化工測(cè)量?jī)x表模擬信號(hào)（電流）穩(wěn)定分程處理的方法論述

楊國(guó)兵

摘 要：隨著我國(guó)變送器技術(shù)、傳感器技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)的快速發(fā)展，化工儀器儀表已成為工業(yè)控制裝置的重要組成部分。儀器儀表傳輸信號(hào)可分為數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)，數(shù)字信號(hào)即是開(kāi)關(guān)量，如：常開(kāi)點(diǎn)、常閉點(diǎn)，開(kāi)關(guān)信號(hào)可以通過(guò)中間繼電器進(jìn)行擴(kuò)展和延伸，技術(shù)成熟可靠;模擬信號(hào)是連續(xù)變化的，如：溫度、壓力、流量，模擬信號(hào)的擴(kuò)展和延伸則較為困難。為了讓化工測(cè)量?jī)x表模擬信號(hào)（電流）實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展和延伸，就必須對(duì)模擬量進(jìn)行再轉(zhuǎn)換，下面就以濃磷酸儲(chǔ)罐扭矩（三線(xiàn)制）、高度（兩線(xiàn)制）為例，簡(jiǎn)要論述化工測(cè)量?jī)x表模擬信號(hào)（4-20mA電流）穩(wěn)定分程處理的方法。

關(guān)鍵詞：儀表;模擬;信號(hào);處理

1 化工儀表模擬信號(hào)（4-20mA電流）特點(diǎn)

模擬信號(hào)的主要具有以下特點(diǎn)：

①精確的分辨率，在理想情況下，它具有無(wú)窮大的分辨率。與數(shù)字信號(hào)相比，模擬信號(hào)的信息密度更高。由于不存在量化誤差，它可以對(duì)自然界物理量的真實(shí)值進(jìn)行盡可能逼近的描述;

②當(dāng)達(dá)到相同的效果，模擬信號(hào)處理比數(shù)字信號(hào)處理更簡(jiǎn)單;

③模擬信號(hào)信號(hào)被多次復(fù)制，或進(jìn)行長(zhǎng)距離傳輸之后，易受到雜訊干擾;

④4-20mA信號(hào)電流是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織規(guī)定的，全球統(tǒng)一采用的儀器、儀表信號(hào)傳送的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào);

⑤采用起點(diǎn)為4mA是為了能迅速判斷出信號(hào)回路是否開(kāi)路，信號(hào)回路一旦出現(xiàn)開(kāi)路時(shí)，信號(hào)電流就為零。相比以前采用的以0mA為起點(diǎn)就可以迅速得出判斷，這就使得檢測(cè)回路可以迅速隔離錯(cuò)誤的檢測(cè)信號(hào)，排除故障源;

⑥現(xiàn)場(chǎng)與控制室之間的距離較遠(yuǎn)，連接電線(xiàn)的電阻較大，如果用電壓源信號(hào)遠(yuǎn)傳，由于電線(xiàn)電阻與接收儀表輸入電阻的分壓，將產(chǎn)生較大的誤差，而用恒電流源信號(hào)作為遠(yuǎn)傳，只要傳送回路不出現(xiàn)分支，回路中的電流就不會(huì)隨電線(xiàn)長(zhǎng)短而改變（基爾霍夫第一定律），從而保證了傳送的精度。

2 模擬信號(hào)（4-20mA電流）分程傳輸?shù)某Ｓ梅椒?/p>

濃磷酸儲(chǔ)罐采用就地PLC接三線(xiàn)制扭矩傳感器、兩線(xiàn)制高度傳感器分別進(jìn)行扭矩、高度測(cè)量，PLC再將扭矩、高度信號(hào)通過(guò)總線(xiàn)傳輸至現(xiàn)場(chǎng)液晶顯示屏，實(shí)行現(xiàn)場(chǎng)顯示和控制。

此扭矩、高度模擬信號(hào)不能直接同時(shí)傳至DCS系統(tǒng)，罐區(qū)主控室操作人員為對(duì)扭矩、高度數(shù)值進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)，只能通過(guò)PLC編程并增加模擬量輸出模塊將扭矩、高度信號(hào)轉(zhuǎn)換結(jié)果傳至DCS系統(tǒng)，該方法需增加1塊模擬量輸出模塊。

3 模擬信號(hào)（4-20mA電流）穩(wěn)定分程處理的方法

本分程處理的方法是將三線(xiàn)制扭矩測(cè)量信號(hào)通過(guò)信號(hào)隔離器分為2路模擬量信號(hào)輸出（如圖1所示），實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)、遠(yuǎn)程雙控要求。

如圖1所示，24VDC電源同時(shí)供給信號(hào)隔離器與扭矩傳感器，電源負(fù)極與4-20Ma模擬量信號(hào)負(fù)極短接，接入信號(hào)隔離器2腳，將扭矩傳感器4-20Ma模擬量信號(hào)正極3#接入信號(hào)隔離器1腳，至此信號(hào)隔離器檢測(cè)來(lái)自扭矩傳感器輸出的4-20Ma模擬量信號(hào)， 4-20Ma模擬量信號(hào)通過(guò)信號(hào)隔離器，分別轉(zhuǎn)換至10與7腳、8與9腳4-20Ma模擬量信號(hào)，10與7腳傳至遠(yuǎn)程DCS系統(tǒng)，8與9腳傳至就地PLC系統(tǒng)，傳至DCS系統(tǒng)、PLC系統(tǒng)的4-20mA信號(hào)均經(jīng)過(guò)信號(hào)隔離器，信號(hào)穩(wěn)定不受干擾，實(shí)現(xiàn)濃磷酸罐扭矩測(cè)量信號(hào)穩(wěn)定分程處理的目的。

本分程處理的方法是將兩線(xiàn)制高度測(cè)量信號(hào)通過(guò)信號(hào)隔離器分為2路模擬量信號(hào)輸出（如圖2所示），實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)、遠(yuǎn)程雙控要求。

如圖2所示，供給信號(hào)隔離器24VDC電源，同時(shí)給高度傳感器供電，接入信號(hào)隔離器1、2腳，因高度傳感器是兩線(xiàn)制，故而高度變送出4-20Ma模擬量信號(hào)傳至信號(hào)隔離器，信號(hào)隔離器1、2腳只接收來(lái)自高度傳感器4-20Ma模擬量信號(hào)，4-20Ma模擬量信號(hào)通過(guò)信號(hào)隔離器，分別轉(zhuǎn)換至10與7腳、8與9腳4-20Ma模擬量信號(hào)，10與7腳傳至遠(yuǎn)程DCS系統(tǒng)，8與9腳傳至就地PLC系統(tǒng)，傳至DCS系統(tǒng)、PLC系統(tǒng)的4-20mA信號(hào)均經(jīng)過(guò)信號(hào)隔離器，信號(hào)穩(wěn)定不受干擾，實(shí)現(xiàn)濃磷酸罐高度測(cè)量信號(hào)穩(wěn)定分程處理的目的。

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