研华PAC在某可燃气体报警器项目改造上的应用

　　摘要：某炼油厂罐区可燃气体报警器采用二次表进行报警，但仪表信号线距离长，线间干扰大，使得二次表误报，报警系统无法正常使用。本文着重介绍了对于仪表专业常遇到的线间干扰的故障处理方案，为排除故障提供了新的解决方式，即改用PAC来转换信号，排除干扰。

　　关键字： 信号干扰 PAC系统 抗干扰 改造

1 引言

　　GDS（有毒有害气体检测系统）包括可燃气体报警器和硫化氢报警器等，是保障人身安全的安全设备，在工厂里起着举足轻重的作用。目前多采用二次表-报警器进行报警显示。

　　某罐区有可燃气体报警器10台，硫化氢（H2S）报警器10台，由于导线距离长，且采用的是24芯电缆，在线间形成电容性积累电荷，造成信号干扰，使报警器的二次表因受干扰频繁产生错报，无法正常使用。

　　由于罐区覆盖面积大，所以信号导线多且杂，而且与220V仪表供电线敷设在同一槽线盒。其中距离较远的几十台报警器的二次表因而受干扰产生错报，具体有两种表现形式：一是频繁产生误报，即一次表指示不超标，但二次表出现高报；二是联报，即一台一次表测得高报信号，却引起多台二次表显示高报，干扰了正常的生产。

　　可燃气体报警器的信号线不是屏蔽导线，且没有为它单独敷设槽线盒，是导致问题的根本原因。由于现场不能准确判定干扰源，全部更换导线工程量大，投资高。如下图所示：

图1 报警器干扰系统结构示意图

　　但是，全部更换导线浪费大，工程量大，且罐区现场动火危险性高。因此需要摸索一套工程量小的修补方案来解决问题，保护前期投资。

2 改造方案选择

　　方案一：全部更换受干扰的信号线。重新布槽线盒，更换多线电缆为三芯电缆，每块一次表单独一根电缆。

　　方案二：离现场150米处有一间消防泵房，将20台表的信号线引到泵房，在泵房内安装一台PAC，转换为数字信号集中传送到主操作室，泵房到主操作室只需要拉一根光缆，形成现场数字通讯系统。

费用概算如下表：

　　评估：因为光缆不怕电磁干扰，所以不受线间干扰影响也能解决问题。但泵房环境对PAC提出严格安装条件：出于安全考虑，必须要将数采控制器和卡件置于隔爆箱内。但密封的隔爆箱散热性能差，夏季高温可能会超出PAC的工作温度范围。

　　方案三：以上两种改造方案都需要更换电缆，所使用的信号都必须经过二次表转换，且显示为接点信号，不易观察具体报警值，很不直观。

　　因此，更换一次表为能输出4~20mA电流信号的模拟表，20台共花费14万元。同时，不用二次表显示，模拟信号直接通过原24芯电缆进入主操作室，接入PAC中，用工控机作为上位机显示数据。由于电流信号抗干扰性比接信号强，再加上数采控制器的滤波抗干扰特性，应该能解决信号干扰问题。

　　评估：此方案避免更换电缆的巨大工作量，而且从质的方面升级了系统，大大提高了测量的可靠性和自动化水平。但投资较大。

　　方案四：更换一次表为能输出4~20mA电流信号的三线制模拟表，仍用原24芯电缆。由于每台一次表由四线改为三线，则可将空余出来的一根电缆线作为屏蔽线进行接地处理，让其不要产生多余的电荷从而造成干扰。

　　另外，在主操作室加装1台20A直流稳压电源来给一次表供电，增大了供电功率，进一步提高了稳定性。

费用概算如下表：

评估：此实施方案不用二次表作为显示设备，节省费用20X0.4万=8万元。

3 方案验证

　　综合分析认为，方案四最佳。这套方案不但完全利用了现有的电缆线，还把信号的质量全面提高了，更重要的是这个方案是节省钱的（8-4.2=3.8万元）。但其有效性需要实验证明。

　　如果方案四不理想，那方案三同样也不适用。

　　如果方案四失败，考虑验证方案二，但要解决PAC的防爆问题，用隔爆箱则带来散热问题。

　　其它三种方案都无法解决问题时，就只有按方案一实施改造。

3.1 方案四系统配置

　　PAC的硬件选用研华公司的PAC控制器ADAM-5550KW，模拟量采集比较多，此系统在我厂已有多套应用，以其运行稳定成为我们的首选产品。也因为这台控制器的处理能力比较强，为将来罐区所有的仪表（包括油位、温度、流量等计量值）改造也做好了系统容量的准备。

　　由于监控需要人机界面（HMI）软件选用开物2000，这是一套国产软件，在石化行业有较多应用，在我厂也有多套在用，它有专门针对ADAM-5550KW控制器开发的驱动程序。因为研华公司的ADAM-5550KW控制器运行的是WinCE操作系统，所以这次系统改造中我们暂时还是采用一台研华工控机来运行开物2000的组态软件。待以后有时间时再将组态软件移植到控制器中运行，直接接显示器就可以了。这样能省掉一台工控机的费用。

（1）PAC简介

　　PAC (Programmable Automation lController，可编程自动化控制器) ，是由ARC咨询集团的高级研究员Craig Resnick提出的，定义如下:

　　具有多重领域的功能，支持在单一平台里包含逻辑、运动、驱动和过程控制等至少两种以上的功能。

　　单一开发平台上整合多规程的软件功能如HMI及软逻辑, 使用通用标签和单一的数据库来访问所有的参数和功能。

　　软件工具所设计出的处理流程能跨越多台机器和过程控制处理单元, 实现包含运动控制及过程控制的处理程序。

　　开放式、模块化构架，能涵盖工业应用中从