炼油化工智能仪表的应用与选择

徐红芳

摘 要：现代仪表技术其实是多门学科的综合技术，包含了计算机、网络、通信、传感、智能、电子、材料等等技术。仪表技术的发展与其广泛的适用是分不开的，有需求才会激励人们去开发，并且仪表技术现在已经是一些商业竞争的主要筹码。文章主要探讨炼油化工智能仪表的应用与选择。

关键词：炼油化工；智能仪表；选择

现代仪表智能化其实是利用嵌入式技术，将仪表植入芯片或者是微处理器和集成电路然后连接上通信接口将芯片捕捉到的数据经过微处理器处理后直接显示出来或是实施相应的动作，所以这部分内容是多门学科的一个综合使用。借助这些技术我们可以对输入输出信号做一些非线性处理，能够给予压力和温度差的补偿，对测量数据的单位转换，检测故障等等功能，还能应对工业过程中的一些控制和特殊需要，一些高危控制系统被智能仪表取代，还能将其功能进行扩展。这类产品最终都会形成数字输出数据，将仪表的功能进行延伸和扩展，并且人可以通过终端来对仪表进行监测和控制，利用网络来进行传输，方便快捷。

1 智能仪表概述

第一代仪表是指针式，如各种弹性元件式的压力表。随着数字电路的发展，出现了数字仪表，如数字电压表、数字温度表。二十世纪八十年代以后，计算机得到广泛发展和应用，出现了内含微处理器的仪表，即仪表中含有一个单片计算机或微型机或GP-IB接口，这类仪表功能丰富又很灵巧，被称为智能仪表（Intelligent Instruments）[1]。

智能仪表并不是传统仪表与微处理器的简单结合。传统仪表是通过硬件电路来实现某一特定功能，要增加功能或改变量程就必须设计新的电路。而智能仪表把主要功能集中存放在ROM中，要改变仪表功能或量程只需重新设置一些参数即改变ROM中的软件内容。

AI系列仪表可在COMM位置安装S或S4型RS485通信接口模块，通过计算机可实现对仪表的各项操作及功能。注意每台仪表应设置不同的地址。仪表数量较多时，可用2台或多台计算机，各计算机之间再构成局部网络。用户如果希望自行开发组态软件，要获得通信协议时，可向仪表销售员免费索取。市售各种国产组态软件均支持AI仪表通信。

2 智能化仪表比以往的仪表更具有优越性

2.1 智能化仪表具有可记忆功能

目前微机的概念已经得到普及，在仪表设备的智能化实现过程中微机也成为了其重要技术，我们利用微机可以将更多的信息储存在仪表设备之内，让仪表设备不在只是单纯的显示作用，还能具有记忆功能。过去的仪表都是用逻辑电路和时序电路来进行对信息的存储，这些信息是没有记忆功能的。

2.2 智能化仪表具备计算功能

过去我们还没有发明智能化仪表的时候，我们对出局的处理都是利用电路的模拟算法来进行一些简单的运算，往往不会得到很精确的结果，并且模拟算法的适用性也不强。在智能仪表问世之后，借助其数字电路控制的方式，我们可以做出更加复杂的运算，得到的结果也更加的精确[2]。

2.3 智能化仪表具有可编程特性

数字电路比起逻辑电路来说更加的简洁，通过软件移植技术，我们在智能仪表内植入软件，这样简化了仪表电路，并且可以对其进行编程。

2.4 智能化仪表可处理数据和修正误差

智能化仪表还有一个优势就是可以对自身进行自检，以纠正误差，并且对于仪表获得的测量值和工程值能够方便的进行处理，有很强的抗干扰能力。

2.5 智能化仪表具有网络化功能

网络能够快捷便利的进行数据传输，智能仪表还融入了网络的功能，将仪表和计算机连接在一起，我们可以不触碰仪表就对其进行控制，这也使得智能仪表的使用范围更加广，所以前景和发展潜力都是非常的大的。

3 炼油化工智能仪表的应用与选择

3051C型智能压力变送器原理框图，它由传感组件和电子组件两大部分组成。电容传感器和温度传感器都设置于传感组件当做，主要是为了进行压力和温度差的补偿，过程压力通过隔离膜片和灌充液传送到电容电池的中央测量膜片，压力造成膜片的位移就是压差的数值，然后利用电容传感器对其进行补正，温度传感器则是用来修正温度变化引起的对测量结果的影响，而这个位移由它两侧的电容固定极检测出来。处于平静状态的时候，测量膜片和极板间是没有电容差的，如果发生改变那么就会形成电容差，然后将这个数值进行转换成电流信号。电子组件内部的微处理器会周期性的对其进行数据读取，经过内部计算之后对其进行补正，最后一路经D/A转换后以4～20mA信号输出，另一路经数字通信口与分散控制系统等进行数字通信。

（1）压力传感器（P）：测量被测介质的压力（或差压）。（2）温度传感器（T）：组装在传感组件内，用于补偿温度变化对测量结果的影响。（3）A/D转换器：将检测到的模拟信号转换为数字信号。（4）D/A转换器：将数字信号转换成模拟信号输出。（5）传感器组件存储器：传感器组件存储器内存有修正系数和传感器组件的有关信息。（6）电子组件存储器：电子组件存储器内存有变送器的量程值以及变送器的组态信息。（7）MP微处理器：它是智能变送器的核心部件，除协调变送器内部分部件执行预定操作外，还有线性化运算、调量程、工程单位转换、阻尼特性调整、故障诊断以及通信等功能。（8）D-I/O数字通信口：用来与控制系统进行通信的接口。（9）268组态器：它是以微处理器为基础的与智能压力变送器进行数字通信的接口装置，是一种新型的调试工具，利用它能在现场（或控制室）对3051C智能压力变送器进行调校、测试以及对程序组态的编制和修改等工作。（10）量程、零点调整：用于数字化调整时的刻度和零位调整。

霍尼威尔（Honeywell）公司生产的ST3000智能压力变送器原理框图，它由复合传感器和微处理器两个主要部分组成。复合传感器是将压力（或差压）、温度、静压三个传感器采用集成电路的扩散工艺生成在一片单晶硅片上，三个传感器的测量信号周期地读入微处理器，经综合运算处理，完成精确的压力计算，一路经D/A转换输出4～20mA信号，另一路经数字I/O与采用同一通信协议的控制系统进行数字通信。（1）静压传感器（Ps）：测量静压变化，以便对差压元件进行补偿，实现高精度测量。（2）Multip lexer多路调制器：对P、T、Ps输入的信号进行调整缓冲，并输到A/D。其余部分同3051C中的各部分。（3）电容式传感器具有精度高、重复性好、动态响应快，对温度和静压变化敏感度小等特点。扩散硅传感器具有制造方便，成本低的特点，但它对温度和静压的变化非常敏感，且为非线性关系，因此必须进行线性修正和补偿。

参考文献

[1]吴钦炜.工业仪表与控制装置的新进展[J].机电产品市场，2008（3）：120-122.

[2]张劲松，李歧强.混杂Petri网在流程工业生产物流建模中的应用[J].系统仿真学报，2006（10）：78-79.

[3]邹志云，桂新军.间歇化工过程先进控制技术的应用与发展评述[J].石油化工自动化，2009（1）：16-157.