的综合应用才能真正的完成。

工业自动化发展过程中,工业软件主要的作用就是把控制系统的数据进行分类并存储起来,从而建立一个数据存储的档案。美国的ISA学会每年都会举办一些学术会议,还要一些展览会,ISA主要是以传统的工业仪表以及自动化控制技术在世界潮流中占据重要位置,其举行的学术会也主要是以系统技术还有一些硬件技术为主体。在其举行的年会上,我们可以看出,关于信息集成技术的发展,值得我们关注的包括在应用软件上的创新。相关专家做出了预测,就当前形势来看,工厂软件技术正在占据企业信息集成的核心,需要我们紧跟时代的发展,注重应用效益,不断加大在技术研究方面的投入,实现创新。

工业仪表的应用工程技术主要是检测处理工业生产过程的参数,仪表控制系统技术可以对生产过程进行全程的监测和控制,从而保证生产过程的安全。智能化的工业仪表,软件丰富,功能强大。尤其是测量仪表,更是有着很高的精确度,还能有选择的实现组态。信息时代的到来,影响着人们对于自动化仪表仪器的认识。智能化是工业自动化的发展趋势,成为测量控制领域的新标志。现场总线技术是自动化仪表控制技术发展的一个重要的领域,其发展也取得了一定的成就,虽然在应用上一般还处在代替模拟传输线的时期,但是其在设备资产管理等方面的应用已经开始崭露头角。高新技术在仪表领域的应用,牵动着仪表时代变迁的快速到来。新颖的仪表早就超出了传统仪器的框架范围,自动化仪表控制系统技术的发展,要求仪器工作人员要从根本上转变关键,提高相关知识素质。要以信息技术来知道自动化仪表的设计和应用,通过计算机这个平台,配上应用软件,使得仪表的功能更加强大。

众所周知,创新是企业发展的灵魂,创新能保持企业的竞争优势。创新有核心技术的创新,也有非核心技术的创新。创新是无止境的,尤其在工业领域,要把丰富的经验体现到新产品的设计中来。现代自动化仪表控制系统技术在一定程度上改变了仪表的性能,还对控制网络产生了影响,随着其适应性的增强,在行业中的应用会越来越广泛。

参考文献

[1]湛玉凤信息时代下的工业自动化仪表发展趋势分析[J]-硅谷2010(17)

[2]赵群.张翔.谢素珍.李辉自动化仪表与控制系统的现状与发展趋势综述[J]-现代制造技术与装备2008(4)

浅谈现场仪表控制系统故障分析 篇8

(1) 电源故障分析。实际生产过程中, 电源故障缺失造成现场控制仪表控制系统瘫痪, 阻断生产的重要原因之一。主要是由于在炼钢厂内部一次除尘风机现场控制盘在毫无征兆的情况下突然发生停电现象, 会在瞬间造成油泵停止作业, 导致主机不能够实现有效的安全停工, 燃油供应中断, 致使风机油瓦因工作缺油的支持而造成严重的损坏, 从而造成仪表控制系统电源停止供电。此外, 在炼钢厂内部, 在特殊情况下, UPS故障输出电压不足, 呈现过低的现象, 造成现场电磁阀线圈的不稳定驱动或者无驱动, 也会诱发电源停摆, 对炼钢厂的生产造成较大的经济损失。

(2) 外界信号干扰分析。对于炼钢厂现场控制系统受到外界信号干扰而出现故障无法正常作业的情况, 主要是受到电磁信号的干扰。所谓的外界信号干扰是指一类与仪表控制系统无关的电压信号窜入或者叠加在系统电源、信号线以及通讯线路上, 造成仪表信号不稳定或者系统程序的逻辑关系混乱、通讯模块被击穿以及控制失灵的发生, 从而造成电路的瘫痪。信号干扰的征兆一般是依据DCS系统显示测量仪表是否正常, 当出现仪表数据瞬间停摆或者超量程摆动, 亦或是仪表在瞬间恢复正常, 但在较长时间作业内, 报警信号依旧存在, 现场仪表控制系统程序中出现堆栈溢出的现状, 则可以将此种故障判断为外界信号的强力干扰所致。

(3) DCS系统以及PLC故障分析。通常情况下, 判断现场仪表控制系统出现故障的部位与原因, 技术人员可以通过系统报警信号进行诊断。但是DCS系统以及PLC故障的发生, 相对于外界信号干扰和电源故障而言具有一定的隐蔽性。依据生产实践, DCS系统以及PLC故障可以分为硬件故障、软件故障以及外界信号干扰三个方面。对DCS系统以及PLC故障的诊断存在一定的困难, 硬件故障的发生主要是由于灰尘等造成线路的短路造成DCS系统以及PLC故障不能正常的工作, 而软件故障则是由于软件程序混乱、逻辑关系错乱造成的, 同时DCS系统以及PLC也受到外界信号的强力干扰, 这些都会造成其故障的发生。

二、故障的处理措施

2.1电源故障的处理措施。电源故障较易造成现场仪表控制系统的瘫痪, 从而造成巨大的经济损失。在处理过程中, 技术人员可以从UPS系统入手, 设计旁路柜用于支持220VAC供电的稳定性和安全。在实际生产中, 技术人员应尽量避免齐纳型安全栅的使用, 同时避免两个回路附带在同一块安全栅上, 以此确保仪表接地性能良好和工作电压的足够。此外, 在工作中尽量选用220VAC进行供电, 确保不同供电仪表之间的安全间距, 而plc和仪表的24VDC供电必须和电压等级为24VDC的中间继电器分开, 否则会因为继电器的电源部分故障严重影响仪表控制系统的稳定运行。

2.2 DCS系统和PLC故障处理措施。DCS系统和PLC是现场仪表控制系统的关键部分。为更好地处理DCS系统和PLC所产生的故障, 技术人员应首先通过对系统检测数据进行分析, 确定是否在发生故障前, 系统出现故障报警等情况, 如果出现, 则应及时对设备的灰尘进行清理, 尤其是控制台和控制柜等, 以此去除因灰尘而发生的导电性, 确保仪表控制室内的卫生, 做到定期清洗和打扫, 保证端子排和元器件的整洁。

2.3仪表本身故障的处理措施。在现场仪表控制系统中, 仪表本身故障大多包括启动仪表和电动仪表故障两个方面。其中气动仪表故障以气源的泄露、堵塞以及卡封等为主, 这主要是由于压缩空气在仪表气源中的应用, 而仪表故障的表征则是示值的波动或者仪表失效, 为此, 技术人员可以通过憋压法查找漏气点进行故障处理。

三、结束语

无论出现何种故障, 作为一名仪表维护者查找故障点是最为关键的, 只有准确无误的确定故障点, 才能解决问题, 为公司挽回一定的经济损失, 希望通过本人一些浅薄的经验可以让大家在技术上共同探讨, 解决实际生产中的问题。

参考文献

[1]张松春, 竺子芳, 赵秀芬.电子控制设备抗干扰技术及其应用[M].北京:机械工业出版社, 1989.

浅析过程控制仪表与过程控制系统 篇9

如图所示是一个单元组合仪表构成的简单控制系统。图中控制对象代表生产过程中的某个环节, 控制对象输出的被控变量 (T P L F等) , 经变送、转换成相应的信号, 送显示、记录、调节与给定单元来的给定值进行比较, 将偏差值进行一定运算后, 发出信号控制执行单元的动作, 将阀门开大或关小, 改变控制量, 直到被控变量与给定值相等。

2、控制系统的工作原理

2.1 液位控制系统

图中, 检测变送器检测到水位高低, 当水为高度与正常给定水位之间出现偏差时, 调节器就会立刻根据偏差的大小去控制给水阀, 使水位回到给定值上。从而实现水位的自动控制。

2.2 温度控制系统

它由蒸汽加热器、温度变送器、调节器和蒸汽流量阀组成。控制目标是保持出口温度恒定。当进料流量或温度等因素的变化引起出口物料的温度变化时, 通过温度仪表测得的变化, 并将其信号送至调节器与给定值进行比较, 调节器根据其偏差信号进行运算后将控制命令送至调节阀, 改变蒸汽量维持出口温度。

2.3 流量控制系统

它由管路、孔板和差压变送器、流量调节器和流量调节阀。控制目标是保持流量恒定。当管道其他部分阻力发生变化或有其他扰动时, 流量将偏离设定值。利用孔板作为检测元件, 把孔板上、下游的差压接至差压变送器, 将流量信号标准信号;该信号送至调节器与给定值进行比较, 流量控制器根据偏差信号进行运算后将控制命令送至控制阀, 改变阀门开度, 就调整了管道中流体的阻力, 从而影响了流量, 使流量维持在设定值。

自控系统由被控对象、检测元件、控制器和调节阀四部分组成。组成方框图如下:

3、控制系统的分类

由于控制技术的广泛应用以及控制理论的发展, 使得控制系统具有各种各样的形式, 但总的来说分为两大类, 即开环和闭环控制系统。

3.1 开环控制

这种控制方式又分两种、一种是按设定值进行控制。其操纵变量与设定值保持一定的函数关系, 当设定值变化时, 操纵变量随之变化。另一种是按扰动量进行控制, 即所谓前馈控制, 如图:在蒸汽加热器中, 若负荷为主要干扰, 如果使蒸汽流量与冷流体流量保持一定关系, 当扰动出现时, 操纵变量随之变化。

3.2 闭环控制系统

系统的输出 (被控变量) 通过测量、变送环节, 又返回到系统的输入端, 与给定信号比较, 以偏差的形式进入控制器, 对系统起控制作用, 整个系统构成一个封闭的反馈回路, 这种控制系统统称为闭环控制系统或反馈控制系统。

4、结语

通过上面论述表明, 自动化程度的完善就等于生产力的提高, 虽然先期阶段增大了投资费用, 然而在长期正常的运转中可以实现各项能源的节约, 其特点十分显著, 其取得的收益远远大于先期的投入。

参考文献

[1]李树伟.有关自动调控的一些看法[J].石油化工环境保护, 1994, (1) :55-57.

仪表着陆系统浅谈 篇10

仪表着陆系统是一种引导飞机进近着陆的设备, 它由地面电台向空中的飞机提供沿跑道横向平面 (航向道) 和垂直平面 (下滑道) 着陆的信息。当飞机到达目的地机场上空, 就需借助地面航向台和下滑台发射的波束引导着陆。ILS提供的引导信号, 驾驶员根据仪表的指示操纵飞机或使用自动驾驶仪“跟踪”仪表的指示, 使飞机沿着跑道中心线的垂直距离和规定的下滑角, 从450m的高空引导到跑道入口水平面的一定高度上, 再由驾驶员看着跑道操纵飞机目视着陆。因此, ILS只能引导飞机到达看见跑道的最低允许高度——决断高度 (DH:Decision Height) 上。那何为DH呢, 它是指驾驶员对飞机着陆或复飞作出判断的最低高度。在决断高度上, 驾驶员必须看到跑道才能着陆, 否则应放弃着陆进行复飞。

仪表着陆系统包括三个分系统:提供航向引导的航向信标、提供垂直引导的下滑信标和提供距离引导的指点信标。每一个分系统又由地面发射设备和机载设备组成。地面设施包括1个甚高频航向台, 1个超高频下滑台和1组 (2个或3个) 甚高频指点标台;在机载ILS系统中, 一般有3个接收机:1个甚高频航向接收机, 1个超高频下滑接收机和1个甚高频指点接收机。

航向信标天线产生的辐射场, 在通过跑道中心延长线的垂直平面内, 形成航向面或叫航向道, 用来提供飞机偏离航向道的航向引导信号。机载接收机收到信号经航向接收机处理后, 输出飞机相对于航向道的偏离信号, 经电子飞行仪表系统符号发生器加到驾驶舱仪表板上的电子水平姿态指示器的航向指针。若飞机在航向道上, 即对准跑道中心线, 偏离指示为零;如果飞机在航向道的左边或右边, 航向指针就向右或左指, 给驾驶员提供“飞右”或“飞左”的指令。下滑信标台天线产生的辐射场形成下滑面, 下滑面和跑道水平平面的夹角, 根据机场的净空条件, 可在2°~4°之间选择。下滑信标用来产生飞机偏离下滑面的垂直引导信号, 机载下滑接收机收到信号处理后, 输出相对于下滑面的偏离信号, 加到仪表着陆系统上的下滑指示器。如飞机在下滑面上, 下滑指针在中心零位;若飞机在下滑面的上面或下面, 指针向下或向上指, 给驾驶员“飞下”或“飞上”的指令。航向面和下滑面的交线定义为下滑道, 飞机沿着这条交线着陆, 就对准了跑道中心线和规定的下滑角, 在离跑道入口300m处着地。指点信标台装在顺着着陆方向的跑道中心延长线的规定距离上, 分别叫内、中、外指点信标。每个指点信标台发射垂直向上的倒锥形波束。当飞机飞越指点信标台上空的有效范围时, 机载接收机才能收到信号。由于各指点信标台发射信号的调制频率和识别码不同, 机载接收机就分别使驾驶舱仪表板上不同颜色的识别灯亮, 同时驾驶员也可以通过耳机听到不同频率的音调和识别码来判断飞机在哪个信标台的上空, 即知道飞机离跑道入口的距离。

然而, 随着空中交通量的剧增以及交通状况的日益复杂, ILS在某些方面暴露出本身的缺点和局限性。局限性来自它只能提供单一而又固定的下滑道。随着飞机种类的增多, 飞机性能的提高和更先进技术的出现, ILS的进近方式也显得适应不了发展, 由于ILS进近航线规定在跑道中心延长线所在的平面内, 下滑角又很小, 这会引起大型飞机接近城市和居民区飞行时产生低空噪声污染进近;而对于具有短距起降和垂直起降的飞机来说, 由于固定的下滑角很小, 不能发挥其优越性。ILS在单一下滑道的前提下, 显得缺乏足够的灵活性, 所以它从根本上限制了诸如曲线进近、分段进近和大下滑角进近等各种灵活进近方式的使用。局限性还来源于它所采用的频率。ILS的航向台和下滑台分别工作在VHF和UHF频段, 天线尺寸较大, 信号波束也宽, 其工作在很大程度上受到机场及其附近建筑物所产生的多径干扰的影响。航向台对其较为敏感, 信号波束容易受到干扰而产生扭曲。另外, ILS的航向台和下滑台成对提供约40个有用频道。在某些空中比较繁忙的机场, 频道拥挤的问题已变得日益显著。同时, 随着各地调频无线电台的增加和升级, 处于其低频段的ILS航向台的工作频率会受到调频台信号的干扰。

微波着陆系统是基于克服ILS存在的问题提出的, 主要提高了工作频率 (5031MHz~5090.7MHz) , 采用时间基准扫描波束和时分多址传输方式, 从而提高了精度, 减少了天线的尺寸, 减少了地面建筑物反射信号的影响, 可选频道多达200个, 引导范围大 (方位±60°, 仰角0°~20°) 。随着科学技术的日益发展, 仪表着陆系统将会日臻完善, 许多大型飞机上已安装了全球卫星引导的着陆系统, 它已经越来越先进, 也越来越完善, 为飞机着陆提供更加安全可靠的技术保障。

摘要：仪表着陆系统作为一种精密仪表进近系统, 已被广泛用于国际、国内各机场的着陆引导系统中, 它能在气象条件恶劣以及低能见度条件下为飞行员提供引导信息。本文介绍了仪表着陆系统的作用和工作原理, 并对仪表着陆系统的优越性和相关问题进行了分析和探讨, 让我们能更加深刻地了解仪表着陆系统。

关键词：仪表着陆系统,航向道,下滑道,局限性

参考文献

[1]陆芝平, 郑德华.全向信标和仪表着陆系统[M].国际工业出版社, 1990.

[2]蔡成仁.航空无线电[M].北京:科学出版社, 1992.

现场仪表系统常见故障的分析 篇11

【摘 要】目前，随着电力企业自动化水平的不断提高，对现场仪表维护人员的技术水平提出了更高要求。为缩短处理仪表故障时间，保证安全生产提高经济效益，发表一点仪表现场维护经验，供仪表维护人员参考。

【关键词】仪表；故障；维护

1.现场仪表系统故障的基本分析

现场仪表测量参数一般分为温度、压力、流量、液位四大参数。

现根据测量参数的不同，来分析不同的现场仪表故障所在。

（1）首先，在分析现场仪表故障前，要比较透彻地了解相关仪表系统的生产过程、生产工艺情况及条件，了解仪表系统的设计方案、设计意图，仪表系统的结构、特点、性能及参数要求等。

（2）在分析检查现场仪表系统故障之前，要向现场操作人员了解生产的负荷及原料的参数变化情况，查看DCS的记录曲线，进行综合分析，以确定仪表故障原因所在。

（3）如果仪表记录曲线为一条死线（一点变化也没有的线称死线），或记录曲线原来为波动，现在突然变成一条直线；故障很可能在仪表系统。因为目前记录仪表大多是DCS计算机系统，灵敏度非常高，参数的变化能非常灵敏的反应出来。此时可人为地改变一下工艺参数，看曲线变化情况。如不变化，基本断定是仪表系统出了问题；如有正常变化，基本断定仪表系统没有大的问题。

（4）变化工艺参数时，发现记录曲线发生突变或跳到最大或最小，此时的故障也常在仪表系统。

（5）故障出现以前仪表记录曲线一直表现正常，出现波动后记录曲线变得毫无规律或使系统难以控制，甚至连手动操作也不能控制，此时故障可能是工艺操作系统造成的。

（6）当发现DCS显示仪表不正常时，可以到现场检查同一直观仪表的指示值，如果它们差别很大，则很可能是仪表系统出现故障。

总之，分析现场仪表故障原因时，要特别注意被测控制对象和控制阀的特性变化，这些都可能是造成现场仪表系统故障的原因。所以，我们要从现场仪表系统和工艺操作系统两个方面综合考虑、仔细分析，检查原因所在。

2.四大测量参数仪表控制系统故障分析

2.1温度控制仪表系统故障分析

现在工厂所用温度测量元件主要为：热电偶、热电阻、温度变送器。

热电偶故障分析：

热电阻故障分析：

热电阻使用注意事项：

（1）注意热电阻最高使用温度和工作压力不可超过它的额定值。

（2）如在腐蚀性、易损性的介质中使用，应采用合适的保护套管。

（3）根据配接显示仪表的种类选择不同的接线方法。

（4）连接铜导线的电阻值应按显示仪表技术条件规定的数据选配，一般为2Ω～5Ω。

（5）不能把一个热电阻与两个显示仪表并联使用。

（6）用来测量热电阻测温元件的电桥精确度必须满足要求，并且电桥工作电流不得大于5mA。

（7）若热电阻值不正确时，应从下部端点电阻丝交叉处增减电阻丝，而不应从其它处调整；调整后的电阻丝应排列整齐，不得有碰接现象。

（8）改变热电阻长度时，只允许改变引线长度，不得改变热电阻的长度。

热电偶测温使用补偿线时，必须注意以下几点：

（1）补偿导线必须与相应型号的热电偶配用。

（2）补偿导线在与热电偶、仪表连接时，正、负极不能接错，两对连接点要处于相同的温度。

（3）补偿导线和热电偶连接点温度不得超过规定使用的温度范围。

（4）要根据所配仪表的不同要求选用补偿导线的线径。

2.2压力控制仪表系统故障分析

故障分析：

2.3流量控制仪表系统故障分析

（1）流量控制仪表系统指示值达到最小时，首先检查现场检测仪表，如果正常，则故障在显示仪表。当现场检测仪表指示也最小，则检查调节阀开度，若调节阀开度为零，则常为调节阀到调节器之间故障。当现场检测仪表指示最小，调节阀开度正常，故障原因很可能是系统压力不够、系统管路堵塞、泵不上量、介质结晶、操作不当等原因造成。若是仪表方面的故障，原因有：孔板差压流量计可能是正压引压导管堵；差压变送器正压室漏；机械式流量计是齿轮卡死或过滤网堵等。

（2）流量控制仪表系统指示值达到最大时，则检测仪表也常常会指示最大。此时可手动遥控调节阀开大或关小，如果流量能降下来则一般为工艺操作原因造成。若流量值降不下来，则是仪表系统的原因造成，检查流量控制仪表系统的调节阀是否动作；检查仪表测量引压系统是否正常；检查仪表信号传送系统是否正常。

（3）流量控制仪表系统指示值波动较频繁，可将控制改到手动，如果波动减小，则是仪表方面的原因或是仪表控制参数PID不合适，如果波动仍频繁，则是工艺操作方面原因造成。

2.4液位控制仪表系统故障分析步骤

（1）液位控制仪表系统指示值变化到最大或最小时，可以先检查检测仪表看是否正常，如指示正常，将液位控制改为手动遥控液位，看液位变化情况。如液位可以稳定在一定的范围，则故障在液位控制系统；如稳不住液位，一般为工艺系统造成的故障，要从工艺方面查找原因。

（2）差压式液位控制仪表指示和现场直读式指示仪表指示对不上时，首先检查现场直读式指示仪表是否正常，如指示正常，检查差压式液位仪表的负压导压管封液是否有渗漏；若有渗漏，重新灌封液，调零点；无渗漏，可能是仪表的负迁移量不对了，重新调整迁移量使仪表指示正常。

（3）液位控制仪表系统指示值变化波动频繁时，首先要分析液面控制对象的容量大小，来分析故障的原因，容量大一般是仪表故障造成。容量小的首先要分析工艺操作情况是否有变化，如有变化很可能是工艺造成的波动频繁。如没有变化可能是仪表故障造成。

3.结束语

现场四大参数单独控制仪表的现场故障分析，实际现场还有一些复杂的控制回路，如串级控制、分程控制、程序控制、联锁控制等等。这些故障的分析就更加复杂，要具体分析。

【参考文献】

[1]DLT 5190.5-2004电力建设施工及验收技术规范.第5部分：热工仪表及控制装置.

[2]DLT 1056-2007发电厂热工仪表及控制系统技术监督导则.

[3]DLT 589-1996火力发电厂燃煤电站锅炉的热工检测控制技术导则.

[4]DLT 657-2006火力发电厂模拟量控制系统验收测试规程.

电气与仪表设备系统的控制初探 篇12

85台电机和80台设备构成该厂的电气与仪表设备系统。这其中包括2台直流电机, 18台55KW以上的电机, 8台调速设备和5台可逆设备。

2 工艺控制条件

24小时作业连续生产烧结, 由五个下属子系统构成1号和2号烧结机生产线。V系统包括圆盘给料机前所有部分, Ⅵ系统是由1号圆盘给料机一直到1号单辊破碎机构成, Ⅶ系统是2号圆盘给料机至2号热筛及热返矿运输链扳机, Ⅷ1系统是指1号环式冷却机至成品矿槽前皮带, Ⅷ2系统则是2号环式冷却机至成品矿槽前皮带。这五个下属子系统的工艺控制必须满足以下条件:

(1) 系统内需要沿料流逆向联锁的设备是所有下属子系统内相邻设备;同时, Ⅵ、Ⅶ系统需要连锁, Ⅷ1、Ⅷ2系统也需要连锁。

(2) 机旁操作和集中操作是所有运转设备具备的两种操作方式;手动和自动两种调节控制方式也应该在煤气和空气调节阀设备上具有。

(3) 电机的电流值超过55千瓦的, 一定要显示在现场操作箱和集中控制室画面上。

(4) 短接后不停机功能和料流的选择:V系统有5个料流, 这是设备状况和工艺试验的需要。Ⅷ2和Ⅷ1两个系统可以部分相互使用, 其中一共有3个料流。如果冷筛设备出现故障了, 操作员对其采用短接的方法可使其退出运行, 而且不会影响系统的其它设备运转, 故障安全解除之后, 操作人员只需在线切入系统, 这样就又可以投入运行。

(5) 铺底料运输皮带组如果在系统启动结束后立即停止, 这样操作将不会影响系统的运转, 但是在启动时必须处于集中位。

3 监控系统

3.1 监控系统的组成

产自美国的GEFanuc和Versa Max两种产品构成了系统所用的PLC, 90-30系列产品被应用于主站, M a x系列产品则被从站使用。整个系统共设主站、从站的个数分别为1个和17个, 从站中电控的有13个, 仪控的有4个。三台台湾研华工业控制计算机, 采用WDOWS2000的操作系统, CIMPLICITY5.5 (Server Development35000点I/O) 的监控软件, Versa Pro2.02的编程软件, 这是操作站的主要配置。GENIUS网通讯被用在PLC的主站和从站之间, 而PLCCPU与工控机之间则通过以太网通讯。

3.2 监控系统的功能

3.2.1 HMI (操作站) 的功能 (1) 操作功能

通过画面上的开关按钮来实现监控系统的操作功能。切换画面、选择料流、集中启动或停止系统、短接设备画面、增减辊式给料机和烧结机的调速、手动或自动增减空气和煤气调节阀等一系列操作, 都可以通过点击相应的按钮来进行。想要从时间和精度两个方面上保证整个烧结过程一直处于一种良好的循环状态, 就必须对实时监测到的数据和历史数据加以研究和分析, 及时精确的调整系统。

(2) 显示功能

强大的显示功能, 使整个系统设计更加合理、方便。比如各个设备的工作状态、机旁还是集中的工作方式, 还有主控制回路各元件的分合、报告故障 (故障发生所在元件及时间) 、以太网连接状态诊断、还有各从站的工作状态都可以清晰明确的显示出来。与此同时, 煤气和空气的压力和流量、总管和各个风箱的温度和负压、以及终点和点火温度、烧结机机速和料层厚度、二混水分和电机的电流超过55千瓦的设备也都可以动态的现场显示出来。让操作人员一目了然, 成竹在胸。

像管路的温度及负压、终点温度、烧结机速度和料层厚度等需要操作员重点记录的工艺参数, 都会有历史生产过程的记录。这些历史记录, 对于提高质量和现场管理分析的贡献, 有很重要的意义。一个月前的操作记录, 都可以被操作员可以随时随地查看, 而且不仅能看整体趋势还能查出某一时间段的数字显示, 更好的是, 还详细的记录了关键设备及抢修时间较长设备的调节、运转情况, 从而保证了工艺上的管理, 还有设备的考核。这样操作, 还杜绝了过去在交接班或者出设备事故时员工们的推卸责任、互不相让的现象。使这类现象不再发生。还能有效地控制设备的事故率。

(3) 维护功能

维护功能更是此系统的主要优点之一。操作员如果想知道此设备控制回路各元件的工作状态或者位置, 只需点击画面传动号, 而且还会诊断显示出变频器和全数字直流调速装置的正常与否。同时, 由于增加了专用的PLC各站监控画面, 如果发生了设备故障, 操作工可在第一时间发现, 并将准确的故障部位通知专业维护人员, 故障就可以及时被排除掉。大大提高了设备的安全性, 而且如此一来, 故障排除的时间减少了, 设备的连续作业率也就在很大程度上得到了提高。

3.2.2 PLC的功能

P L C C P U, 它是整个系统的控制核心所在。所有的指令都从这里发出。从站的开关量输入模块 (I C200M D L241) 可以从现场开关量信号就近输入;模拟量输入模块 (I C200A L G230、260) 输入的电流信号由电流互感器送出, 并且经变换器转换成4~20m A信号;温度模块 (IC200AI~30) 的温度信号由热电偶以毫伏信号送入;组态数据类型为Global Data的各模块的点或者通道状态, 定期不断地发送到系统总线, 然后根据PLCCPU (IC693CPU364) 网站阶梯现场的信号点, 或通过配置数据类型Global Data的现场网络接口单元模块每个模块的通道状态 (I C200G B1001) 或操作的数据, 然后输出输出模块 (I C200M D L740) 计算, 由专用电气设备的部门, 推动执行机构, 以完成最后的执行动作。

自我诊断的功能是控制系统本身就自带的。从站地址号、波特率和各模块参数的设置, 是通过专用组态软件并利用对各从站、主站组态来完成的。详细的诊断记录可通过PLCFault Table和I/OFault Table查看。计算机从Genius总线读取和发送信息是通过主站的总线控制器模块接入的Genius网。

IC693CPU364模块有10Base-T以太网接口, 这个接口可以实现与控制中心的H U B相连;工控机与H U B连接。以太网拓扑结构为总线式, 从而实现工业控制计算机与PLCCPU的通讯。主电源模块有485兼容口, 通过它, 可用编程器编辑梯形图及组态。IC693CPU36410Base-T以太网接口模块, 和HUB连接到控制中心;IPC (工控机) 和HUB相连。总线类型的以太网拓扑, 实现了PLCCPU与工业控制计算机的通讯。主电源模块485兼容的端口, 它可以用来编程编辑器的梯形图和配置组态。

4 小结

通过以上探究, 该厂可以对电气与仪表自动化系统进行改造。从而解决电气设备控制系统对该厂生产带来的负面影响。提高该厂的生产效率。加快该厂的推进步伐。

摘要：某厂为解决电气设备控制系统的陈旧、控制的不稳定对该厂生产带来的不利影响, 该厂对电气与仪表自动化系统进行了改造。

关键词：电气和仪表,控制系统,改造更新

参考文献

[1]白玉岷, 自动化仪表及空调系统电气装置的安装调试[J], 2010, 1[1]白玉岷, 自动化仪表及空调系统电气装置的安装调试[J], 2010, 1

[2]张惠荣, 热工仪表及其维护[J], 2008, 9[2]张惠荣, 热工仪表及其维护[J], 2008, 9

[3]丁宗文, 变电站典型优化设计与现场自控装置安装调试技术手册[M], 2010, 12[3]丁宗文, 变电站典型优化设计与现场自控装置安装调试技术手册[M], 2010, 12