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MTL800在气化炉表面测温系统中的应用

作者:张 波,陈明平,鱼小丽2010.10.26阅读 5657

        1 概述
        气化炉表面温度测温系统,是测温元件缠绕(铺设)在气化炉容器壳上来进行工作CONTROL ENGINEERING China版权所有,测温元件是一种能够探测一条连续线上存在的最高温度的线状温度传感器,应用工业监控技术可以确定最高温度出现的位置,它与普通热电偶不同之处在于它的热结点不固定,而是始终与电缆上的最高温度相对应。如果把它合理地铺在一个面上,电缆反映出的温度可视为其所达面上存在的最高温度。
        目前气化炉表面测温系统信号处理的方式主要是采用现场温度变送器将毫伏信号转换成4~20mADC 标准信号,再通过信号电缆传输到DCS系统,从而进行监控和报警。由于每台气化炉表面测温点数为26个点左右(不同直径炉子,布点数不完全相同),现场到控制室平均距离为200~300m。因此,这种常规方式需要26个进口温度变送器和5200~7800m电缆,费用估计为17万(不算安装和电缆敷设费用),3台气化炉共计现场需要投资50多万。同时,在DCS机柜间需要配置AI卡件,按照8点/每卡计算,3台气化炉需要配置12 块AI卡件CONTROL ENGINEERING China版权所有,也是不小的投资,而且占用了系统安装空间。本文针对减低气化炉表面温度测量系统投资提出相应的解决方案,对提高测量的可靠性控制工程网版权所有,降低故障率, 延长使用寿命具有积极的意义。
        2 系统组成
        我公司气化炉表面温度测温元件利用热电效应, 能够连续产生与其长度所及范围内之最高温度相对应的毫伏信号,可用来连续探测监控区域的最高温度。信号处理不再采用传统的热电偶和温度变送器结合的方式,将毫伏信号转化成4~20mADC标准信号远传到DCS控制室进行集中显示和报警。而是采用MTL本安 型远程I/O多路温度采集系统,利用冗余的MODMUS 总线把信号接入全厂DCS系统,每台气化炉表面测温采用一套MTL远程I/O 站www.cechina.cn,含一个MODMUS网关及3 个温度信号输入模块。3个现场点挂接在总线上接入 控制室的安全网桥上,直接接入DCS通讯卡上,对气化炉的各温区温度进行实时监测。
        3 MTL800 测温系统工作原理
        MTL800(Multiple Temperature Link 800)多路 温度转换器测温系统采用Modbus方式通讯,将多个现场信号通过通讯线传送到控制室。每个MTL831B 有两条冗余通讯电缆同MTL838进行通讯,如果一个通讯口发生故障时,另一个进行自动切换,从而保证数据不会丢失。MTL838采用国际通用的Modbus- RTU标准的协议同DCS进行通讯。
        MTL831B发送器安装在Hazardous area区(现 场),如图1所示。系统中的所有非控制的温度电(热 电偶/热电阻)采用本安方式防护,现场的温度点通过 安装在现场的温度采集模块连接,并将采集的温度信 号以数字方式传送到控制室。连接的信号可以是热电偶、热电阻和mV型号输入。每个现场的采集模块防护等级为:ExiaIIC T4,模块的供电采用回路供电方式。 危险区的变送器和安全区的接收器之间采用冗余的数据线通讯,连接电缆既是数据通讯线又是电源线。采 用专用电缆时最大的通讯距离可达2km。连接电缆 也可采用本安的普通仪表信号电缆或双绞线。通讯的波 特率应为:300~19 200可选。

        温度点同DCS的通讯方式采用Modbus-RTU,通讯接口为RS485。在控制室有一个接收器,用于将信号 转换为DCS或PLC接受的Modbus-RTU协议。可以同各家DCS(Honeywell、Yokogawa、ABB、Emerson、 Foxboro等)进行通讯连接。
        4 MTL800组态
        (1)组态电缆:如图2所示。

        9针D型接头需要自制,其中1、4、6三针短接,7、8 两针短接,2、3、5三针连接后作为与MTL838B-MBF 的连接电缆,黄线接Rx(28),红线接Tx(30),蓝线 接Com(27)。
        (2)组态前,先对MTL831B拨码,设定地址。 Swi tch100为设定MTL831B地址(1个MTL838BMBF 最多可连接2个MTL831B,需根据实际情况选 定),Switch101设定现场连接热电偶或热电阻。
        (3)现场MTL831B设定后,对中控室MTL838 B-MBF拨码。
        (4)MTL838B-MBF拨码完成后,上电。如果 MTL838B-MBF通讯灯Highway1/Highway2 两个绿 色指示灯正常,表示和现场MTL831B通讯正常;如果 MTL838B-MBF显示红色指示灯,表示与现场通讯故 障(出现故障,根据接线图纸查找接线问题)。
        (5)MTL838B-MBF显示正常后,确定MTL838 B-MBF与Modbus接线方式。
        (6)组态前,连接好组态电缆,连接方式如步骤1 所示;然后短接端子4和5,重新上电。打开PCS83组态 软件mtlmod文件(ALT+Enter全屏)。
        (7)待屏幕左下脚显示数据更新完毕,选择 “Conf igure Rx”选项,回车,进入Rx(MTL838BMBF) 组态界面。界面左边选定“Data Format”回车后选择“16BIT Unsigned”;选定“NO.of Tx”,根据现场连 接MTL831数量选定“1-4”。(界面右边显示与DCS通 讯协议)
        (8)按“Esc”退出当前界面,返回选择“Configure Tx”,回车,进入Tx组态界面。
        1)“Tx No”选择项表示组态现场已定义好的 MTL831B;根据步骤7设定的“No.of Tx”数量选定;
        2)“Channel No”项表示该MTL831的第几个通 道;
        3)“Input type”项表示该通道连接的现场是何 种型号的热电偶或热电阻;
        4)“Safety Drive”选项中“off”表示开路时显示 当前界面显示数据,“upscale”表示开路时界面显示 高数值,“Downscale”表示开路时显示负值,(根据 用户要求选定)显示:“第一个MTL831B的第11个通 道,现场连接的是热电阻,开路情况下显示低温或负 值”;
        5)“Calc Scalings”回车进入下一个界面:
        “Output zero…”表示信号零度时Tx输出温度的 数值,一般选“0”;
        “Output fsd…”表示信号100度时,Tx传输的信号数值是多少,此项需与DCS人员协商,一般是 “1000”(10倍)。
        (9)选择“Esc”退回,选择“Copy”,回车。进入 下一个界面:
        “Copy”主要是方便组态,现场连接的热电偶或热电阻是一个型号时,使用“copy”节约组态时间,非常方便;
        界面左边“COPY FROM”:“Transmitter….” 表示现场MTL831B的位号,根据现场实际选择1-4; “Channe…..”表示该MTL831B上的第几个通道(已 组态好);
        界面右边“COPY TO”:表示复制到第几个MTL 831B上的第几个通道。如通道现场连接型号一样,选 定“GO”,回车。
        (10)按“ESC”退回,选择“save”进入下一个界 面。当MTL838B-MBF组态完毕,选择“save”输入存 盘名称即可。
        (11)组态完毕后,按“ESC”退回,选择”Tx Monitor”。
        界面右下脚选定“Transmit ter…”是1或2,选定 “Monitor…”回车,就会显示现场现场温度值。
        注:
        1)如MTL831B现场没连接信号,可短接该通道, “Monitor….”显示户外温度。
        2)现场加信号时,要注意“Tx”组态时,设定的热 电偶是否有冷端补偿。
        5 与常规表面测温系统相比较
        兖矿国宏化工有限责任公司采用MTL本安型远 程I/O多路温度采集系统,利用冗余的MODMUS总线 把信号接入全厂DCS系统,每台气化炉表面测温采用 1套MTL远程I/O 站www.cechina.cn,含1个MODMUS网关及3个温度 信号输入模块即可。控制室和现场只需要敷设两根普 通的冗余信号电缆,减少了大量的、繁琐的电缆敷设 和接线工作,同时减少了故障点。因此,与常规表面测 温系统相比,具有以下优点:
        1)减少现场大量电缆敷设,节约大量资金,具体 数字如表1所示;

        2)维护简单,节省控制室的安装空间;
        3)和上位机通过Modbus通讯协议通讯直接与系统 连接,最大通讯距离达到3km,避免信号衰减和干扰;
        4)通讯方式采用1:1冗余,增加系统可靠性。
        通过对MTL800温度采集系统特点的了解和熟 悉控制工程网版权所有,以及与常规系统的对比,发现MTL800多点温度采 集系统的应用在节约资金、减少维护量方面有着很大 的优势和实际意义,值得推广和应用。
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