工業(yè)生產(chǎn)中智能溫度變送器應(yīng)用優(yōu)勢淺析

【摘 要】本文通過智能溫度變送器在某化工廠生產(chǎn)工藝的溫度測量與控制應(yīng)用中，從增強抗干擾能力、提高線性化的精度、完美的操作升級、強大的自診斷功能等，多方面展現(xiàn)了其在工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用中的優(yōu)勢。

【關(guān)鍵詞】智能；變送器；應(yīng)用優(yōu)勢；抗干擾

1 溫度測量與控制在工業(yè)生產(chǎn)中的重要性

某化工廠為精細化工生產(chǎn)單位，其工藝控制中，對溫度的精度有很高要求，眾多溫度檢測元件均參與安全連鎖過程，同時溫度精準度的偏差直接影響產(chǎn)品質(zhì)量的優(yōu)劣，故而溫度控制在該工業(yè)生產(chǎn)中起著舉足輕重的作用。

2 智能溫度變送器的選用原因

工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中存在許多能引起電磁干擾的因素，如通訊設(shè)備 （手機、對講機）、電機轉(zhuǎn)動設(shè)備等。普通溫度傳感器直接配線至DCS控制室，其熱電阻、熱電偶信號經(jīng)附近電磁干擾的影響，易使電阻值增大，造成溫度檢測值與實際不符，影響生產(chǎn)工藝。對于距控制室較遠的溫度傳感器來說，在遠距離傳輸中不但導線易破損，更換時費時、費力，消耗成本較大，而且信號易衰減，造成溫控值不穩(wěn)定，有時會嚴重到導致生產(chǎn)系統(tǒng)停車。

為了消除上述問題，某化工廠在工藝生產(chǎn)中使用了智能溫度變送器（是基于微處理器現(xiàn)場安裝的溫度變送器）。不但解決了電磁干擾帶來的影響，它還具有高性能，價格合理等優(yōu)勢，其投資花費與直接配線策略的投資花費幾乎相等。并且使用這樣的智能儀表可以節(jié)省時間。特別當測量點到控制室遠距離傳輸時，這種儀表的特點和優(yōu)勢更為突出。

3 智能溫度變送器原理簡述

當進行溫度測量的時候，有兩種方法可以將測量信號引入控制室。第一種方法是利用傳感器的輸出線將現(xiàn)場安裝的RTD或熱電偶產(chǎn)生的信號（mV信號）傳出來。

另外一種方法是在測量點附近安裝溫度變送器（溫度變送器是有基準單元、R/V改換單元、線性電路、反接保護 、限流保護 、V/I改換單元等組成、測量電阻信號改換放大后，由線性電路對溫度的非線性關(guān)系施行償還，經(jīng)V/I改換電路后，輸出一個與被測溫度成線性關(guān)系4～20mA的恒流信號），變送器將傳感器信號放大后通過雙絞線傳送到控制室內(nèi)。

4 智能溫度變送器在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用優(yōu)勢

4.1 減少配線費用

使用普通溫度傳感器時，直接配線到控制系統(tǒng)的溫度傳感器需要遠距離的配線。遠距離配線時，不僅導線本身十分容易破損，并且成本花費是普通用于傳送溫度變送器4～20mA信號的屏蔽銅導線的三倍以上。

選用智能溫度變送器后，因其可以直接使用原普通傳感器引出的導線將信號送到控制室，這就使得在更換安裝方面節(jié)省了安裝時間和安裝材料的花費（包括安放導線的導管費用）。智能溫度變送器的使用在降低了成本的同時卻提升了溫度測控能力。

4.2 保護信號不受現(xiàn)場電磁干擾的影響

現(xiàn)場溫度傳感器使用直接配線將信號引入控制系統(tǒng)，其熱電阻或者熱電偶信號都將受到周圍設(shè)備產(chǎn)生的電磁干擾的影響，并且傳感器信號輸出的導線也會成為電磁干擾的有利輸送途徑，從而影響被傳輸?shù)男盘枺闺娮柙龃螅瑴乜販y量值偏高，造成誤連鎖。相反的，智能溫度變送器先將傳感器信號轉(zhuǎn)換為模擬信號（一般為4～20mA）然后再傳送，其經(jīng)過溫度變送器放大產(chǎn)生的恒流信號可以有效地抵抗電磁干擾，并且可以在有干擾的環(huán)境中進行遠距離傳輸而不會影響精度。

4.3 阻止地回路

現(xiàn)場溫度傳感器在使用過程中因工況、周圍環(huán)境、附近大型轉(zhuǎn)動設(shè)備等因素的影響，常出現(xiàn)接地現(xiàn)象，致使電阻偏高，測溫數(shù)據(jù)異常。現(xiàn)國內(nèi)的智能溫度變送器的輸入/輸出一般采用光電隔離，電源信號采用高頻變壓器隔離，以使保護信號不受地回路的影響，有效的阻止了接地產(chǎn)生的不良影響。

4.4 減少硬件和存儲成本

溫度傳感器的類型和DCS控制系統(tǒng)硬件必須相匹配。某化工廠在工藝生產(chǎn)中使用的溫度傳感器有熱電阻、熱電偶，其必須匹配相應(yīng)的系統(tǒng)卡件，這就需要購買大量的不同類型的卡件并準備相應(yīng)的備件。而此類卡件輸入卡每點要比4～20mA輸入卡的每點要昂貴得多，無形之中成本消耗大大增加。同時不同類型的卡件也會給安裝、維護以及調(diào)換帶來很多不便。

智能溫度變送器內(nèi)含有一個微處理器，使得輸出信號轉(zhuǎn)換為4～20mA的標準信號。這樣可以選擇較為便宜的、通用的模擬量輸入卡件，減少系統(tǒng)卡件存儲量。

4.5 實現(xiàn)不同類型傳感器和應(yīng)用的完美匹配

智能溫度變送器的使用可以使更換傳感器更加方便。更換未使用智能溫變的溫度傳感器時要改變回路雙絞線和4～20mA輸入線，同時要考慮傳感器互換性誤差對溫度測量值的變化。而智能溫度變送器只需要對不同的傳感器類型進行再組態(tài)即可實現(xiàn)完美匹配。

4.6 加強精確性和穩(wěn)定性

眾所周知，較小測量范圍可以獲得較高的測量精度。智能溫度變送器可以被調(diào)校得適用于傳感器全部測量能力內(nèi)的任何區(qū)間中，使得測量精度比直接接入傳感器的精度要高很多。

另外智能溫度變送器可以根據(jù)實際使用的每種傳感器進行相應(yīng)的修整，從而使得測量值精度很高，與要求值偏差很小，對溫度測控值的穩(wěn)定性也有卓越貢獻。這對于溫度測控值要求很高的工業(yè)生產(chǎn)工藝來說，無疑是一大福音。

4.7 簡化工程和防止誤接線

使用智能溫度變送器代替了繁多的傳感器導線與DCS控制系統(tǒng)輸入板的組合，大大簡化了工程設(shè)計和圖紙設(shè)計（在設(shè)計時只需要標明類型（雙絞線）和一個輸入板類型（4～20mA）即可）。使儀表維護操作變得簡單易行，并且其自身的限流和反向連接保護電路大大降低和消除回路誤接線的可能性。

4.8 簡易的升級操作（帶HART通信協(xié)議）

某化工廠正處于精細化工轉(zhuǎn)型期，在工藝的優(yōu)化中需要使得某些溫度值測量范圍更改或者要求其有更高的測量精度。由于帶有HART通訊協(xié)議智能溫度變送器，輸出不再局限于只是通過電流值單純的反應(yīng)測量溫度，同時通過 HART調(diào)制解調(diào)器與上位機通訊，或與手持器和PC對變送器的型號、分度號、量程機進行遠程信息管理、組態(tài)、變量檢測和校準后，將修改的參數(shù)下傳給智能溫度變送器，從而改變其性能以滿足不同現(xiàn)場傳感器類型的需要。在生產(chǎn)中應(yīng)用此種智能溫度變送器能滿足工藝要求，且使儀表維護方便快捷。

4.9 減少維護時間和維護成本

智能溫度變送器所具有的自診斷功能可以準確追蹤傳感器操作，快速地找出和診斷傳感器故障。使得在維護中無需拆除傳感器或者檢查所有的導線來查找問題的所在。對實際生產(chǎn)過程中處理溫度故障減少了維護時間和維護成本。

5 結(jié)論

某化工廠工藝生產(chǎn)過程中使用智能溫度變送器后，解決了溫度控制精度差、抵抗干擾能力弱的問題，大大提高了工藝溫控品質(zhì)。它的選用也是一項實現(xiàn)工業(yè)智能化、節(jié)省投資的舉措，為生產(chǎn)線的穩(wěn)產(chǎn)、高效運行提供了更可靠的保障。從中可以看出溫度變送智能化的應(yīng)用有著廣闊的發(fā)展空間！

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[責任編輯：薛俊歌]