从信号细化分类角度分析仪表回路调试常见问题

杨涛(中海石油气电集团有限责任公司，北京 100028)

从信号细化分类角度分析仪表回路调试常见问题

杨涛(中海石油气电集团有限责任公司，北京 100028)

在工业自动化控制中，为了对装置工艺参数进行有效控制，必须对现场工艺参数通过测量仪表转换为电信号送入DCS信号采集卡件，卡件做相应处理后送入控制器，控制器按既有控制方案将相应控制信号输出到现场执行元件，从而改变被控对象参数以达到控制目的。笔者以近年来在LNG接收站项目仪表调试工程经验从仪表信号细化分类的角度进行简要论述分析。

仪表信号分类;仪表调试;回路测试

1 传统仪表信号分类

①模拟量输人信号(AI点) 此类多为现场变送器、温度点、阀的位置反馈信号、特殊仪表指示(轴位移、轴振动和转速)等。②开关量输入信号(DI点) 此类多为现场各种压力、流量、液位、温度开关，或电气来的继电器接点，或控制阀的限位开关及按钮信号。③模拟量输出信号(AO点) 此类多为去现场调节阀、调速器的电信号。④开关量输出信号(DO点) 此类多为去现场电磁阀、电气继电器接点和报警的控制信号。

2 适用于仪表调试工程的仪表信号分类的细化

结合近年自动化仪表的主流信号制式，笔者认为，对于传统意义上的AI，DI，DO三大类仪表信号，可进行如表1所示的细化分类，以适应现场仪表回路调试过程中信号分析需要。

表1

(1)无源AI信号 无源AI信号是当前化工自动化检测仪表中最为常见的一类信号制式，即两线制变送器类仪表，如压力变送器、温度变送器等。所谓两线制即现场变送器与控制室仪表之间的信号联络即供电仅用两根导线，这两根导线既是电源线又是信号线。两线制变送器属于DDZ-III型单元组合仪表，并采用国际电工委员会(IEC)规定的如下信号系统：现场仪表与控制室仪表之间信号传输采用4-20mA，控制系统仪表之间联络信号采用1-5VDC，即采用电流传输、电压接收的信号系统。

(2)有源隔离AI信号 有源隔离AI信号制式最常见的为四线制变送器，其电源供电和信号传输采用完全隔离的两个回路，供电电压大多为220VAC或24VDC，输出信号为4-20mA或0-10mA。在四线制变送器中，其信号输出可视为一个输出可变的电流源，因此该类信号又常称为有源4-20mA信号。

(3)三线制AI信号 三线制AI信号对应使用的变送器为三线制变送器，所谓三线制就是变送器的电源正端用1根线，信号输出正端用一根线，电源负端和信号负端共用一根线，其供电电源大多为24VDC(必须为直流电压，此为实现三线制的必要条件)，输出信号常见为4-20mA。三线制变送器同样出于仪表较大功率需求而出现，相比于四线制仪表，采用三线制有利于减小变送器的体积和重量、并提高抗干扰性能、简化接线。

(4)无源AI信号和有源隔离AI信号、三线制AI信号应用场合的区别 无源AI信号制式由于采用供电电源和信号传输共用同一个回路的两线制线路，其仪表的工作功率受限于信号电流的大小，不适用一些检测功率较大的仪表。而以四线制变送器为典型代表的有源隔离AI信号仪表其功率则不受上述限制，适用于一些大功率检测应用场合。

(5)干接点DI、NAMUR类DI、有源DI 干接点DI产生自干接点开关。干接点开关又称无源开关，具有闭合和断开两种状态，两个接点之间没有极性可以互换。常见的如继电器输出，液位开关等。有源DI产生自有源开关。有源开关具有有电和无电两种状态，两个接点之间有极性，不能反接。干接点开关和有源开关常分别被称之为干点(dry contact)和湿点(wet contact)。

(6)干接点DO和有源DO(本安DO，非本安DO) 干接点DO是由控制系统产生的具有闭合和断开两种状态的输出，又称为无源DO，多用于报警信号的输出。有源DO是由控制系统产生的具有有电和无电两种状态的输出，多用于现场电磁阀开闭控制、动设备启停控制。其中有源DO又可细分为本安型和非本安型。本安型DO在控制系统输出端配置有安全栅，起到限压限流作用。非本安型则为直接电压输出，常见的有24VDC和220VAC输出。

3 仪表信号分类的细化应用于仪表调试过程中的几个典型问题

(1)AI类信号 典型问题：某开关阀带有阀门位置模拟量反馈装置，该装置产生一个4-20mA信号等比例模拟阀门开度，相当于两线制变送器。调试过程中发现该阀门开度不能在DCS中正确显示，信号通道显示处于断线状态。检查DCS机柜硬件图纸发现该信号通道在信号接收端被设置成了有源4-20mA信号接收状态，安全栅处未提供回路电源。将上述设置调整为两线制变送器接法后信号恢复正常传输，通道正常。

(2)DO与DI类信号 典型问题：某开关阀阀门开反馈和关反馈不能在DCS画面中正确显示。查阅该阀门开关反馈机构资料确认其采用的是NAMUR型接近开关，而机柜侧DI安全栅被设置成干接点输入模式，调整安全栅的拨码设置，将其设未NAMUR型输入模式后信号显示正常。

4 结语

仪表回路调试的本质就是一个信号匹配的问题，信号的发出端和接收端一定要按照相关的技术要求达成匹配才能正常工作。在进行仪表回路调试前，需对仪表厂家技术资料、DCS系统硬件图纸、MCC硬件图纸充分研读，对信号匹配情况进行全面排查，做到问题早发现早处理，从而提高调试效率，保障调试进度以及设备安全。

[1]陈宗保.工业自动化仪表[J].北京：中国电力出版社，2011：393.