摘要：本文介紹一種基于工業(yè)調節器的管道壓力監測裝置的設計實(shí)例，解決管道系統超壓造成爆管或損壞，系統不自帶壓力監測的的情況下，需要實(shí)時(shí)記錄管道中介質(zhì)壓力，采集相關(guān)的數據用于設置系統的控制參數或進(jìn)行失效原因分析，以便相關(guān)技術(shù)人員采取措施解決具體實(shí)際的問(wèn)題。

0引言

某企業(yè)的一套管道系統的泵單元偶發(fā)性出現破裂的情況，原管道系統的泵閥控制柜單元只能對管道壓力實(shí)現實(shí)時(shí)顯示功能，沒(méi)有記錄功能，泵單元破裂的原因由于缺少實(shí)時(shí)記錄的數據，是不是超壓或其它原因造成管道破裂無(wú)可用的壓力記錄進(jìn)行原因分析，企業(yè)更換兩次管道后，需要找出問(wèn)題的根本原因并解決問(wèn)題。采取必要的措施采集管道壓力的實(shí)時(shí)數據。為了方便采集系統的壓力用于分析并確認爆管原因，設計該簡(jiǎn)易壓力監測報警單元，針對系統的壓力實(shí)時(shí)監測并記錄相關(guān)的數據，分析爆管的原因并基于原因解決爆管問(wèn)題。該壓力監測記錄單元還可以延伸其功能，根據客戶(hù)的需求，只要更換其傳感器單元，可以用于監測系統溫度并實(shí)時(shí)記錄實(shí)測的數據。

1系統控制柜組成及工作原理

考慮到客戶(hù)的控制系統比較老舊，無(wú)壓力監測自動(dòng)記錄功能，而且在原系統上直接擴展也沒(méi)有條件。因此，單好設計一個(gè)帶記錄功能的壓力監測控制柜，使用方便，要求簡(jiǎn)單，只需要管道上接入壓力傳感器的位置并提供220V的電源即可。

1.1控制柜組成

本設計采用如下技術(shù)方案：這種管道壓力監測報警裝置，主要由控制柜組成，控制柜包括柜體和安裝在柜體內部的電源、微型斷路器F、兩個(gè)壓力變送器、三個(gè)中間繼電器、多個(gè)輔助接頭和人工智能控制器/工業(yè)調節器；柜體的前面設有操作面板、復位按鈕S1和報警指示燈P1；人工智能控制器/工業(yè)調節器是整個(gè)裝置的處理器，包括接線(xiàn)端子，接線(xiàn)端子含有二十個(gè)端子接口，端子接口如圖3所示；接線(xiàn)端子在操作面板的正后方；柜體安裝示意圖如圖1所示。

1.2工作原理

電路設計如圖2示。

智能工業(yè)控制器是整個(gè)系統的處理器和核心，220V輸入電源經(jīng)微型斷路器控制輸入電源的通斷。被監測信號的輸入為壓力傳感器信號，選用兩壓力傳感器接入到17/18/19端子，其中17為公共端子，壓力變送器端子自帶24V電源的饋電，wuxu外接直流電源。5/7；8/10端口為輸出端口，輸出為無(wú)源開(kāi)關(guān)信號，無(wú)源開(kāi)關(guān)常開(kāi)狀態(tài)，分別控制中繼KA1/KA2高低限報警繼電器的通斷電。

高限報警，當系統壓力超過(guò)設定值時(shí)，無(wú)源開(kāi)關(guān)接通。220V電源接通中間繼電器KA1，KA1接通使輔助觸頭5-9接通，5-9接通使中繼KA3得電，中繼KA3運作使面板上的操作指示燈P1亮，同時(shí)無(wú)紙記錄儀內部記錄報警一次。當系統壓力降到報警值以?xún)葧r(shí)，按復位按鈕S1，KA3失電，報警指示燈滅。

低限報警，當系統壓力低于設定值時(shí)，無(wú)源開(kāi)關(guān)接通。220V電源接通中間繼電器KA2，KA2接通使輔助觸頭5-9接通，5-9接通使中繼KA3得電，中繼KA3運作使面板上的操作指示燈P1亮，同時(shí)無(wú)紙記錄儀內部記錄報警一次。當系統壓力高于報警值以?xún)葧r(shí)，按復位按鈕S1，KA3失電，報警指示燈滅。

操作面板輸出壓力實(shí)時(shí)監測數據，可以經(jīng)USB接口導出到U盤(pán)中。儀表內置WEB服務(wù)器且具備以太網(wǎng)接口，可以通過(guò)以太網(wǎng)接口使用www瀏覽器對儀表進(jìn)行遠程監視及操作。

功能擴展：11/12/13；14/15/16；17/18/19為三組壓力傳感器輸入通道，每組通道能與二個(gè)壓力傳感器壓力變送器MBS1900-2411-A1AB04連接監測兩個(gè)壓力信號，一共能同時(shí)監測6個(gè)不同的壓力信號。5/6/7；8/9/10為輸出接口，均輸出無(wú)源開(kāi)關(guān)信號，做為高低設定值輸出的報警輸出，當系統壓力恢復到設定值時(shí)，按下復位按鈕，指示燈滅。該人工智能工業(yè)控制器還有能用于溫度監控作記錄，穩定用溫度模塊和溫度傳感器就可以實(shí)際對溫度進(jìn)行監控和記錄。

該控制柜能針對客戶(hù)要求,在客戶(hù)管道或容器設備上接入壓力傳感器傳感器，采集壓力轉換為4-20mA的信號，系統將采集的信號進(jìn)行連續記錄并保存如圖4。

2應用場(chǎng)合及優(yōu)點(diǎn)

2.1應用場(chǎng)合

管道系統超壓造成爆管或損壞，系統不自帶壓力監測的的情況下，通過(guò)接入該監測系統進(jìn)行系統壓力的監測和記錄。管道內的介質(zhì)需要恒壓或控制在某一個(gè)壓力區間內不可控時(shí)，而管道系統自身沒(méi)有這些數據的記錄功能，可以通過(guò)接入該監測報警系統采集數據，根據采集的數據分析和界定壓力不可控的原因。

2.2優(yōu)點(diǎn)

該單元結構簡(jiǎn)單，用戶(hù)只要提供220V的電源，被監測的管道或容器上有傳感器接口；適用性強，壓力參數單好和綜合監測，可以根據客戶(hù)要求，延伸選擇測溫模塊和溫度傳感器，方便擴展功能；硬件設計可靠，整機低功耗；雙CPU處理模式，一個(gè)ARM芯片用于處理圖形人機操作界面及數據記錄功能；好立的單片機CPU用于保證控制及采樣實(shí)時(shí)性，滿(mǎn)足嚴格的工業(yè)現場(chǎng)要求；通過(guò)4kV群脈沖抗干擾測試。優(yōu)異的抗干擾性能，使用高性能的元器件，大大降低通道間的干擾。豐富的數據記錄功能，儀表帶數據記錄功能可以顯示實(shí)時(shí)趨勢、光柱及歷史趨勢，并提供報表形式的記錄數據及報警記錄功能。擁有150M的存儲空間。存儲的數據不僅可以在儀表液晶屏上以曲線(xiàn)和數值進(jìn)行回放，也可以通過(guò)U盤(pán)導出在電腦上做進(jìn)一步分析處理。以太網(wǎng)接口實(shí)現遠程監控，無(wú)紙記錄儀內置WEB服務(wù)器且具備以太網(wǎng)接口，可以通過(guò)以太網(wǎng)接口使用www瀏覽器對儀表進(jìn)行遠程監視及操作。

儀表自身具有5個(gè)模塊插座，具備多分度輸入、調節，報警、通訊、記錄等功能�？砂纯蛻�(hù)要求進(jìn)行模塊擴展和畫(huà)面組態(tài)。當儀表自帶模塊組合達不到客戶(hù)需求時(shí)，還可以通過(guò)擴展口連接各種型號的溫控器模塊、開(kāi)關(guān)量I/O模塊或PLC等，#多可以集成組態(tài)多達數十路的測量及控制回路。

3結束語(yǔ)

這套系統可用于客戶(hù)需要針對流體管道或容器內的壓力進(jìn)行檢測和記錄。系統有三大功能：①連續監測介質(zhì)的壓力，客戶(hù)可用根據獲得的數據分析介質(zhì)壓力的穩定性，從而了解整個(gè)系統的運行狀況是否良好，或評估整個(gè)系統的穩定性。②能輸出報警信息，用戶(hù)可以根據自己的要求，設定壓力的基準數據，當壓力超過(guò)該值時(shí)，系統會(huì )報警并記錄報警信息。

通過(guò)引進(jìn)該系統，客戶(hù)能盡快找到系統壓力波動(dòng)是造成破管的原因，并針對實(shí)時(shí)記錄的數據查到壓力波動(dòng)的原因，從根本上解決系統壓力不穩定的問(wèn)題。