煉油化工智能儀表的應用與選擇

徐紅芳

摘 要：現代儀表技術其實是多門學科的綜合技術，包含了計算機、網絡、通信、傳感、智能、電子、材料等等技術。儀表技術的發展與其廣泛的適用是分不開的，有需求才會激勵人們去開發，并且儀表技術現在已經是一些商業競爭的主要籌碼。文章主要探討煉油化工智能儀表的應用與選擇。

關鍵詞：煉油化工；智能儀表；選擇

現代儀表智能化其實是利用嵌入式技術，將儀表植入芯片或者是微處理器和集成電路然后連接上通信接口將芯片捕捉到的數據經過微處理器處理后直接顯示出來或是實施相應的動作，所以這部分內容是多門學科的一個綜合使用。借助這些技術我們可以對輸入輸出信號做一些非線性處理，能夠給予壓力和溫度差的補償，對測量數據的單位轉換，檢測故障等等功能，還能應對工業過程中的一些控制和特殊需要，一些高危控制系統被智能儀表取代，還能將其功能進行擴展。這類產品最終都會形成數字輸出數據，將儀表的功能進行延伸和擴展，并且人可以通過終端來對儀表進行監測和控制，利用網絡來進行傳輸，方便快捷。

1 智能儀表概述

第一代儀表是指針式，如各種彈性元件式的壓力表。隨著數字電路的發展，出現了數字儀表，如數字電壓表、數字溫度表。二十世紀八十年代以后，計算機得到廣泛發展和應用，出現了內含微處理器的儀表，即儀表中含有一個單片計算機或微型機或GP-IB接口，這類儀表功能豐富又很靈巧，被稱為智能儀表（Intelligent Instruments）[1]。

智能儀表并不是傳統儀表與微處理器的簡單結合。傳統儀表是通過硬件電路來實現某一特定功能，要增加功能或改變量程就必須設計新的電路。而智能儀表把主要功能集中存放在ROM中，要改變儀表功能或量程只需重新設置一些參數即改變ROM中的軟件內容。

AI系列儀表可在COMM位置安裝S或S4型RS485通信接口模塊，通過計算機可實現對儀表的各項操作及功能。注意每臺儀表應設置不同的地址。儀表數量較多時，可用2臺或多臺計算機，各計算機之間再構成局部網絡。用戶如果希望自行開發組態軟件，要獲得通信協議時，可向儀表銷售員免費索取。市售各種國產組態軟件均支持AI儀表通信。

2 智能化儀表比以往的儀表更具有優越性

2.1 智能化儀表具有可記憶功能

目前微機的概念已經得到普及，在儀表設備的智能化實現過程中微機也成為了其重要技術，我們利用微機可以將更多的信息儲存在儀表設備之內，讓儀表設備不在只是單純的顯示作用，還能具有記憶功能。過去的儀表都是用邏輯電路和時序電路來進行對信息的存儲，這些信息是沒有記憶功能的。

2.2 智能化儀表具備計算功能

過去我們還沒有發明智能化儀表的時候，我們對出局的處理都是利用電路的模擬算法來進行一些簡單的運算，往往不會得到很精確的結果，并且模擬算法的適用性也不強。在智能儀表問世之后，借助其數字電路控制的方式，我們可以做出更加復雜的運算，得到的結果也更加的精確[2]。

2.3 智能化儀表具有可編程特性

數字電路比起邏輯電路來說更加的簡潔，通過軟件移植技術，我們在智能儀表內植入軟件，這樣簡化了儀表電路，并且可以對其進行編程。

2.4 智能化儀表可處理數據和修正誤差

智能化儀表還有一個優勢就是可以對自身進行自檢，以糾正誤差，并且對于儀表獲得的測量值和工程值能夠方便的進行處理，有很強的抗干擾能力。

2.5 智能化儀表具有網絡化功能

網絡能夠快捷便利的進行數據傳輸，智能儀表還融入了網絡的功能，將儀表和計算機連接在一起，我們可以不觸碰儀表就對其進行控制，這也使得智能儀表的使用范圍更加廣，所以前景和發展潛力都是非常的大的。

3 煉油化工智能儀表的應用與選擇

3051C型智能壓力變送器原理框圖，它由傳感組件和電子組件兩大部分組成。電容傳感器和溫度傳感器都設置于傳感組件當做，主要是為了進行壓力和溫度差的補償，過程壓力通過隔離膜片和灌充液傳送到電容電池的中央測量膜片，壓力造成膜片的位移就是壓差的數值，然后利用電容傳感器對其進行補正，溫度傳感器則是用來修正溫度變化引起的對測量結果的影響，而這個位移由它兩側的電容固定極檢測出來。處于平靜狀態的時候，測量膜片和極板間是沒有電容差的，如果發生改變那么就會形成電容差，然后將這個數值進行轉換成電流信號。電子組件內部的微處理器會周期性的對其進行數據讀取，經過內部計算之后對其進行補正，最后一路經D/A轉換后以4～20mA信號輸出，另一路經數字通信口與分散控制系統等進行數字通信。

（1）壓力傳感器（P）：測量被測介質的壓力（或差壓）。（2）溫度傳感器（T）：組裝在傳感組件內，用于補償溫度變化對測量結果的影響。（3）A/D轉換器：將檢測到的模擬信號轉換為數字信號。（4）D/A轉換器：將數字信號轉換成模擬信號輸出。（5）傳感器組件存儲器：傳感器組件存儲器內存有修正系數和傳感器組件的有關信息。（6）電子組件存儲器：電子組件存儲器內存有變送器的量程值以及變送器的組態信息。（7）MP微處理器：它是智能變送器的核心部件，除協調變送器內部分部件執行預定操作外，還有線性化運算、調量程、工程單位轉換、阻尼特性調整、故障診斷以及通信等功能。（8）D-I/O數字通信口：用來與控制系統進行通信的接口。（9）268組態器：它是以微處理器為基礎的與智能壓力變送器進行數字通信的接口裝置，是一種新型的調試工具，利用它能在現場（或控制室）對3051C智能壓力變送器進行調校、測試以及對程序組態的編制和修改等工作。（10）量程、零點調整：用于數字化調整時的刻度和零位調整。

霍尼威爾（Honeywell）公司生產的ST3000智能壓力變送器原理框圖，它由復合傳感器和微處理器兩個主要部分組成。復合傳感器是將壓力（或差壓）、溫度、靜壓三個傳感器采用集成電路的擴散工藝生成在一片單晶硅片上，三個傳感器的測量信號周期地讀入微處理器，經綜合運算處理，完成精確的壓力計算，一路經D/A轉換輸出4～20mA信號，另一路經數字I/O與采用同一通信協議的控制系統進行數字通信。（1）靜壓傳感器（Ps）：測量靜壓變化，以便對差壓元件進行補償，實現高精度測量。（2）Multip lexer多路調制器：對P、T、Ps輸入的信號進行調整緩沖，并輸到A/D。其余部分同3051C中的各部分。（3）電容式傳感器具有精度高、重復性好、動態響應快，對溫度和靜壓變化敏感度小等特點。擴散硅傳感器具有制造方便，成本低的特點，但它對溫度和靜壓的變化非常敏感，且為非線性關系，因此必須進行線性修正和補償。

參考文獻

[1]吳欽煒.工業儀表與控制裝置的新進展[J].機電產品市場，2008（3）：120-122.

[2]張勁松，李歧強.混雜Petri網在流程工業生產物流建模中的應用[J].系統仿真學報，2006（10）：78-79.

[3]鄒志云，桂新軍.間歇化工過程先進控制技術的應用與發展評述[J].石油化工自動化，2009（1）：16-157.