压力变送器应用于PLC和DCS控制系统的方法

中图分类号:TU991.36　文献标识码:B　文章编号：1007-6921(2009)11-0100-02

在工业现代化发达的今天，压力变送器在工业控制系统中扮演着重要的角色，不仅实现了控制画面上体现系统的压力，而且也参与严重的逻辑计算和参数报警功能。对于压力变送器在工业控制中的设计和使用不外乎两种方式：一种内供电模式，即控制系统要给压力变送器提供24VDC电源，同时也接受压力变送器供给它的4～20mADC信号；另一种是外供电模式，即控制系统不需要变送器提供24VDC电源给它，控制系统只接受压力变送器给它的4～20mADC信号。di一种内供电模式通常设计为两线制方式，是大家zui熟悉，使用频率zui高的一种模式。第二种方式我们使用的相对较少，大部分同志不太熟悉，而且本文提到的压力变送器的妙用 是基于第二种用法基础上再加上笔者个人试验并成功运用的经验之谈，希望给同行朋友们带 来裨益，同时也起到抛砖引玉的功效。

一、工艺介绍

内蒙古京科发电有限公司的控制系统采用全厂一体化DCS控制系统（机、炉、 电、辅机及厂外附属系统），堪称国内di一家真正意义上主、辅一体化控制系统，控制系统采用和利时MACSV系统。由于在设计初期考虑失误，忘记将生活水变频器的控制系统纳入辅网DCS控制系统，后用一套西门子200系列PLC，配用绍兴中仪ZY3051压力变送器，用以实现生活水变频器的自动控制。而在辅网DCS上实现了按设备控制的功能(将生活水变频器控制系统按照设备进行控制)，即DCS只负责对生活水变频器的启、停控制，其他功能完全由PLC按照自己的内部逻辑进行控制。DCS与PLC之间通过6对（变频器启动指令DO,变频器停止指令DO,变频器运行状态DI, 变频器停止状态DI，变频器故障DI，变频器远方/就地状态DI）硬接线联系起来，完成对生活用水变频的控制。

生活水变频控制采用一拖二方式（一台变频器同时带两台生活水泵），通过泵的出口母管压力来实现泵的工频/变频切换，正常工作时一台泵运行以满足生活用水，保持供水母管压力维持在0.4MPa左右，当用水量增大时，母管压力降低，运行泵的频率逐步增加，当达到工频后仍不能满足系统要求时，该泵将保持工频运行，同时另一台泵启动，且频率逐步增大以维持系统压力，当稳定后系统将按照一台工频，一台变频运行。如果用水量下降，先停掉变频运行的泵，工频运行的泵由工频转向变频运行，使出口母管压力稳定在0.4MPa左右。通过上述说明可知，母管出口压力对整套系统的安全、稳定运行起着关键性的作用。但是，我们的系统是按照无人值守方式设置，在控制室的值班员是根本不知道就地设备的运行情况 的。如何用简洁的方法让值班员一清二楚得知就地设备的运行情况是我们面临的标题。

二、设计系统

经过反复琢磨、大胆试验，终于用zui少的设备、zui优化的方法实现了上述面临的困难。

母管压力是变频器控制系统（PLC）的核心，必须保证其主导地位，故将出口母管压力变送器设计在PLC控制系统中，由PLC提供24VDC电源，同时也接受变送器供给它的4～20mADC信号（内供电两线制工作模式）。同时将该压力变送器的4～20mADC信号引入DCS系统，作为供水系统压力监视点实现了在DCS画面上监视功能，做到了一台压力变送器在两个系统（PLC系统 、DCS系统）中同时使用的创举。同时又用了RS485的zui简单通讯方式实现了PLC与DCS系统通讯功能，只监视泵的运行情况（工频/变频运行，一台泵运行或两台泵运行），同时操作员在控制室通过监视供水压力，得知泵的实际情况，达到了预期目标。接线原理图如下：

压力变送器接线原理图

三、实现原理

PLC系统提供24VDC电源，同时接受变送器供给它的4～20mADC信号作为控制变频水泵运行的信号，同时整个回路的4～20mADC信号也送往DCS作为压力源，监视泵的实际运行情况。对DCS系统来说，接受4～20mADC信号，相等于自身的外供电模式工作。综合起来看，上述系统相等于PLC作为供电电源，压力变送器和DCS相等于两个电阻的串联，整个回路电阻相等于增大，而回路的电流有所减小。但经过我的现场测试与计算，变送器的供电电压完全满足其要求，整个回路电流减小后，使经过PLC与DCS的电流减小（但均能满足PLC与DCS的要求），降低卡件的发热量，更有利于卡件的正常工作。

DCS的电流信号接线端子有四个端子，如果需要内供电方式，则接An和Bn；如果只接受4～20mADC信号，就接Cn和Dn两端，而我们在此只需Cn与变送器的24V+相接，Dn与PLC的24V—相接即可（即将DCS的Cn和Dn串接在回路中）。DCS的接线端子原理图如下：

压力变送器与DCS的接线端子原理图

四、总结

该系统于2008年10月12日投运以来，运行情况良好。笔者觉得这种做法值得推广。用传统的方法是每个系统用一台压力变送器单独由各自的系统通过内供电模式实现，而该方法仅用一台压力变送器巧妙地实现上述功能，而且对系统优化、节省投资和减少维护也是值得提倡。经过测算，该系统降低造价近一万元，因为一台罗斯蒙特变送器的市场价为5000元左右，从就地到DCS机柜的电缆大约需200m，约1000元，加上在管道上开取样空、焊仪表管座、仪表阀门等的费用近3000多元。