水泥廠現場儀表信號采集及傳輸的方法研究

周湘

摘 要 水泥新型生產線現場儀表有很多，包括溫度、壓力、流量、振動等多種信號，儀表信號至DCS系統現場控制站傳統的做法是采用點對點的傳輸方式;隨著工廠智能化的發展需要，現場需安裝更多的儀表，需要的電纜將越來越多;同時現場環境越來越復雜，線路容易受到干擾;另外，遠距離的儀表信號傳輸存在衰減。通過采用現場儀表至DCS系統現場控制柜的信號由傳統的模擬量信號變為Profibus-DP或光纜傳輸的方式，解決遠距離信號的傳輸問題，提高信號的抗干擾能力;同時使信號采集及傳輸系統相對簡單，減少現場儀表至DCS系統現場控制柜的大量電纜，從而降低工程投資。

關鍵詞 現場儀表;信號采集;信號傳輸

概述

目前，水泥新型生產線一般采用DCS控制系統，過程儀表（包括溫度、壓力等）信號至DCS系統現場控制站采用點對點的傳輸方式（一個儀表測點采用一根電纜）;隨著工廠智能化的發展需要，現場需安裝更多的儀表，對于已投產生產線來說，若采用傳統的方式進行信號采集及傳輸，意味著需要更多的電纜，由于現場環境越來越復雜，一方面線路容易受到干擾，部分遠距離信號傳輸在衰減，另一方面施工安裝難度也非常大;因此，需尋求一種新的方式來解決這一問題。

1現場儀表信號采集及傳輸系統網絡結構

儀表信號采集及傳輸的方式很多，根據水泥生產線的特點，可在車間現場設置信號采集及傳輸裝置，采集現場儀表信號，通過Profibus-DP總線或光纜傳將信號送至上級現場儀表信號采集及傳輸裝置或者DCS控制站[1]。信號采集系統總網絡結構示意圖、信號采集系統區域網絡結構示意圖如下：

2現場儀表信號采集及傳輸裝置

現場儀表信號采集及傳輸裝置主要包括三個部分，一部分為信號采集處理、傳輸，包括智能多通道數據采集器（模擬量信號采集器、溫度信號采集器、開關量信號采集器）、HUB中繼器、Profibus-DP集線器、OLM等，一部分為供電系統，包括電源模塊，斷路器等，一部分為箱體、接線端子等[2]。

現場儀表信號采集及傳輸裝置安裝在現場（生產車間），靠近現場儀表安裝，根據現場環境設置相應的防護等級。

現場儀表信號采集及傳輸裝置內可根據實際需要裝設一定數量的智能多通道模擬量信號數據采集器、智能多通道溫度信號數據采集器、智能多通道開關量信號數據采集器;現場模擬量信號儀表通過電纜接入本裝置模擬量信號數據采集器，現場溫度信號儀表通過電纜接入本裝置溫度信號數據采集器，現場開關量信號儀表通過電纜接入本裝置開關量信號數據采集器;數據采集器為Profibus-DP輸出。

本場儀表信號采集及傳輸裝置內可根據Profibus-DP網絡結構及需要設置總線HUB中繼器，供遠距離現場儀表信號采集及傳輸的系統和裝置Profibus-DP總線接入，延長Profibus-DP總線的傳輸距離;若不需要，本裝置可不裝HUB中繼器。

現場儀表信號采集及傳輸裝置內可根據Profibus-DP網絡結構及需要設置Profibus-DP集線器，供多條Profibus-DP總線接入，實現Profibus網絡星形結構，方便布線。若不需要，本裝置可不裝Profibus-DP集線器。

現場儀表信號采集及傳輸裝置內可根據Profibus-DP總線的傳輸距離設置OLM（光纖鏈接模塊），將電纜轉換為光纜通訊，進一步提高傳輸距離。若本裝置安裝位置距離上級現場儀表信號采集及傳輸的系統和裝置或DCS控制站較近，本裝置可不裝OLM（光纖鏈接模塊）。

現場儀表信號采集及傳輸和裝置內設置24VDC供電模塊，將220VAC電源轉換為24VDC，為數據采集器、HUB中繼器、Profibus-DP集線器、OLM供電;220VAC電源由附近電源提供。

現場儀表信號采集及傳輸裝置內設置1只220VAC微型斷路器，若干只24VDC微型斷路器;用于接通、分斷電源回路[3]。

現場儀表信號采集及傳輸裝置功能模塊原理圖如下：

3結束語

以上介紹的現場儀表信號采集及傳輸的方法已在某水泥廠實施，系統運行正常。新的現場儀表信號采集及傳輸方法，既解決了遠距離信號的傳輸問題，提高了信號抗干擾能力，與傳統方式相比又減少了大量電纜等材料，降低了施工及安裝難度。

參考文獻

[1] 厲玉鳴.化工儀表及自動化[M].（第六版）.北京：化學工業出版社，1999：215.

[2] 張玉蓮.傳感器與自動檢測技術[M].（第3版）.北京：機械工業出版社，2007：97.

[3] 水泥工廠設計規范：GB 50295-2016[S].北京：中國計劃出版社，2016.