说起模拟量,相信99.999%的同仁都会与其打交道,无论您是做设计的,安装的,还是维修的.模拟量模块都是干些什么事呢? 采集流量,压力,温度,物位...., 输出控制阀门,变频器等等.

记得刚工作那会处理过一个模拟量干扰的问题,印象很深刻.事情比较有趣,就是大晴天厂长被雨淋了,大雨.然后时不时的工厂就下个大雨,没任何征兆,倒霉往那过,赶巧就淋一身.后来调查发现大雨是从43米高的一个高位水箱冒出来的.正好那块区域是俺的负责范围.老大下令了赶紧调查清楚把事情解决了.车间的操作工天天抱怨.因为车间下雨总会把地面弄的湿答答的,操作工就得打扫,把水清理掉.每周老大们开会都会提这个事,管生产的老大会叫,"*****,一天忙死了还要打扫卫生,车间天天下雨算什么回事,你们搞设备的赶快处理好,再这样,你们自己去清理,我们不侍侯了". 安全经理说"这个存在安全隐患,人从这过摔倒了怎么办". 因此这个事情就留在了老大们的Todo list(需要处理的事)里面了,每个星期开会都要讨论.压力山大.

先说下这个高位水箱做什么用的.高位水箱是用于紧急情况下(比如断电),水处理设备无法给电炉水冷系统供水冷却,高位水箱的紧急阀门自动打开(断电自动打开),使用高位水箱的水冷却炉子,避免炉壁高温损坏.没办法,天天盯着HMI的高位水箱液位,有时候好几个小时也没问题,很稳定,有时候突然来个50% 60%,一会又回到正常90%,不正常期间水处理不断往水箱补水造成外溢.把液位历史曲线图调出来看看,总可以找到这种短时的干扰曲线,因此断定是干扰问题,但是是什么引起的呢? 没什么头绪.

先从接地下手,据说接地良好可以提高抗干扰能力.因此先检查了电柜端的接线,柜子是西门子奥钢联提供的,接线很规范,接入模拟量模块的电缆屏蔽层使用金属卡扣卡在电柜的接地排上实现360度全方位接地,接入模拟量模块电线也按照图纸连接,接触良好.确定电柜端接地接线都没有问题.接着检查仪表端.仪表使用的是ROSEMOUNT的压力表,通过差压换算成水箱液位.这个地方应该是目前为止爬过的最高地方了(仅限工厂). 乘工厂的电梯上43米平台,然后需要走一条又长又细的走道才能到高位水箱的位置,记得走道都是通过固定在屋顶(约50米)的钢结构固定的,长大约20-30米,宽度大概0.5-0.7米,走道刚好够一个人走(真是抠门). 走在走道上面可以直接看到0米平面,行车都在脚底下,有种漫步在云端的感觉(除了没云). 走起来感觉走道都在晃,不是非不得已打死也不想走.唉!到了高位水箱,检查了仪表,接线牢固,屏蔽层悬空未接地.好不容易才到这边,要不把这边的屏蔽层也接地试试,说做就做,做完再看效果.结果更糟糕,接下来几天工厂下雨的次数增多了,而且雨量加大了,悲摧啊.后来问了下度娘,搜到了以下内容:

1:两端的接地点难保没有电位差，有电位差就会有微弱电流，使屏蔽层实际上变成了接地线。

2:两端接地的屏蔽线工作于高频干扰较为严重地工作现场，会因屏蔽层和内部信号线间形成的线电容耦合到信号回路，严重的将影响信号误判。

3:各种调速器和PLC说明中都明确信号线屏蔽层必须单端接地并且接地端应该在控制器一侧。

难怪把液位表的屏蔽层接地后干扰更严重了,没辙又得屁颠屁颠的跑去现场拆除仪表端屏蔽层接地.永远记得那条又长又细又高的过道,没恐高症都得腿发抖,只能一直往前看,不敢往下看.

怎么办呢?也不知道是什么造成的干扰,没什么规律可寻,工厂里面设备太多了,电缆多的数不胜数的,要找到哪里被干扰太难了.后来想了个歪主意,要不把上水的阀门给关了,这样就不会上水了,就不存在水箱水位过高溢出的问题了,反正高位水箱也是紧急用,只要保证里面的水充足就可以,正常又不会泄露掉,而且还有液位计监视着呢,有问题再手动打开补充点水就可以了.于是把自己的想法跟水处理部门的生产主任说了下,得到的结果是:”你说的是不错,但是这个不是说关就关的,除非上层领导同意,下指令了,我们这边才能做”, 后面大家应该清楚了,跨部门沟通,遭各种鄙视搞不定,最终该方法流产. 然后自己又想了个歪主意,没法关手动阀门,不如关自动阀门,强制让自动阀门电磁阀不上电,这样就可以了,可以把电磁阀24VDC的电缆拆掉,这样即使液位受干扰补水,自动阀门不打开就不会上水.于是把自己的想法和自己的老大商量了下,这样只要负责水处理电气的同事帮忙把线拆了就行了,这样我们就可以慢慢找干扰源,不至于每天都被盯着屁股催着解决了.本来以为这样就可以稍微缓缓了,没想到负责水处理电气的老大不买账,不配合. 后来才知道他和我的老大有过节,原来他是我老大以前的老大,现在平起平坐,而且被发配到水处理这种辅助部门,心理就一直不爽.我也憋屈,”这个高位水箱补水完全不在我的控制范围,补水控制全在水处理那块,为什么要我来负责这个设备,应该水处理部门负责”, 我不满的跟老大说,老大也安慰我说:”没办法,当初设备划分的很清楚,水处理部门只负责水处理中心的设备,供水到各个现场的终端设备由各个现场负责,虽然补水是由水处理控制,但是液位计的测量是连接到我们的PLC系统,根本原因是干扰造成的,也只能我们自己找” .后来仔细把电气图纸和PLC程序看了下,确实如此: 高位水箱的补水是由水处理的PLC控制,放水是由电炉的PLC输出控制,液位的测量是连接到电炉的PLC采集, 电炉PLC将采集的液位信息通过以太网发送至水处理PLC,水处理PLC根据收到的液位高度与设定的液位高度比较,实现PID控制补水阀门的开闭,保持水箱水位90%.而电炉的PLC如果检测到水处理供水有问题,会自动打开放水阀门使用高位水箱冷却.心里嘀咕为什么不把液位检查也直接接到水处理PLC得了,还非得通过电炉PLC走一道,看吧,被干扰了吧. 刚开始没想明白为什么要这么设计,后来工作时间长了就慢慢明白了,工厂里面几乎所有需要水处理监控的信息都是先就近接入现场的远程I/O,相应的进入对于的PLC系统,再通过通信(光纤)将各个现场控制室的PLC信息反馈给水处理控制室的PLC实现监控.设想以下,如果这些仪器仪表的信号线都直接接到水处理控制室,那么每根电缆要有多长,这个成本要有多高,施工难度要有多大.

只能老老实实的找干扰源了.说实话工作的第一家公司的电气施工应该是目前为止我见过的最规范的一家了,各种类型的电缆隔离做的很好,地下电缆沟总共分了7层,每层都很明确的表明了电缆类型,比如底下第一层:6KV高压电缆,第二层:380V动力电缆,第三层:220V照明插座电缆,第四第五层:24VDC控制电缆,第六层:仪器仪表屏蔽电缆, 第七层:现场总线,双绞线及光缆等通信电缆. 1至5层使用梯式桥架, 6 7层使用槽式桥架(全封闭,抗干扰). 因此电缆沟里面的干扰应该是不存在的.现场端的仪表电缆也都是使用槽式桥架与动力电缆的梯式桥架分开敷设,不应该有任何问题的.剩下的就是控制室端了,老大突然想起了个事,当时电气室建好后,由于铺设地板与地面的水泥平面高度不够(其实也挺高了,龙骨应该也有0.7-0.8米高了,记得把地板扒开,人可以钻到底下去作业).只设计了两层桥架, 底下一层敷设380VAC的动力电缆,顶上一层敷设24VDC的控制电缆/仪器仪表电缆/PROFIBUS总线/以太网线/光缆.然而事实时控制室和动力室都是通过一个出口将电缆引向室外,控制电缆和通信电缆过多,一层桥架无法容纳.所以顶层只是敷设了PROFIBS总线,光缆和网线,部分仪表电缆也在顶层,剩下一部分的仪表电缆和24VDC的控制电缆都敷设在底层,通过动力室的那段和动力电缆一起敷设,动力室有一排电柜都是变频器柜,而高位水箱的液位表电缆也在这段通过, 信号电缆叠在动力电力上敷设.调开HMI的历史曲线,发现每次液位波动和150吨运钢包车变频器启动瞬间重叠.到此总算找到干扰源了. 组织手下几个外驻电工,将在动力电缆层上的所有仪器仪表电缆从桥架上取下,直接从水泥地面走. 干扰解决.

从此工厂不下雨,小伙伴们再也不用担心被雨淋了.