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1、2022年-2023年建筑工程管理行业文档 齐鲁斌创作可燃气体报警器项目-PAC应用Date: 1/26/2009 摘要：某炼油厂罐区可燃气体报警器采用二次表进行报警，但仪表信号线距离长，线间干扰大，使得二次表误报，报警系统无法正常使用。本文着重介绍了对于仪表专业常遇到的线间干扰的故障处理方案，为排除故障提供了新的解决方式，即改用PAC来转换信号，排除干扰。关键字： 信号干扰，PAC系统 ，抗干扰，改造引言GDS（有毒有害气体检测系统）包括可燃气体报警器和硫化氢报警器等，是保障人身安全的安全设备，在工厂里起着举足轻重的作用。目前多采用二次表-报警器进行报警显示。某罐区有可燃气体报警器10台，硫
2、化氢（H2S）报警器10台，由于导线距离长，且采用的是24芯电缆，在线间形成电容性积累电荷，造成信号干扰，使报警器的二次表因受干扰频繁产生错报，无法正常使用。由于罐区覆盖面积大，所以信号导线多且杂，而且与220V仪表供电线敷设在同一槽线盒。其中距离较远的几十台报警器的二次表因而受干扰产生错报，具体有两种表现形式：一是频繁产生误报，即一次表指示不超标，但二次表出现高报；二是联报，即一台一次表测得高报信号，却引起多台二次表显示高报，干扰了正常的生产。 可燃气体报警器的信号线不是屏蔽导线，且没有为它单独敷设槽线盒，是导致问题的根本原因。由于现场不能准确判定干扰源，全部更换导线工程量大，投资高。如下图
3、所示：图1报警器干扰系统结构示意图但是，全部更换导线浪费大，工程量大，且罐区现场动火危险性高。因此需要摸索一套工程量小的修补方案来解决问题，保护前期投资。 1、改造方案选择方案一：全部更换受干扰的信号线。重新布槽线盒，更换多线电缆为三芯电缆，每块一次表单独一根电缆。方案二：离现场150米处有一间消防泵房，将20台表的信号线引到泵房，在泵房内安装一台PAC，转换为数字信号集中传送到主操作室，泵房到主操作室只需要拉一根光缆，形成现场数字通讯系统。费用概算如下表：名称数量单价合计工控机1台1.5万1.5万4芯电缆20X150米5.4元1.62万敷设槽线盒150米隔爆箱1个控制器1台1万1万现场机柜1
4、台0.8万0.8万光缆580米18元1.044万元光电转换器2个0.2万04万人工费4万合计9万元评估：因为光缆不怕电磁干扰，所以不受线间干扰影响也能解决问题。但泵房环境对PAC提出严格安装条件：出于安全考虑，必须要将数采控制器和卡件置于隔爆箱内。但密封的隔爆箱散热性能差，夏季高温可能会超出PAC的工作温度范围。方案三：以上两种改造方案都需要更换电缆，所使用的信号都必须经过二次表转换，且显示为接点信号，不易观察具体报警值，很不直观。因此，更换一次表为能输出420mA电流信号的模拟表，20台共花费14万元。同时，不用二次表显示，模拟信号直接通过原24芯电缆进入主操作室，接入PAC中，用工控机作为
5、上位机显示数据。由于电流信号抗干扰性比接信号强，再加上数采控制器的滤波抗干扰特性，应该能解决信号干扰问题。评估：此方案避免更换电缆的巨大工作量，而且从质的方面升级了系统，大大提高了测量的可靠性和自动化水平。但投资较大。方案四：更换一次表为能输出420mA电流信号的三线制模拟表，仍用原24芯电缆。由于每台一次表由四线改为三线，则可将空余出来的一根电缆线作为屏蔽线进行接地处理，让其不要产生多余的电荷从而造成干扰。另外，在主操作室加装1台20A直流稳压电源来给一次表供电，增大了供电功率，进一步提高了稳定性。费用概算如下表：名称数量单价合计工控机1台1.5万1.5万控制器1台1万1万稳压电源1个0.2
6、万02万1.5万合计4.2万元评估：此实施方案不用二次表作为显示设备，节省费用20X0.4万=8万元。2、方案验证综合分析认为，方案四最佳。这套方案不但完全利用了现有的电缆线，还把信号的质量全面提高了，更重要的是这个方案是节省钱的（8-4.2=3.8万元）。但其有效性需要实验证明。如果方案四不理想，那方案三同样也不适用。如果方案四失败，考虑验证方案二，但要解决PAC的防爆问题，用隔爆箱则带来散热问题。其它三种方案都无法解决问题时，就只有按方案一实施改造。21、方案四系统配置PAC的硬件选用研华公司的PAC控制器ADAM-5550KW，模拟量采集比较多，此系统在我厂已有多套应用，以其运行稳定成为
7、我们的首选产品。也因为这台控制器的处理能力比较强，为将来罐区所有的仪表（包括油位、温度、流量等计量值）改造也做好了系统容量的准备。由于监控需要人机界面（HMI）软件选用开物2000，这是一套国产软件，在石化行业有较多应用，在我厂也有多套在用，它有专门针对ADAM-5550KW控制器开发的驱动程序。因为研华公司的ADAM-5550KW控制器运行的是WinCE操作系统，所以这次系统改造中我们暂时还是采用一台研华工控机来运行开物2000的组态软件。待以后有时间时再将组态软件移植到控制器中运行，直接接显示器就可以了。这样能省掉一台工控机的费用。1、PAC简介 PAC (Programmable Aut
8、omation lController，可编程自动化控制器) ，是由ARC咨询集团的高级研究员Craig Resnick提出的，定义如下: 具有多重领域的功能，支持在单一平台里包含逻辑、运动、驱动和过程控制等至少两种以上的功能。 单一开发平台上整合多规程的软件功能如HMI及软逻辑, 使用通用标签和单一的数据库来访问所有的参数和功能。 软件工具所设计出的处理流程能跨越多台机器和过程控制处单元, 实现包含运动控制及过程控制的处程序。 开放式、模块化构架，能涵盖工业应用中从工厂的机器设备到过程控制的操作单元的需求。 采用公认的网络接口标准及语言，允许同供货商之设备能在网络上交换资料。使用软逻辑PAC
9、控制器的优点：1、强大的PC-BASED 功能： 大容量的存储能力 众多方便、灵活的通讯端口 强大的浮点、数学运算能力 复杂的控制算法（模糊控制） 强大的软件功能，方便增加功能库 内嵌的低成本以太网2、编程软件： 多任务架构 国际通用编程标准IEC61131-3， 同时支持五种语言编程：梯形图、功能块、ST、IL、SFC等， 编程快速上手，无扰切换PAC软逻辑控制器ADAM-5550KW CPU AMDGeode GX533(GX2) I/O 能力8槽 LED 指示灯电源、CPU 和通讯 内存128 MB DDR SDRAM，带 512KB电池备份 1xCompactFlash 卡（内部） 操
10、作系统Windows CE 5.0 实时时钟有 看门狗定时器有 通讯协议Modbus/RTU 和 Modbus/TCP 最多节点数32 媒体带RJ-45接口的2X 以太网接口 传输速率10M/100M bps (10/100 Base-T)系统部件功能描述备注ADAM-5550KW控制器ADAM-5017AI卡8点模拟量输入，接入一次表4-20mA电流信号研华610H工控机SIEMENS24V直流稳压电源现场信号直接连接到AI卡ADAM-5017的端子上，用ADAM-5550KW采集到信号值并进行处理后，将数据放入MODBUS存储区；采用MODBUSTCP协议传至工控机，再由开物2000软件完
11、成图形显示。对ADAM-5550KW编程采用KW-Multiprog开发工具进行PLC程序的编写，硬件配置简单明了，如下所示：图2改造后的报警器系统结构示意图2.2、方案四应用效果这套方案通过采用PAC将现场一次表转换为数字信号集中传送到主操作室，构成数字抗干扰优势代替二次表完成报警功能。方案投用后，原有的强噪信号被有效抑制，干扰幅度不超过0.3%，完全削除了误报现象，增强了系统的可靠性。而且计算机系统比二次表的优势是，数据显示直观精确，并有历史记录功能，受到工艺操作人员的普遍欢迎。工控机作为显示设备，可以接收更多的数据，为将来的仪表扩建提供了宽裕的硬件平台。工控机的数字量可通过网络将可燃气和
12、硫化氢含量值上传到实时数据库中。由此，我们认为方案4，完全满足了我们的要求，是最佳方案。所以就不再验证其它方案了。至此，我们圆满地解决了问题。3、小结通过运行最新的高科技含量的计算机和控制设备，只用了少量的投资，就将原有的30万元的设备盘活了，并从本质上提高了应用效果。而且把改造所需的工程量减到最低。此项目的成功实施，得到以下经验：1、对于仪表专业常遇到的线间干扰的故障处理，提供了新的解决方式，即改用PAC来转换信号，排除干扰。PAC（包括本项目所使用的研华公司的ADAM-5550KW）在信号采集过程中的滤噪功能相当有效，对解决现场干扰提供了避免浪费的修正手段。2、计算机显示技术替代二次表显示是科技进步的必然趋势。工业控制用的计算机可靠性极高，不但处理能力强大，显示形式灵活直观，并且提供对外的实时数据接口。这使控制水平有了质的飞跃。3、本项目中搭建起来的PAC硬软件系统是一个容量很大的平台，可满足将来罐区所有的仪表（包括油位、温度、流量等计量值）改造的需要。为罐区自动化水平的提升作了准备。