楊範

　　（北京和利時自動化驅動技術有限公司，100176）

　　摘要：基於和利時LM係列PLC的de氣qi體ti分fen析xi預yu處chu理li係xi統tong可ke以yi為wei氣qi體ti分fen析xi係xi統tong提ti供gong符fu合he要yao求qiu的de采cai樣yang氣qi體ti。實shi踐jian證zheng明ming，取qu樣yang氣qi體ti預yu處chu理li效xiao果guo良liang好hao。取qu樣yang氣qi體ti經jing預yu處chu理li裝zhuang置zhi後hou，達da到dao了le降jiang溫wen、除水、除幹擾組份的目的
，投運後運行穩定

，在線分析響應時間常量分析小於30秒
，微量分析小於40秒miao。取qu樣yang氣qi體ti測ce量liang準zhun確que，能neng夠gou迅xun速su和he正zheng確que反fan映ying工gong況kuang，同tong時shi儀yi器qi的de故gu障zhang率lv與yu維wei修xiu量liang大da為wei下xia降jiang
，保bao證zheng了le氣qi體ti分fen析xi係xi統tong的de長chang周zhou期qi穩wen定ding運yun行xing，為wei最zui終zhong客ke戶hu的de安an全quan生sheng產chan、穩產、高產、降耗等起到了重要作用。

　　關鍵詞：和利時LM係列PLC
；氣體分析

；多通道；巡檢

　　1 氣體分析預處理技術概述

　　本文介紹和利時LM係列PLC在四路巡檢氣體分析預處理係統中的應用。基於和利時LM係列PLC和HT6000係列觸摸屏的氣體預處理係統因其可靠性高、自動化水平高、預處理質量穩定、人機界麵友好等特點在得到了廣泛的應用。

　　傳統的分析方法如化學分析法、氣相色譜法較多采用人工采樣法。人工采樣法的特點是采用人工取樣的方式，抽取某一時點的樣氣進行分析。其缺點顯而易見：

　　（1）必須對氣體進行人工取樣，在實驗室進行分析，其中操作者的操作技能對分析的精度有很大影響
；

　　（2）隻能單一成份地逐個進行檢測分析，不具備多重輸入和信號處理功能
；

　　（3）分析費時費力
，響應速度慢，效率低，難以實時地反映工況信息。

　　在(zai)現(xian)代(dai)氣(qi)體(ti)分(fen)析(xi)儀(yi)器(qi)的(de)設(she)計(ji)中(zhong)，主(zhu)要(yao)包(bao)括(kuo)兩(liang)種(zhong)設(she)計(ji)方(fang)案(an)。一(yi)種(zhong)是(shi)以(yi)分(fen)離(li)器(qi)件(jian)和(he)小(xiao)規(gui)模(mo)集(ji)成(cheng)電(dian)路(lu)為(wei)基(ji)礎(chu)的(de)模(mo)擬(ni)信(xin)號(hao)處(chu)理(li)方(fang)案(an)，這(zhe)類(lei)儀(yi)器(qi)主(zhu)要(yao)應(ying)用(yong)於(yu)功(gong)能(neng)簡(jian)單(dan)的(de)小(xiao)型(xing)儀(yi)器(qi)，它(ta)們(men)一(yi)般(ban)隻(zhi)能(neng)進(jin)行(xing)簡(jian)單(dan)的(de)測(ce)試(shi)

，由(you)於(yu)儀(yi)器(qi)內(nei)部(bu)沒(mei)有(you)專(zhuan)門(men)的(de)功(gong)能(neng)軟(ruan)件(jian)，所(suo)以(yi)無(wu)法(fa)完(wan)成(cheng)更(geng)進(jin)一(yi)步(bu)的(de)數(shu)據(ju)處(chu)理(li)和(he)計(ji)算(suan)功(gong)能(neng)，這(zhe)類(lei)產(chan)品(pin)一(yi)般(ban)都(dou)做(zuo)成(cheng)便(bian)攜(xie)式(shi)儀(yi)器(qi)，間(jian)斷(duan)的(de)對(dui)氣(qi)體(ti)進(jin)行(xing)取(qu)樣(yang)檢(jian)查(zha)。第(di)二(er)種(zhong)方(fang)案(an)是(shi)以(yi)單(dan)片(pian)機(ji)技(ji)術(shu)為(wei)基(ji)礎(chu)的(de)數(shu)字(zi)電(dian)路(lu)處(chu)理(li)方(fang)案(an)，這(zhe)類(lei)儀(yi)器(qi)在(zai)進(jin)行(xing)信(xin)號(hao)處(chu)理(li)和(he)數(shu)據(ju)通(tong)訊(xun)方(fang)麵(mian)具(ju)有(you)較(jiao)高(gao)的(de)靈(ling)活(huo)性(xing)，在(zai)氣(qi)體(ti)分(fen)析(xi)儀(yi)器(qi)行(xing)業(ye)中(zhong)處(chu)於(yu)主(zhu)流(liu)地(di)位(wei)，已(yi)基(ji)本(ben)能(neng)夠(gou)完(wan)成(cheng)必(bi)要(yao)的(de)數(shu)據(ju)處(chu)理(li)和(he)運(yun)算(suan)功(gong)能(neng)。對(dui)於(yu)一(yi)些(xie)具(ju)有(you)高(gao)集(ji)成(cheng)的(de)單(dan)片(pian)機(ji)係(xi)統(tong)
，它(ta)具(ju)有(you)更(geng)全(quan)麵(mian)的(de)功(gong)能(neng)。但(dan)是(shi)對(dui)多(duo)種(zhong)組(zu)份(fen)、多路通道
、eliehuanjingdeqiticeliangyaoqiu，duicaiyangqitixuyaojinxingbiyaodeyuchulideyingyongyaoqiu，yidanpianjijishuweijichudeqitifenxiyizaishejishicunzaizhejiaodadenandu。zhenduidierzhongfangandebuzu，womenbaqitifenxiyuchulixitongdandufenlichulai，yongchengshulinghuodePLC係統來設計。

　　氣體預處理係統是可靠性和穩定性要求最高的氣體分析子係統，其性能直接決定了采樣氣體的質量。基於PLC的(de)氣(qi)體(ti)預(yu)處(chu)理(li)係(xi)統(tong)可(ke)以(yi)實(shi)現(xian)氣(qi)體(ti)的(de)自(zi)動(dong)連(lian)續(xu)采(cai)樣(yang)。采(cai)用(yong)不(bu)同(tong)測(ce)量(liang)方(fang)法(fa)的(de)氣(qi)體(ti)分(fen)析(xi)係(xi)統(tong)都(dou)由(you)采(cai)樣(yang)預(yu)處(chu)理(li)係(xi)統(tong)和(he)分(fen)析(xi)儀(yi)表(biao)兩(liang)部(bu)分(fen)組(zu)成(cheng)。采(cai)樣(yang)探(tan)頭(tou)將(jiang)被(bei)測(ce)氣(qi)體(ti)從(cong)煙(yan)道(dao)或(huo)管(guan)道(dao)中(zhong)引(yin)出(chu)，並(bing)送(song)入(ru)預(yu)處(chu)理(li)係(xi)統(tong)進(jin)行(xing)氣(qi)體(ti)預(yu)處(chu)理(li)
，然(ran)後(hou)連(lian)續(xu)送(song)入(ru)儀(yi)器(qi)的(de)氣(qi)體(ti)室(shi)中(zhong)，分(fen)析(xi)儀(yi)器(qi)通(tong)過(guo)不(bu)同(tong)的(de)方(fang)法(fa)完(wan)成(cheng)氣(qi)體(ti)濃(nong)度(du)的(de)測(ce)量(liang)。采(cai)樣(yang)預(yu)處(chu)理(li)係(xi)統(tong)完(wan)成(cheng)氣(qi)體(ti)的(de)采(cai)樣(yang)工(gong)作(zuo)，其(qi)基(ji)本(ben)原(yuan)理(li)分(fen)為(wei)正(zheng)壓(ya)和(he)負(fu)壓(ya)兩(liang)種(zhong)，由(you)PLC完成各管路電磁閥和電動閥的時序動作。

　　2 氣體分析預處理控製係統硬件設計

　　氣體分析輔助係統由以PLC為核心的控製機櫃
、執行機構、聲光報警和一次、二次外圍元件組成，控製櫃裏配置有PLC
、報警繼電器
、泵、閥等。每一路輸出通道都有與之相對應的流程指示燈
，可以檢查某一通道的當前工作情況，而且係統具有自動巡檢和手動功能。

　　本係統的CPU模塊選用和利時LM係列PLC的LM3107E模塊，模塊本體上集成12點數字量輸入和8點繼電器輸出
，還有2路模擬量輸入和1路模擬量輸出。係統采用LM3223擴展8通道繼電器輸出。係統中顯示部件采用和利時HT7700T觸摸屏
，通過串口以ModbusRTU的協議與PLC的RS232串口通訊
，通過觸摸屏可以對氣體預處理係統的各個通道進行手動和自動操作、參數設置、報警顯示、氣體含量顯示及曲線繪製等。觸摸屏的以太網口可以與上位計算機進行通信，采用ModbusTCP協議進行遠程管控。氣體分析輔助係統硬件結構示意圖如圖1所示。　　

圖1  氣體分析輔助係統硬件結構示意圖

　　3 氣體分析預處理控製係統軟件設計

　　和利時HT7700T觸摸屏采用低功耗的ARM結構CPU芯片
，具有真彩顯示

、通訊接口多、存儲量大、軟件簡單易用等特點，可以生動地實現PLC的圖形化操作。係統的窗口包括封麵、菜單窗口、操控界麵、參數設置、曲線顯示
、關於我們、係統幫助、後台參數修正等8個。菜單窗口完成觸摸屏各畫麵的切換功能。操控界麵主要完成係統的手自動操作
、報警和模擬量的顯示。參數設置窗口完成排空
、進樣、反吹
、延時等工藝參數的設置。曲線顯示窗口可以查看氣體含量的實時曲線。部分HMI界麵如圖2、如圖3和如圖4所示。

　　圖2  菜單窗口

　　圖3  操控界麵

　　圖4  參數設置

　　4 應用特點

　　基於和利時LM係列PLC的氣體分析預處理係統具有如下特點：

　　（1）穩定性和可靠性

　　準確性和可靠性是係統的關鍵。和利時LM係列PLCpeizhigaoxingnengdegongyejichuliqi，juyouchaokuaidechulisuduyijidarongliangdeneicun。qitifenxideyingyongchanghexianchanggongkuangyibanbijiaoelie，genjuxianchangqingkuang，keyicaiyongfangshire
、防鹽霧、防黴菌的三防模塊，保證係統在濕熱
、潮濕

、高溫以及各種化學品侵蝕的惡劣環境下

，仍然具有高

　　（2）強大的功能及可擴展性

　　由於和利時LM係列PLC具有體積小、集成化程度高、運算速度快、邏輯控製容量大等特點，所以整套程序除了狀態報警、模擬量處理功能外
，還有複雜的管路自動切換、參數設置
、防止錯誤手動等功能。在硬件方麵，還可以擴展至7個模塊，方便係統擴容。在軟件方麵，通過成熟的編程手段，可以最大程度地根據照客戶的要求來修改控製策略和顯示界麵。

　　（3）高性價比

　　和利時LM係列PLC和HT7000係列觸摸屏具有超高的性價比。此外，在預處理係統中設計的多路巡檢功能
，使現場管路得到了充分的使用，節省了管道泵閥投資。

　　參考文獻

　　[ 1 ]  戴澤亞,在線紅外氣體分析儀預處理係統的改造[J].化工自動化及儀表

　　[ 2 ]  王錦濤,和利時PLC技術-綜合篇[J]. 機械工業出版社

　　[ 3 ]  王複興
，紅外線氣體分析儀的發展趨勢
，分析儀器
，

　　作者簡介：楊範（北京和利時自動化驅動技術有限公司  市場拓展部技術支持組）