水泥厂现场仪表信号采集及传输的方法研究

周湘

摘 要 水泥新型生产线现场仪表有很多，包括温度、压力、流量、振动等多种信号，仪表信号至DCS系统现场控制站传统的做法是采用点对点的传输方式;随着工厂智能化的发展需要，现场需安装更多的仪表，需要的电缆将越来越多;同时现场环境越来越复杂，线路容易受到干扰;另外，远距离的仪表信号传输存在衰减。通过采用现场仪表至DCS系统现场控制柜的信号由传统的模拟量信号变为Profibus-DP或光缆传输的方式，解决远距离信号的传输问题，提高信号的抗干扰能力;同时使信号采集及传输系统相对简单，减少现场仪表至DCS系统现场控制柜的大量电缆，从而降低工程投资。

关键词 现场仪表;信号采集;信号传输

概述

目前，水泥新型生产线一般采用DCS控制系统，过程仪表（包括温度、压力等）信号至DCS系统现场控制站采用点对点的传输方式（一个仪表测点采用一根电缆）;随着工厂智能化的发展需要，现场需安装更多的仪表，对于已投产生产线来说，若采用传统的方式进行信号采集及传输，意味着需要更多的电缆，由于现场环境越来越复杂，一方面线路容易受到干扰，部分远距离信号传输在衰减，另一方面施工安装难度也非常大;因此，需寻求一种新的方式来解决这一问题。

1现场仪表信号采集及传输系统网络结构

仪表信号采集及传输的方式很多，根据水泥生产线的特点，可在车间现场设置信号采集及传输装置，采集现场仪表信号，通过Profibus-DP总线或光缆传将信号送至上级现场仪表信号采集及传输装置或者DCS控制站[1]。信号采集系统总网络结构示意图、信号采集系统区域网络结构示意图如下：

2现场仪表信号采集及传输装置

现场仪表信号采集及传输装置主要包括三个部分，一部分为信号采集处理、传输，包括智能多通道数据采集器（模拟量信号采集器、温度信号采集器、开关量信号采集器）、HUB中继器、Profibus-DP集线器、OLM等，一部分为供电系统，包括电源模块，断路器等，一部分为箱体、接线端子等[2]。

现场仪表信号采集及传输装置安装在现场（生产车间），靠近现场仪表安装，根据现场环境设置相应的防护等级。

现场仪表信号采集及传输装置内可根据实际需要装设一定数量的智能多通道模拟量信号数据采集器、智能多通道温度信号数据采集器、智能多通道开关量信号数据采集器;现场模拟量信号仪表通过电缆接入本装置模拟量信号数据采集器，现场温度信号仪表通过电缆接入本装置温度信号数据采集器，现场开关量信号仪表通过电缆接入本装置开关量信号数据采集器;数据采集器为Profibus-DP输出。

本场仪表信号采集及传输装置内可根据Profibus-DP网络结构及需要设置总线HUB中继器，供远距离现场仪表信号采集及传输的系统和装置Profibus-DP总線接入，延长Profibus-DP总线的传输距离;若不需要，本装置可不装HUB中继器。

现场仪表信号采集及传输装置内可根据Profibus-DP网络结构及需要设置Profibus-DP集线器，供多条Profibus-DP总线接入，实现Profibus网络星形结构，方便布线。若不需要，本装置可不装Profibus-DP集线器。

现场仪表信号采集及传输装置内可根据Profibus-DP总线的传输距离设置OLM（光纤链接模块），将电缆转换为光缆通讯，进一步提高传输距离。若本装置安装位置距离上级现场仪表信号采集及传输的系统和装置或DCS控制站较近，本装置可不装OLM（光纤链接模块）。

现场仪表信号采集及传输和装置内设置24VDC供电模块，将220VAC电源转换为24VDC，为数据采集器、HUB中继器、Profibus-DP集线器、OLM供电;220VAC电源由附近电源提供。

现场仪表信号采集及传输装置内设置1只220VAC微型断路器，若干只24VDC微型断路器;用于接通、分断电源回路[3]。

现场仪表信号采集及传输装置功能模块原理图如下：

3结束语

以上介绍的现场仪表信号采集及传输的方法已在某水泥厂实施，系统运行正常。新的现场仪表信号采集及传输方法，既解决了远距离信号的传输问题，提高了信号抗干扰能力，与传统方式相比又减少了大量电缆等材料，降低了施工及安装难度。

参考文献

[1] 厉玉鸣.化工仪表及自动化[M].（第六版）.北京：化学工业出版社，1999：215.

[2] 张玉莲.传感器与自动检测技术[M].（第3版）.北京：机械工业出版社，2007：97.

[3] 水泥工厂设计规范：GB 50295-2016[S].北京：中国计划出版社，2016.