從信號細化分類角度分析儀表回路調試常見問題

楊濤(中海石油氣電集團有限責任公司，北京 100028)

從信號細化分類角度分析儀表回路調試常見問題

楊濤(中海石油氣電集團有限責任公司，北京 100028)

在工業自動化控制中，為了對裝置工藝參數進行有效控制，必須對現場工藝參數通過測量儀表轉換為電信號送入DCS信號采集卡件，卡件做相應處理后送入控制器，控制器按既有控制方案將相應控制信號輸出到現場執行元件，從而改變被控對象參數以達到控制目的。筆者以近年來在LNG接收站項目儀表調試工程經驗從儀表信號細化分類的角度進行簡要論述分析。

儀表信號分類;儀表調試;回路測試

1 傳統儀表信號分類

①模擬量輸人信號(AI點) 此類多為現場變送器、溫度點、閥的位置反饋信號、特殊儀表指示(軸位移、軸振動和轉速)等。②開關量輸入信號(DI點) 此類多為現場各種壓力、流量、液位、溫度開關，或電氣來的繼電器接點，或控制閥的限位開關及按鈕信號。③模擬量輸出信號(AO點) 此類多為去現場調節閥、調速器的電信號。④開關量輸出信號(DO點) 此類多為去現場電磁閥、電氣繼電器接點和報警的控制信號。

2 適用于儀表調試工程的儀表信號分類的細化

結合近年自動化儀表的主流信號制式，筆者認為，對于傳統意義上的AI，DI，DO三大類儀表信號，可進行如表1所示的細化分類，以適應現場儀表回路調試過程中信號分析需要。

表1

(1)無源AI信號 無源AI信號是當前化工自動化檢測儀表中最為常見的一類信號制式，即兩線制變送器類儀表，如壓力變送器、溫度變送器等。所謂兩線制即現場變送器與控制室儀表之間的信號聯絡即供電僅用兩根導線，這兩根導線既是電源線又是信號線。兩線制變送器屬于DDZ-III型單元組合儀表，并采用國際電工委員會(IEC)規定的如下信號系統：現場儀表與控制室儀表之間信號傳輸采用4-20mA，控制系統儀表之間聯絡信號采用1-5VDC，即采用電流傳輸、電壓接收的信號系統。

(2)有源隔離AI信號 有源隔離AI信號制式最常見的為四線制變送器，其電源供電和信號傳輸采用完全隔離的兩個回路，供電電壓大多為220VAC或24VDC，輸出信號為4-20mA或0-10mA。在四線制變送器中，其信號輸出可視為一個輸出可變的電流源，因此該類信號又常稱為有源4-20mA信號。

(3)三線制AI信號 三線制AI信號對應使用的變送器為三線制變送器，所謂三線制就是變送器的電源正端用1根線，信號輸出正端用一根線，電源負端和信號負端共用一根線，其供電電源大多為24VDC(必須為直流電壓，此為實現三線制的必要條件)，輸出信號常見為4-20mA。三線制變送器同樣出于儀表較大功率需求而出現，相比于四線制儀表，采用三線制有利于減小變送器的體積和重量、并提高抗干擾性能、簡化接線。

(4)無源AI信號和有源隔離AI信號、三線制AI信號應用場合的區別 無源AI信號制式由于采用供電電源和信號傳輸共用同一個回路的兩線制線路，其儀表的工作功率受限于信號電流的大小，不適用一些檢測功率較大的儀表。而以四線制變送器為典型代表的有源隔離AI信號儀表其功率則不受上述限制，適用于一些大功率檢測應用場合。

(5)干接點DI、NAMUR類DI、有源DI 干接點DI產生自干接點開關。干接點開關又稱無源開關，具有閉合和斷開兩種狀態，兩個接點之間沒有極性可以互換。常見的如繼電器輸出，液位開關等。有源DI產生自有源開關。有源開關具有有電和無電兩種狀態，兩個接點之間有極性，不能反接。干接點開關和有源開關常分別被稱之為干點(dry contact)和濕點(wet contact)。

(6)干接點DO和有源DO(本安DO，非本安DO) 干接點DO是由控制系統產生的具有閉合和斷開兩種狀態的輸出，又稱為無源DO，多用于報警信號的輸出。有源DO是由控制系統產生的具有有電和無電兩種狀態的輸出，多用于現場電磁閥開閉控制、動設備啟?？刂?。其中有源DO又可細分為本安型和非本安型。本安型DO在控制系統輸出端配置有安全柵，起到限壓限流作用。非本安型則為直接電壓輸出，常見的有24VDC和220VAC輸出。

3 儀表信號分類的細化應用于儀表調試過程中的幾個典型問題

(1)AI類信號 典型問題：某開關閥帶有閥門位置模擬量反饋裝置，該裝置產生一個4-20mA信號等比例模擬閥門開度，相當于兩線制變送器。調試過程中發現該閥門開度不能在DCS中正確顯示，信號通道顯示處于斷線狀態。檢查DCS機柜硬件圖紙發現該信號通道在信號接收端被設置成了有源4-20mA信號接收狀態，安全柵處未提供回路電源。將上述設置調整為兩線制變送器接法后信號恢復正常傳輸，通道正常。

(2)DO與DI類信號 典型問題：某開關閥閥門開反饋和關反饋不能在DCS畫面中正確顯示。查閱該閥門開關反饋機構資料確認其采用的是NAMUR型接近開關，而機柜側DI安全柵被設置成干接點輸入模式，調整安全柵的撥碼設置，將其設未NAMUR型輸入模式后信號顯示正常。

4 結語

儀表回路調試的本質就是一個信號匹配的問題，信號的發出端和接收端一定要按照相關的技術要求達成匹配才能正常工作。在進行儀表回路調試前，需對儀表廠家技術資料、DCS系統硬件圖紙、MCC硬件圖紙充分研讀，對信號匹配情況進行全面排查，做到問題早發現早處理，從而提高調試效率，保障調試進度以及設備安全。

[1]陳宗保.工業自動化儀表[J].北京：中國電力出版社，2011：393.