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基于工业调节器的压力监测报警装置的设计

来源:上海上仪公司作者:上海上仪公司

本文介绍一种基于工业调节器的管道压力监测装置的设计实例,解决管道系统超压造成爆管或损坏,系统不自带压力监测的的情况下,需要实时记录管道中介质压力,采集相关的数据用于设置系统的控制参数或进行失效原因分析,以便相关技术人员采取措施解决具体实际的问题。

0引言

某企业的一套管道系统的泵单元偶发性出现破裂的情况,原管道系统的泵阀控制柜单元只能对管道压力实现实时显示功能,没有记录功能,泵单元破裂的原因由于缺少实时记录的数据,是不是超压或其它原因造成管道破裂无可用的压力记录进行原因分析,企业更换两次管道后,需要找出问题的根本原因并解决问题。采取必要的措施采集管道压力的实时数据。为了方便采集系统的压力用于分析并确认爆管原因,设计该简易压力监测报警单元,针对系统的压力实时监测并记录相关的数据,分析爆管的原因并基于原因解决爆管问题。该压力监测记录单元还可以延伸其功能,根据客户的需求,只要更换其传感器单元,可以用于监测系统温度并实时记录实测的数据。

1系统控制柜组成及工作原理

考虑到客户的控制系统比较老旧,无压力监测自动记录功能,而且在原系统上直接扩展也没有条件。因此,单好设计一个带记录功能的压力监测控制柜,使用方便,要求简单,只需要管道上接入压力传感器的位置并提供220V的电源即可。

1.1控制柜组成

本设计采用如下技术方案:这种管道压力监测报警装置,主要由控制柜组成,控制柜包括柜体和安装在柜体内部的电源、微型断路器F、两个压力变送器、三个中间继电器、多个辅助接头和人工智能控制器/工业调节器;柜体的前面设有操作面板、复位按钮S1和报警指示灯P1;人工智能控制器/工业调节器是整个装置的处理器,包括接线端子,接线端子含有二十个端子接口,端子接口如图3所示;接线端子在操作面板的正后方;柜体安装示意图如图1所示。

控制柜安装示意图

1.2工作原理

电路设计如图2示。

电路原理图

智能工业控制器是整个系统的处理器和核心,220V输入电源经微型断路器控制输入电源的通断。被监测信号的输入为压力传感器信号,选用两压力传感器接入到17/18/19端子,其中17为公共端子,压力变送器端子自带24V电源的馈电,无需外接直流电源。5/7;8/10端口为输智能工业控制器端子出端口,输出为无源开关信号,无源开关常开状态,分别控制中继KA1/KA2高低限报警继电器的通断电。

高限报警,当系统压力超过设定值时,无源开关接通。220V电源接通中间继电器KA1,KA1接通使辅助触头5-9接通,5-9接通使中继KA3得电,中继KA3运作使面板上的操作指示灯P1亮,同时无纸记录仪内部记录报警一次。当系统压力降到报警值以内时,按复位按钮S1,KA3失电,报警指示灯灭。

低限报警,当系统压力低于设定值时,无源开关接通。220V电源接通中间继电器KA2,KA2接通使辅助触头5-9接通,5-9接通使中继KA3得电,中继KA3运作使面板上的操作指示灯P1亮,同时无纸记录仪内部记录报警一次。当系统压力高于报警值以内时,按复位按钮S1,KA3失电,报警指示灯灭。

操作面板输出压力实时监测数据,可以经USB接口导出到U盘中。仪表内置WEB服务器且具备以太网接口,可以通过以太网接口使用www浏览器对仪表进行远程监视及操作。

功能扩展:11/12/13;14/15/16;17/18/19为三组压力传感器输入通道,每组通道能与二个压力传感器压力变送器MBS1900-2411-A1AB04连接监测两个压力信号,一共能同时监测6个不同的压力信号。5/6/7;8/9/10为输出接口,均输出无源开关信号,做为高低设定值输出的报警输出,当系统压力恢复到设定值时,按下复位按钮,指示灯灭。该人工智能工业控制器还有能用于温度监控作记录,稳定用温度模块和温度传感器就可以实际对温度进行监控和记录。

该控制柜能针对客户要求,在客户管道或容器设备上接入压力传感器传感器,采集压力转换为4-20mA的信号,系统将采集的信号进行连续记录并保存如图4。

2应用场合及优点

2.1应用场合

管道系统超压造成爆管或损坏,系统不自带压力监测的的情况下,通过接入该监测系统进行系统压力的监测和记录。管道内的介质需要恒压或控制在某一个压力区间内不可控时,而管道系统自身没有这些数据的记录功能,可以通过接入该监测报警系统采集数据,根据采集的数据分析和界定压力不可控的原因。

2.2优点

该单元结构简单,用户只要提供220V的电源,被监测的管道或容器上有传感器接口;适用性强,压力参数单智能工业控制器端子好和综合监测,可以根据客户要求,延伸选择测温模块和温度传感器,方便扩展功能;硬件设计可靠,整机低功耗;双CPU处理模式,一个ARM芯片用于处理图形人机操作界面及数据记录功能;好立的单片机CPU用于保证控制及采样实时性,满足严格的工业现场要求;通过4kV群脉冲抗干扰测试。优异的抗干扰性能,使用高性能的元器件,大大降低通道间的干扰。丰富的数据记录功能,仪表带数据记录功能可以显示实时趋势、光柱及历史趋势,并提供报表形式的记录数据及报警记录功能。拥有150M的存储空间。存储的数据不仅可以在仪表液晶屏上以曲线和数值进行回放,也可以通过U盘导出在电脑上做进一步分析处理。以太网接口实现远程监控,无纸记录仪内置WEB服务器且具备以太网接口,可以通过以太网接口使用www浏览器对仪表进行远程监视及操作。

仪表自身具有5个模块插座,具备多分度输入、调节,报警、通讯、记录等功能。可按客户要求进行模块扩展和画面组态。当仪表自带模块组合达不到客户需求时,还可以通过扩展口连接各种型号的温控器模块、开关量I/O模块或PLC等,非常多可以集成组态多达数十路的测量及控制回路。

3结束语

这套系统可用于客户需要针对流体管道或容器内的压力进行检测和记录。系统有三大功能:①连续监测介质的压力,客户可用根据获得的数据分析介质压力的稳定性,从而了解整个系统的运行状况是否良好,或评估整个系统的稳定性。②能输出报警信息,用户可以根据自己的要求,设定压力的基准数据,当压力超过该值时,系统会报警并记录报警信息。

通过引进该系统,客户能尽快找到系统压力波动是造成破管的原因,并针对实时记录的数据查到压力波动的原因,从根本上解决系统压力不稳定的问题。