壓力變送器應用于PLC和DCS控制系統的方法

中圖分類號:TU991.36　文獻標識碼:B　文章編號：1007-6921(2009)11-0100-02

在工業現代化發達的今天，壓力變送器在工業控制系統中扮演著重要的角色，不僅實現了控制畫面上體現系統的壓力，而且也參與嚴重的邏輯計算和參數報警功能。對于壓力變送器在工業控制中的設計和使用不外乎兩種方式：一種內供電模式，即控制系統要給壓力變送器提供24VDC電源，同時也接受壓力變送器供給它的4～20mADC信號；另一種是外供電模式，即控制系統不需要變送器提供24VDC電源給它，控制系統只接受壓力變送器給它的4～20mADC信號。di一種內供電模式通常設計為兩線制方式，是大家zui熟悉，使用頻率zui高的一種模式。第二種方式我們使用的相對較少，大部分同志不太熟悉，而且本文提到的壓力變送器的妙用 是基于第二種用法基礎上再加上筆者個人試驗并成功運用的經驗之談，希望給同行朋友們帶 來裨益，同時也起到拋磚引玉的功效。

一、工藝介紹

內蒙古京科發電有限公司的控制系統采用全廠一體化DCS控制系統（機、爐、 電、輔機及廠外附屬系統），堪稱國內di一家真正意義上主、輔一體化控制系統，控制系統采用和利時MACSV系統。由于在設計初期考慮失誤，忘記將生活水變頻器的控制系統納入輔網DCS控制系統，后用一套西門子200系列PLC，配用紹興中儀ZY3051壓力變送器，用以實現生活水變頻器的自動控制。而在輔網DCS上實現了按設備控制的功能(將生活水變頻器控制系統按照設備進行控制)，即DCS只負責對生活水變頻器的啟、停控制，其他功能完全由PLC按照自己的內部邏輯進行控制。DCS與PLC之間通過6對（變頻器啟動指令DO,變頻器停止指令DO,變頻器運行狀態DI, 變頻器停止狀態DI，變頻器故障DI，變頻器遠方/就地狀態DI）硬接線聯系起來，完成對生活用水變頻的控制。

生活水變頻控制采用一拖二方式（一臺變頻器同時帶兩臺生活水泵），通過泵的出口母管壓力來實現泵的工頻/變頻切換，正常工作時一臺泵運行以滿足生活用水，保持供水母管壓力維持在0.4MPa左右，當用水量增大時，母管壓力降低，運行泵的頻率逐步增加，當達到工頻后仍不能滿足系統要求時，該泵將保持工頻運行，同時另一臺泵啟動，且頻率逐步增大以維持系統壓力，當穩定后系統將按照一臺工頻，一臺變頻運行。如果用水量下降，先停掉變頻運行的泵，工頻運行的泵由工頻轉向變頻運行，使出口母管壓力穩定在0.4MPa左右。通過上述說明可知，母管出口壓力對整套系統的安全、穩定運行起著關鍵性的作用。但是，我們的系統是按照無人值守方式設置，在控制室的值班員是根本不知道就地設備的運行情況 的。如何用簡潔的方法讓值班員一清二楚得知就地設備的運行情況是我們面臨的標題。

二、設計系統

經過反復琢磨、大膽試驗，終于用zui少的設備、zui優化的方法實現了上述面臨的困難。

母管壓力是變頻器控制系統（PLC）的核心，必須保證其主導地位，故將出口母管壓力變送器設計在PLC控制系統中，由PLC提供24VDC電源，同時也接受變送器供給它的4～20mADC信號（內供電兩線制工作模式）。同時將該壓力變送器的4～20mADC信號引入DCS系統，作為供水系統壓力監視點實現了在DCS畫面上監視功能，做到了一臺壓力變送器在兩個系統（PLC系統 、DCS系統）中同時使用的創舉。同時又用了RS485的zui簡單通訊方式實現了PLC與DCS系統通訊功能，只監視泵的運行情況（工頻/變頻運行，一臺泵運行或兩臺泵運行），同時操作員在控制室通過監視供水壓力，得知泵的實際情況，達到了預期目標。接線原理圖如下：

壓力變送器接線原理圖

三、實現原理

PLC系統提供24VDC電源，同時接受變送器供給它的4～20mADC信號作為控制變頻水泵運行的信號，同時整個回路的4～20mADC信號也送往DCS作為壓力源，監視泵的實際運行情況。對DCS系統來說，接受4～20mADC信號，相等于自身的外供電模式工作。綜合起來看，上述系統相等于PLC作為供電電源，壓力變送器和DCS相等于兩個電阻的串聯，整個回路電阻相等于增大，而回路的電流有所減小。但經過我的現場測試與計算，變送器的供電電壓完全滿足其要求，整個回路電流減小后，使經過PLC與DCS的電流減小（但均能滿足PLC與DCS的要求），降低卡件的發熱量，更有利于卡件的正常工作。

DCS的電流信號接線端子有四個端子，如果需要內供電方式，則接An和Bn；如果只接受4～20mADC信號，就接Cn和Dn兩端，而我們在此只需Cn與變送器的24V+相接，Dn與PLC的24V—相接即可（即將DCS的Cn和Dn串接在回路中）。DCS的接線端子原理圖如下：

壓力變送器與DCS的接線端子原理圖

四、總結

該系統于2008年10月12日投運以來，運行情況良好。筆者覺得這種做法值得推廣。用傳統的方法是每個系統用一臺壓力變送器單獨由各自的系統通過內供電模式實現，而該方法僅用一臺壓力變送器巧妙地實現上述功能，而且對系統優化、節省投資和減少維護也是值得提倡。經過測算，該系統降低造價近一萬元，因為一臺羅斯蒙特變送器的市場價為5000元左右，從就地到DCS機柜的電纜大約需200m，約1000元，加上在管道上開取樣空、焊儀表管座、儀表閥門等的費用近3000多元。