1控制儀表的分類及發展

20世紀60年代開始大量使用的單元組合式控制儀表是根據控制系統中各個組成環節的不同功能和使用要求，分成能獨立實現某種功能的八大單元，各單元之間用統一的標準信號聯系，應用靈活、通用性強，可以構成多種復雜的自動檢測和控制系統，便于儀表的生產、維護及備品庫存等。我國生產的電動(DDZ)、氣動(QDZ)單元組合儀表經歷了Ⅰ型(1958年研制，1964年投產)、Ⅱ型(1965年研制，1970年統一規范)、Ⅲ型(1975年前后研制)三個發展階段，DDZ－Ⅲ型采用了國際通用的4－20mA信號制，以集成電路作為放大元件，并具備了安全防爆功能。20世紀70年代又推出了組裝式控制裝置，它可根據用戶要求，以成套裝置形式提供給用戶，使自控系統的施工、安裝以及調試工作量大大減小，維護、檢修等工作得到簡化。1975年，美國霍尼韋爾(Honeywell)公司推出世界上第一套集散控制系統(DCS)。20世紀80年代，我國開始引進和生產以微處理器為核心、控制功能分散、顯示操作集中的集散控制系統，將控制儀表及裝置推向高級階段，同時出現了以微處理器為核心的單回路可編程調節器，并進一步發展成智能式單元組合儀表，如DDZ－S型系列儀表。進入90年代，北京和利時、浙大中控、上海新華等相繼推出自己的DCS系統。目前國產DCS系統已到達成熟期，由于國產DCS的價格低，能滿足基本技術要求，且因開發較晚，某些技術較國外產品先進，其應用業績不僅在國內市場占有一席之地，而且已經走出了國門。20世紀90年代出現了新一代工業控制系統—現場總線控制系統(FCS)，它是計算機網絡技術、通信技術、控制技術和現代儀器儀表技術的最新發展成果。現場總線的出現改變了傳統控制系統的結構，將具有數字通信能力的現場智能儀表連接成工廠底層網絡系統，并同上一層監控級、管理級通過網絡連接構成全分布式的新型控制網絡。FCS具有網絡化，全分散性，系統開放性，對環境的適應性，現場總線儀表的互換性、互操作性和功能自治性等特點，其性能和功能均比傳統控制系統優越。FCS將越來越多地應用于工業自動化系統中，與傳統DCS相結合，構成技術更先進的混合型分布式控制系統。DCS和FCS的發展推動了采用模擬數字混合技術的DDZ－S型系列儀表和智能儀表的發展，智能儀表以微處理器為核心，采用先進傳感器與電子技術，具有檢測、控制、顯示、報警、存儲、診斷、通信等功能，其精度、穩定性與可靠性均比模擬式儀表優越，可以傳輸模擬、數字混合信號或全數字信號，可以通過現場總線通信網絡與上位計算機連接，能滿足集散控制系統和現場總線控制系統的應用要求。按信號形式控制儀表裝置可分為模擬式、模擬數字混合式、全數字式三大類。計算機網絡技術的迅速發展，使數字通信一直延伸到現場，傳統的4～20mA直流模擬信號制將逐步被雙向數字通信的現場總線所取代，目前生產中多采用模擬數字混合式儀表和全數字式儀表，隨著DCS和FCS發展，無線儀表和短程無線網絡開始應用于工業現場，無線網絡與有線網絡的有機結合，將進一步完善系統功能，提高工業自動化水平。

2冶金工業控制儀表的應用

目前，冶金工業現場已經很少使用模擬式控制儀表，取而代之是模擬數字混合式的智能控制儀表，其傳輸信號是4～20mADC和HAＲT或(Foundationfieldbus、Profibus)等，近年全數字式的現場總線控制儀表也得到了應用。要實現生產過程自動控制，必須由變送器、控制器和執行器等三種核心儀表，再附加某些輔助儀表構成過程控制系統。下面根據對十幾家企業的調查，主要介紹冶金工業生產過程中控制儀表的應用情況。

2．1變送器類控制儀表

冶金工業應用變送器檢測的物理參數主要是溫度、壓力、流量、物位等四大熱工參數。一般來說，壓力類變送器可以實現壓力、差壓、液位、流量等參數的檢測。目前，冶金企業采用的壓力類變送器多數是橫河川儀、威爾泰、西儀、北京遠東、德國E+H、Honey-well、ＲOSEMOUNT、YOKOGAWA等儀表生產廠家生產的智能壓力/差壓變送器，這類儀表一般輸出4～20mADC模擬信號，同時采用HAＲT協議以數字信號輸出現場儀表信息，可以通過支持HAＲT協議的手持終端或現場通信器與變速器進行數字通信，實現遠程設定零點和量程等組態操作。有些儀表除了支持HAＲT協議，還支持其他通信協議，如橫河川儀的EJA系列差壓變送器還支持BＲAIN協議、FF和PＲOFIBUS協議，可以通過BＲAIN手操器或CENTUMCS/μXL或HAＲT275手操器相互通訊，通過它們進行設定和監控等;Honeywell的ST3000/900系列全智能在線式壓力變送器還支持FF、DE協議，可與霍尼韋爾的ExperionPKSTM集散控制系統和智能現場通訊器(SFC)實現雙向數字通訊，消除了模擬信號傳輸誤差，方便了變送器的調試、校驗和故障診斷。鑒于生產過程對流量精確測量的要求，有些企業選用多參數流量變送器，在測量流量的同時實現對流量的壓力和溫度補償，如中冶京誠(營口)裝備技術有限公司使用的加拿大SAILSOＲS的智能壓力變送器是V10F多參數質量流量變送器，傳輸信號是4～20mADC和HAＲT，采用實時全參數動態數字補償技術(實現溫度補償功能)和滿量程靜壓補償技術，實現更高精度和寬量程比。企業使用的溫度變送器主要是一體化溫度變送器、普通溫度變送器和變送器模塊。重慶迪洋的DAD系列變送器、深圳萬訊的溫度變送器都屬于普通溫度變送器。SBWＲ/Z系列一體化的熱電偶/熱電阻溫度變送器，它是DDZ－S系列儀表中的現場安裝式溫度變送單元，它采用二線制傳送方式，輸出與被測溫度成線性的4－20mA電流信號。變送器可以安裝于熱電偶、熱電阻的接線盒內形成一體化結構，也可單獨安裝于儀表盤內作轉換單元。南京菲尼克斯電氣有限公司的MCＲ－SL－PT100－UI，是可組態的3端隔離溫度測量變送器，適用于根據IEC60751，采用2，3和4線連接技術連接Pt100熱電阻，可輸出4種模擬電壓和模擬電流信號。西儀集團等儀表生產廠家生產了多種類型的智能溫度變送器，具有HAＲT協議和FF通信功能，便于連接現場通信裝置和組成DCS系統，具有較好的應用前景。

2．2控制器類控制儀表

目前，多數企業主要使用DCS和PLC實施控制，常用的控制器有SIEMENS的S7－300、400系列PLC，AB公司的PLC，Honeywell的PKS、TCS型DCS，YOKOGAWA的DCS，浙大中控的SUPCON，和利時的DCS等。有些企業還使用國產的智能調節器及普通的顯示調節儀等，如，中冶京誠(營口)裝備技術有限公司使用上海島電自動化控制系統工程有限公司PID調節器、江陰眾和電力儀表有限公司的智能溫度調節儀，天津市中環溫度儀表有限公司的XMTW4000系列智能顯示調節儀，百特XMB52U6P智能溫度調節儀等。

2．3執行器類控制儀表

各企業使用的執行器比較繁雜，某煉鐵廠目前使用的DKJ型電動執行器約占44%，奧托克的IKM系列執行器(德國技術)約占18%，其他國內不同廠家如鞍山熱工儀表調節閥有限公司、鞍山拜爾自控有限公司、大連新科執行器廠等生產的不同型號的執行器占38%。目前，電動執行器的生產廠家較多，產品的質量標準良莠不齊，特別是存在仿冒產品，企業在選用執行器時，往往選擇有規模、有資質、知名度高的企業產品。有些企業最近設計選用的執行器主要有英國Ｒotork、德國四門子公司SIPOS、重慶川儀等廠家的電動執行機構和氣動執行機構。當用戶對閥門控制精度要求高，或者工作環境復雜、以及需要實現遠程控制，一般都選擇智能型閥門電動執行器。

2．4輔助控制儀表

要構成過程控制系統，除了變送器、控制器和執行器等核心儀表外，還需要配置顯示記錄儀表和其他輔助控制儀表，輔助控制儀表主要有電源箱、配電器、隔離器、操作器、安全柵、閥門定位器等。目前，企業使用的各類輔助儀表主要是國產的DDZ－Ⅲ/S型儀表，有些企業選用了智能操作器和HAＲT安全柵，如包鋼集團使用國產DFP配電器約占47%，現場評價很好。有些企業選用國外的安全柵和閥門定位器，如本鋼煉鐵使用P+F公司Z787H齊納安全柵和SIMMENS的6DＲ50系列電氣閥門定位器，包鋼集團使用日本koso的EPA/EPB系列電氣閥門定位器和SIMMENS的Ps2、6DＲ50系列電氣閥門定位器，現場評價很好。

3結語

冶金工業控制儀表的應用和發展極大地推動了冶金工業的發展，是實現冶金生產自動化的關鍵所在。圍繞工廠整體自動化的總目標，冶金工業正在大量采用DCS、FCS系統，智能控制儀表特別是現場總線控制儀表的市場占有量的逐年增加是控制儀表應用發展的必然趨勢。

作者：方景林 李紅 才勇智 單位：遼寧科技學院電氣與信息工程學院