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測（cè）量泥漿流量計在（zài）自控儀（yí）表係統應用中的防幹擾策略
點擊次數：1901 發布時間：2020-08-12 15:42:26
目前在工（gōng）業生產領域，自動化控（kòng）製係統在大中型企業中的應用（yòng）已（yǐ）逐漸普遍，在自動（dòng）化控製係中，通（tōng）過各種（zhǒng）測量泥漿流量計等種流量（liàng）、液位、濃度、溫度儀表可以實現對於（yú）生產過程中的各項指標參數進行實時監測與控製，達到自動化生產的要求。因此，儀表的（de）穩定性與可（kě）靠性是關係到（dào）整個自動化係統能否正常進行的關鍵性因素，如果儀表發（fā）生幹擾和（hé）故障，將導（dǎo）致監測與自動化控製係統的失靈（líng）。筆者在工業自動化（huà）控製行（háng）業工作多年，根據多年的實踐經驗，撰此文（wén）簡（jiǎn）要介（jiè）紹了測量（liàng）泥漿流量計等自動化儀表的各種常見的不同類型特（tè）點（diǎn），分析這些儀（yí）表的在受到幹擾時的各類表現。本（běn）文以某自動化（huà）控製（zhì）係統（tǒng）為例，對自控儀表在防幹擾方麵的實踐情（qíng）況進行總結，提出（chū）相（xiàng）應的防幹擾措施，供行業內相關人（rén）員借（jiè）鑒。
近些年來，隨著社會生產自動化水平（píng）的不（bú）斷提升，自動化控（kòng）製儀（yí）表已被逐漸應（yīng）用（yòng）到了生產過程中。各項（xiàng）儀表的應用為工作人員了解（jiě）機械運行狀態、壓力情況（kuàng），以（yǐ）及生產環境（jìng）情況提（tí）供了量（liàng）化的（de）指標。但受電磁波、機械運行以及運行溫度與濕度等因素的影響，自控儀表（biǎo）係統很容易被幹擾，進而導（dǎo）致儀表的顯示數值出現誤差。可見，為（wéi）進一步提高生產效率及（jí）安全性，有必要（yào）對儀表的防幹擾問題進行研究。
1 自控（kòng）儀表常見類型
1.1 測（cè）量泥漿流量計
測（cè）量泥漿流量（liàng）計為化工生（shēng）產所應用的主（zhǔ）要儀（yí）表類型，由磁路係統、測量導管、電*、轉換（huàn）器等部分構（gòu）成。其（qí）中，磁（cí）路係統為儀表的核心部（bù）分。該係統的作用在（zài）於產生磁場。通過測量導管內導電（diàn）介質流量（liàng）的方式，對生產過程中電力係統運行情況進行觀察。以判斷電力係統的性能是否能夠穩定發揮。測量泥漿流量計使用過程中的常見幹擾以電磁幹擾為（wéi）主[1]。除此之外，內部（bù）元件的質量以及接線情（qíng）況，同樣（yàng）會對其性能（néng）產生影響。可見，為提高生產效率及安（ān）全（quán）性，積*預防上述（shù）幹擾是關鍵。
1.2 液位計
液位計，屬於物位儀表的（de）一種，包括投入（rù）式、磁浮子式等多種。將其應（yīng）用到化工生產行業，能夠有效明確液體的位置。隨著液體位置的變化，浮子會隨之發生變化。此（cǐ）時，液位的高度，既可清（qīng）晰的體現在（zài）儀表當中。磁浮（fú）子式儀表，由液位傳感（gǎn）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號轉（zhuǎn）換器當中。信號轉換器接收到信號後，可（kě）立即將其轉換為可顯示的信號，並將其（qí）輸出，*終完成液位監測的過程。
1.3 濃度計
根據測量原理的（de）不同，可將濃度計分為旋轉式、動刀式、定刀式、電量式等多（duō）種（zhǒng）。該儀表的功能，主（zhǔ）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。儀器可與傳感器相連接，在不與（yǔ）被測介質接觸的情況下，對具有強烈腐蝕性的介質的濃度進行檢測。將該儀器應用到化工生產（chǎn）行業中，能夠使工作人員及（jí）時的掌握各（gè）項濃度指標（biāo）。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表現
2.1 電磁幹擾
電磁幹擾，為測（cè）量泥（ní）漿流（liú）量計、液位計，以（yǐ）及濃度計的常見幹擾類型。鑒於上述儀（yí）器的功（gōng）能，均需在電磁環境下（xià）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（dào）影響[3]。儀表運行過程中，電與磁可經電路與磁（cí）路（lù）對儀表產生幹擾。如儀（yí）表運行周圍環境存在強磁場，則測量儀表的電路與導線時，往往可見明顯（xiǎn）的（de）幹擾電（diàn）壓。上述現象表明，儀表周圍的電磁環（huán）境已經對（duì）其運行的（de）可靠性，及其參數顯示的準確度造成了影（yǐng）響。需立即給予解決，以防增加化工生產的風險。
2.2 機（jī）械幹擾
化工生產的過程（chéng）中（zhōng），因機械幹擾所導致的儀表參數（shù）不準（zhǔn）確的問題時有發生（shēng）。導致機械幹擾問（wèn）題出現的原因，與施工人員震動（dòng）、敲打、衝擊等工作的執行有關。自控儀表係統（tǒng）中，各項元件，均具有*強的精密度及靈敏性。受外力衝擊（jī）後，*容易（yì）出現變形、錯位、連接線變動（dòng）等情況（kuàng）。部分儀表的指針同（tóng）樣會出現變化。可（kě）見，提高儀表運行的穩定性及安全性，並在嚴格控製機械運行狀態的基礎上，采用相應係統，對其相應指標進行監測（cè）是關鍵。
2.3 環境幹擾
儀表運行過程中，溫度與濕度的變化均會對其（qí）造（zào）成幹擾。化工生產（chǎn）行（háng）業測量泥漿流量計、液位儀及濃度計（jì）中，均含有大（dà）量的半導體。半導體的功能主要在於導電。而其（qí）導電能力，則（zé）與光的變化顯（xiǎn）著（zhe）相關。因此，如（rú）光的變（biàn）化幅（fú）度過大，儀表的導電性能及其運行狀態（tài），必然會受到影響。另（lìng）外，因環境濕度過大所誘發的漏電與膨脹現象，以及（jí）因環境溫度過高而誘發的（de）電路器（qì）件參數的變化，同樣會對自控儀表係統造成（chéng）幹擾。
3 自控儀（yí）表係統的防幹擾策（cè）略
3.1 ControlLogix係統的構成
將ControlLogix 係統應用（yòng）到自控儀表（biǎo）係（xì）統之中，能夠有（yǒu）效提高儀器的抗幹擾性（xìng）能。該係統主要由Logix5560 處理（lǐ）器、ControlLogix I/O 模塊、ControlLogix 背板，以及電源等部分構成。包括設（shè）備層（céng）、控製層、信息層三大層麵。其（qí）中，設備層的功能，在於對“測量泥漿流量計”、“液位計”以（yǐ）及“濃度（dù）計”的（de）使用期限，及其（qí）故障情況（kuàng）進行管理。控製層的功能，在於具體實現對（duì）儀表運行（háng）情況的優化控製。信息層的功能（néng），則在於提取係統所生（shēng）成的信息，判斷儀表的（de）運行是否麵臨著被幹擾的（de）風險（xiǎn）。
3.2 防幹擾策略
（1）濾波方案
ControlLogix 係統（tǒng）可與濾波器相（xiàng）互連接（jiē），達到減（jiǎn）少自控儀（yí）表係統幹擾（rǎo）的目的。濾波器運行過（guò）程中，能夠對經導（dǎo）線耦（ǒu）合到電路的幹擾（rǎo）進行實時的抑製。當儀表運行環境周圍信號以及噪聲頻率過高時。ControlLogix 係統可立即（jí）采集（jí）上述信（xìn）息，並將存儲在數據庫中，對信息進行分析。分析完成（chéng）後的信息，會（huì）被傳輸給濾波器。此時，濾波器會立即被接（jiē）入至傳輸通道中，發揮濾波的功效（xiào）。*終達到減少衰減噪聲、提高信噪比的目的（de）。使各（gè）項儀表運行過（guò）程中（zhōng）所麵臨（lín）的幹擾問題得（dé）到解決，提高儀表參數（shù）的準確度。
（2）控（kòng）製電源
在化工生產過程中（zhōng），各項儀表因震動問題而被幹擾難以有效避免。儀表被幹擾後，將幹擾控（kòng）製在一定（dìng）範圍內，是確保生產（chǎn）過程（chéng）能夠繼續進行的關（guān）鍵。自控儀表係統的電源配（pèi）置過程中，不同電源（yuán）的異常自動（dòng）切斷電路（lù），均可相互聯通。當某（mǒu）一儀表出現異常時，該儀表無法（fǎ）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（yú）配置。當某一儀表（biǎo）發生機械幹擾後，ControlLogix 係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（gàn）擾的影響範圍（wéi）擴（kuò）大化。
（3）優（yōu）化環境
ControlLogix 係統，可對測量泥漿流量（liàng）計等儀表（biǎo）的運行（háng）環境進行監測，發現溫度、濕度與光環境出現異常時，會立（lì）即預警，提醒（xǐng）有關人員給予（yǔ）處理。例如：本化工企業曾發生一起測量泥漿流量計失靈事件。事件發生當（dāng）日，環（huán）境溫度較高。加（jiā）之空氣濕度較大，因此測量泥漿流量計（jì）的參數出（chū）現了異常。事件發生（shēng）後，工作（zuò）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（háng）了調整，使幹擾問（wèn）題得到了解決。這表明（míng）優化環境較為重要。
3.3 防幹擾效果
本生（shēng）產企業於2009 年初引（yǐn）進了ControlLogix 係（xì）統，並將其應用到了自（zì）動化係統當中。通過對係統應（yīng）用前後各自控儀表（biǎo）運行情況的觀察（chá）發現：1）係統應用前：測量泥（ní）漿流量計、液位計、濃度計年均因被幹擾而發生故障的次數每年（nián）20 多次，因維修（xiū）儀表而花費的成本為17 萬元。2）係統（tǒng）應用後：測量泥（ní）漿流量計、液位計、濃度計年均因被幹擾而發生故障的（de）次數（shù），分別為2 次、0 次及1 次。幹擾發（fā）生（shēng）後，工作人員在ControlLogix 係統的預警指示（shì）下，立即排除了幹擾源（yuán），並將幹擾（rǎo）維護費用降低到了3.9 萬元，對比（bǐ）發現，ControlLogix 係統的應（yīng）用，取得良好（hǎo）的效果。
4 結語（yǔ）
綜上所述，對自控儀表係統防幹擾（rǎo）策（cè）略的研究，為ControlLogix 係統的普及應用，以及我國（guó）各行業（yè）儀表運行穩定性的提升，提供（gòng）了重要的借鑒資料（liào）。且一定程度上減少了電磁幹擾、增強（qiáng）了機械性能、優化了儀表的運行環境。未來，我（wǒ）國各領域應視自控儀表及其常見幹擾的類型（xíng），通過應用（yòng）濾波技術、控製電源，以及優化環境等方式，達到抗幹擾（rǎo）的目的，使儀表的性能得以進一步增強（qiáng）。
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1 自控（kòng）儀表常見類型
1.1 測（cè）量泥漿流量計
測（cè）量泥漿流量（liàng）計為化工生（shēng）產所應用的主（zhǔ）要儀（yí）表類型，由磁路係統、測量導管、電*、轉換（huàn）器等部分構（gòu）成。其（qí）中，磁（cí）路係統為儀表的核心部（bù）分。該係統的作用在（zài）於產生磁場。通過測量導管內導電（diàn）介質流量（liàng）的方式，對生產過程中電力係統運行情況進行觀察。以判斷電力係統的性能是否能夠穩定發揮。測量泥漿流量計使用過程中的常見幹擾以電磁幹擾為（wéi）主[1]。除此之外，內部（bù）元件的質量以及接線情（qíng）況，同樣（yàng）會對其性能（néng）產生影響。可見，為提高生產效率及安（ān）全（quán）性，積*預防上述（shù）幹擾是關鍵。
1.2 液位計
液位計，屬於物位儀表的（de）一種，包括投入（rù）式、磁浮子式等多種。將其應（yīng）用到化工生產行業，能夠有效明確液體的位置。隨著液體位置的變化，浮子會隨之發生變化。此（cǐ）時，液位的高度，既可清（qīng）晰的體現在（zài）儀表當中。磁浮（fú）子式儀表，由液位傳感（gǎn）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號轉（zhuǎn）換器當中。信號轉換器接收到信號後，可（kě）立即將其轉換為可顯示的信號，並將其（qí）輸出，*終完成液位監測的過程。
1.3 濃度計
根據測量原理的（de）不同，可將濃度計分為旋轉式、動刀式、定刀式、電量式等多（duō）種（zhǒng）。該儀表的功能，主（zhǔ）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。儀器可與傳感器相連接，在不與（yǔ）被測介質接觸的情況下，對具有強烈腐蝕性的介質的濃度進行檢測。將該儀器應用到化工生產（chǎn）行業中，能夠使工作人員及（jí）時的掌握各（gè）項濃度指標（biāo）。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表現
2.1 電磁幹擾
電磁幹擾，為測（cè）量泥（ní）漿流（liú）量計、液位計，以（yǐ）及濃度計的常見幹擾類型。鑒於上述儀（yí）器的功（gōng）能，均需在電磁環境下（xià）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（dào）影響[3]。儀表運行過程中，電與磁可經電路與磁（cí）路（lù）對儀表產生幹擾。如儀（yí）表運行周圍環境存在強磁場，則測量儀表的電路與導線時，往往可見明顯（xiǎn）的（de）幹擾電（diàn）壓。上述現象表明，儀表周圍的電磁環（huán）境已經對（duì）其運行的（de）可靠性，及其參數顯示的準確度造成了影（yǐng）響。需立即給予解決，以防增加化工生產的風險。
2.2 機（jī）械幹擾
化工生產的過程（chéng）中（zhōng），因機械幹擾所導致的儀表參數（shù）不準（zhǔn）確的問題時有發生（shēng）。導致機械幹擾問（wèn）題出現的原因，與施工人員震動（dòng）、敲打、衝擊等工作的執行有關。自控儀表係統（tǒng）中，各項元件，均具有*強的精密度及靈敏性。受外力衝擊（jī）後，*容易（yì）出現變形、錯位、連接線變動（dòng）等情況（kuàng）。部分儀表的指針同（tóng）樣會出現變化。可（kě）見，提高儀表運行的穩定性及安全性，並在嚴格控製機械運行狀態的基礎上，采用相應係統，對其相應指標進行監測（cè）是關鍵。
2.3 環境幹擾
儀表運行過程中，溫度與濕度的變化均會對其（qí）造（zào）成幹擾。化工生產（chǎn）行（háng）業測量泥漿流量計、液位儀及濃度計（jì）中，均含有大（dà）量的半導體。半導體的功能主要在於導電。而其（qí）導電能力，則（zé）與光的變化顯（xiǎn）著（zhe）相關。因此，如（rú）光的變（biàn）化幅（fú）度過大，儀表的導電性能及其運行狀態（tài），必然會受到影響。另（lìng）外，因環境濕度過大所誘發的漏電與膨脹現象，以及（jí）因環境溫度過高而誘發的（de）電路器（qì）件參數的變化，同樣會對自控儀表係統造成（chéng）幹擾。
3 自控儀（yí）表係統的防幹擾策（cè）略
3.1 ControlLogix係統的構成
將ControlLogix 係統應用（yòng）到自控儀表（biǎo）係（xì）統之中，能夠有（yǒu）效提高儀器的抗幹擾性（xìng）能。該係統主要由Logix5560 處理（lǐ）器、ControlLogix I/O 模塊、ControlLogix 背板，以及電源等部分構成。包括設（shè）備層（céng）、控製層、信息層三大層麵。其（qí）中，設備層的功能，在於對“測量泥漿流量計”、“液位計”以（yǐ）及“濃度（dù）計”的（de）使用期限，及其（qí）故障情況（kuàng）進行管理。控製層的功能，在於具體實現對（duì）儀表運行（háng）情況的優化控製。信息層的功能（néng），則在於提取係統所生（shēng）成的信息，判斷儀表的（de）運行是否麵臨著被幹擾的（de）風險（xiǎn）。
3.2 防幹擾策略
（1）濾波方案
ControlLogix 係統（tǒng）可與濾波器相（xiàng）互連接（jiē），達到減（jiǎn）少自控儀（yí）表係統幹擾（rǎo）的目的。濾波器運行過（guò）程中，能夠對經導（dǎo）線耦（ǒu）合到電路的幹擾（rǎo）進行實時的抑製。當儀表運行環境周圍信號以及噪聲頻率過高時。ControlLogix 係統可立即（jí）采集（jí）上述信（xìn）息，並將存儲在數據庫中，對信息進行分析。分析完成（chéng）後的信息，會（huì）被傳輸給濾波器。此時，濾波器會立即被接（jiē）入至傳輸通道中，發揮濾波的功效（xiào）。*終達到減少衰減噪聲、提高信噪比的目的（de）。使各（gè）項儀表運行過（guò）程中（zhōng）所麵臨（lín）的幹擾問題得（dé）到解決，提高儀表參數（shù）的準確度。
（2）控（kòng）製電源
在化工生產過程中（zhōng），各項儀表因震動問題而被幹擾難以有效避免。儀表被幹擾後，將幹擾控（kòng）製在一定（dìng）範圍內，是確保生產（chǎn）過程（chéng）能夠繼續進行的關（guān）鍵。自控儀表係統的電源配（pèi）置過程中，不同電源（yuán）的異常自動（dòng）切斷電路（lù），均可相互聯通。當某（mǒu）一儀表出現異常時，該儀表無法（fǎ）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（yú）配置。當某一儀表（biǎo）發生機械幹擾後，ControlLogix 係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（gàn）擾的影響範圍（wéi）擴（kuò）大化。
（3）優（yōu）化環境
ControlLogix 係統，可對測量泥漿流量（liàng）計等儀表（biǎo）的運行（háng）環境進行監測，發現溫度、濕度與光環境出現異常時，會立（lì）即預警，提醒（xǐng）有關人員給予（yǔ）處理。例如：本化工企業曾發生一起測量泥漿流量計失靈事件。事件發生當（dāng）日，環（huán）境溫度較高。加（jiā）之空氣濕度較大，因此測量泥漿流量計（jì）的參數出（chū）現了異常。事件發生（shēng）後，工作（zuò）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（háng）了調整，使幹擾問（wèn）題得到了解決。這表明（míng）優化環境較為重要。
3.3 防幹擾效果
本生（shēng）產企業於2009 年初引（yǐn）進了ControlLogix 係（xì）統，並將其應用到了自（zì）動化係統當中。通過對係統應（yīng）用前後各自控儀表（biǎo）運行情況的觀察（chá）發現：1）係統應用前：測量泥（ní）漿流量計、液位計、濃度計年均因被幹擾而發生故障的次數每年（nián）20 多次，因維修（xiū）儀表而花費的成本為17 萬元。2）係統（tǒng）應用後：測量泥（ní）漿流量計、液位計、濃度計年均因被幹擾而發生故障的（de）次數（shù），分別為2 次、0 次及1 次。幹擾發（fā）生（shēng）後，工作人員在ControlLogix 係統的預警指示（shì）下，立即排除了幹擾源（yuán），並將幹擾（rǎo）維護費用降低到了3.9 萬元，對比（bǐ）發現，ControlLogix 係統的應（yīng）用，取得良好（hǎo）的效果。
4 結語（yǔ）
綜上所述，對自控儀表係統防幹擾（rǎo）策（cè）略的研究，為ControlLogix 係統的普及應用，以及我國（guó）各行業（yè）儀表運行穩定性的提升，提供（gòng）了重要的借鑒資料（liào）。且一定程度上減少了電磁幹擾、增強（qiáng）了機械性能、優化了儀表的運行環境。未來，我（wǒ）國各領域應視自控儀表及其常見幹擾的類型（xíng），通過應用（yòng）濾波技術、控製電源，以及優化環境等方式，達到抗幹擾（rǎo）的目的，使儀表的性能得以進一步增強（qiáng）。
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