控制应用程序

温度传感器

传感器位置

传感器的位置是很重要的，它必须位于它能感知到具有代表性的压力、温度或液位的位置。

传感器的长度也必须考虑。如果要使用的传感器较大或较长，则必须在安装传感器的管道中做好准备。

用于自行控制系统的传感器可以有许多不同的形状和尺寸。通常，用于电子和气动控制系统的传感器小于自动控制的传感器。

下一个要求是将传感器定位在不容易受到损坏的位置，并且在必要时可能将其装配在口袋中。

口袋必须足够长，以使整个传感器浸泡在液体中。如果(如图8.4.1所示)短接头较长，则传感器可能无法正常浸入流体中。

传感器保护

如果将传感器安装在坦克上，最好将其放置在靠近墙角的地方，这样可以获得最大的墙壁强度，而且弯曲的可能性更小。

对于某些液体，有必要保护传感器，防止其被腐蚀或溶解。

口袋通常有不同的材料，包括:

• 不锈钢。
• 低碳钢。
• 铜和黄铜，适用于不太严重的应用。
• 耐热玻璃，可以提供良好的保护，防止酸和碱等腐蚀性产品，但这些产品可能是脆弱的。

自动控制毛细管通常可以提供覆盖PVC涂层，这是有用的腐蚀性环境。

如果可以将传感器安装在罐的侧面，则提供的口袋也允许在不排出内容物的情况下将传感器取出。

在控制系统对溶液温度变化做出反应之前，口袋会增加时间滞后，重要的是要安排将时间滞后控制到最小。例如，在传感器和口袋内部之间会有一个空气空间，空气是一种绝缘体。

为了克服这个问题，可以使用导热膏来填充空间。

阀门和执行器

首选执行机构的位置将取决于所使用的控制系统的类型。对于自作用控制阀，如果执行机构安装在阀门下面，通常是更好的。相反，通常最好在阀门上方安装一个电动或气动执行机构，否则从阀杆泄漏的任何液体可能会导致工艺流体(可能是热的或腐蚀性的)溢出到执行机构。

不建议在一段时间内推荐水平拟合：

• 可能出现阀杆磨损不均匀。
• 阀塞可能不会恰好位于阀座上。

电动执行器的材料结构必须与环境相适应，包括外壳的额定湿度，有害气体和液体。

阀门和致动器比使用的等效长度重，并且需要足够的支持。

重要的是，在安装前和安装后，要检查阀门安装时其流量箭头方向是否正确。

必须围绕阀门和执行器围绕足够的空间进行维护，并将执行器抬起阀门。

射频干扰(RFI)

射频干扰是可能导致控制信号损坏的电噪声并影响电子控制器的操作。

RFI有两种形式:

• 连续
• 脉冲（瞬态）。

无线电发射机、计算机、感应加热器和其他此类设备会发出连续的高频无线电干扰。

脉冲干扰是由电弧产生的，这可能发生在开关触点的打开，特别是那些负责开关感应元件，如电机或变压器。

控制工程师通常最关心的是脉冲干扰。这些脉冲强度非常高，持续时间非常短，可以干扰真正的电气控制信号。

传输RFI.

无线电干扰可以通过两种方式传播:

• 传导。
• 辐射。

传导的干扰通过电源电缆传递给控制器。在电源中尽可能靠近控制器有干扰抑制器可以减少其影响。

辐射干扰是一个更大的问题，因为它更难抵消。这种形式的干扰就像广播传输被信号布线自然形成的“天线”接收，然后在控制盒内重新发射到更敏感的区域。

控制器内的电子元件也可以直接接收传输，

特别是当干扰源在200mm以内时。

射频识别的影响

控制器类型以不同的方式响应不同形式的干扰。

模拟控制器通常会对持续的而不是短暂的干扰做出反应，但通常在干扰停止时恢复。连续干扰的症状不易识别，因为它们通常影响测量精度。通常很难区分干扰的影响和设备的正常运行。

瞬态干扰更可能影响继电器输出，因为它的发生比模拟电路可以响应的速度更快。

基于微处理器的控制器更容易受到瞬态脉冲干扰的破坏，但对连续干扰具有更高的免疫力。

干扰发生的第一个迹象通常是显示器已锁定，被打乱或除了正常显示外还包含无意义的符号。

更难以检测到的症状包括测量不准确或执行器位置不正确，这可能会一直持续到系统明显失去控制。

限制射频干扰的安装实践

控制信号接线的正确选择和安装对于降低对RFI的易感性至关重要。

双绞线比平行导线不易受干扰(图8.4.2)。

接地屏蔽电缆甚至比扭曲的电线对干涉甚至不易受到影响，但这不能始终依赖于，特别是在高电流电缆附近。

屏蔽电缆（图8.4.3）只能在一端接地，见图8.4.3（'a'和'b'）;两端的接地将导致这种情况恶化。

保持电线与电源线分开(图8.4.4)可以减少信号线的拾取。

BS 6739: 1986建议仪表电源接线的隔离至少为200mm，其他电源电缆的隔离至少为250mm。

在实践中已经发现，信号线可以与电源线一起或接近电源线，只要信号线包含在自己的接地屏内，见图8.4.5。

通过在开关触点上连接适当的抑制器，可以减少电弧产生的脉冲干扰。

通过将控制器安装在距离干扰源至少250毫米的地方，例如接触断路器或市电开关继电器，可以减少直接辐射的拾取。

电缆分离

以下信息从英国标准的仪器实践准则转载

BS 6739: 1986过程控制系统:安装设计和实践

第10.7.4.2.2段-与电力电缆分离

• 仪表电缆应敷设在地面以上或地下，与电力电缆(即交流电缆，通常大于50vac，额定值为10a的电缆)分开。
• 应避免电缆平行运行。然而，如果这是不可避免的，应该提供适当的物理隔离。
• 10a以下交流电源线的间距建议为250mm。对于较高的额定值，间距应逐步增加。
• 在彼此交叉的信号和电力电缆不可避免的情况下，电缆应布置成以直角交叉，其具有至少250mm的正分离的阳性。

第10.7.4.2.3段-仪器电缆之间的分离

1. 类别1和2间隔200毫米。
2. 类别2和3间隔300毫米。
3. 类别1和3间隔300毫米。

电缆分类如下:

1. 电力电缆AC.-额定功率10安培的电缆通常在50伏以上。
2. 类别1。50伏以上仪表电源和控制接线- 该组包括AC和DC电源和控制信号，最高可达10级。
3. 类别2。高电平信号接线(5v至50vdc)-这组信号包括数字信号、报警信号、关机信号和高电平模拟信号，例如4 - 20 mA。
4. 类别3.低级信号布线（5 VDC以下）—包括温度信号和低电平模拟信号。热电偶布线属于这一类。

虽然它并不总是实用的，但应尽一切努力来实现给出的推荐分离。

电气保护标准

电气设备，如电子控制器，必须与所使用的环境相适应。危险环境可能存在于炼油厂、海上平台、医院、化工厂、矿山、制药厂和许多其他地方。保护程度将根据潜在危险而改变，例如火花或热表面点燃可能存在的易燃气体和蒸汽的风险。

同样重要的是保护设备不受湿气、灰尘、水的侵入和温度的严重变化。

存在标准和程序，以减少设备诱导故障的可能性，否则可能会在相邻设备中开始射击或启动爆炸。

已经设计为特定环境的基本保护标准。

IP评级

所针对外壳所说的IP或国际保护等级是通过使用两个图来分级由外壳提供的保护级别，如表8.4.1和8.4.2所示。

第一个数字(见表8.4.1)是指对杠杆、螺丝刀甚至人的手等异物的入侵所提供的保护。范围由以0开始的7位数字组成，表示不受实物或人为干预的保护;可达6个，提供细致的保护，防止灰尘或极细颗粒的进入。

第二个数字（见表8.4.2）表示防水程度的保护程度。

该范围开始0意思是对水的保护。最高的是8，为在水中连续浸入水中的设备提供最佳保护。

例子8.4.1

具有以下IP34等级的电气外壳可以定义如下:

本模块的意图是关于机箱保护主题的详细信息。

这个问题在国际标准中有更深入的讨论，BS EN 60529:1992是其中之一。读者如有特殊需要，应参考上述标准。

爆炸保护电气设备

本文简要地介绍了知识产权评级如何涵盖两个重要的保护领域。然而，还有许多其他类型的危险需要应对。这些可能包括腐蚀、振动、火灾和爆炸。后者很可能发生在电气设备产生火花、高温或电弧时;从而点燃化学物质、油或气体。

在实践中，很难确定在潜在危险区域或工厂的特定地点是否存在爆炸性气氛。这个问题已经通过在工厂内指定一个区域来解决，在该区域易燃气体可能存在于以下三个危险区域之一:

• 区域1 - 长时间连续存在或存在爆炸性气体或存在的区域。
• 2区-正常工作时可能发生爆炸性气体的区域。
• 区域3 - 在正常运行期间不太可能发生爆炸性气体的区域，并且如果它确实，则只能在短时间内存在。

有许多尝试制定国际接受的保护标准。

IEC(国际电工委员会)是第一个在这一领域制定国际标准的组织，然而，CENELEC(欧洲电气标准协调委员会)目前将所有主要的欧洲制造国家统一在一套标准下。

测量和控制设备采用一种本质安全保护方法，这种方法是基于通过限制进入危险区域的电能数量来降低爆炸风险，因此，原则上不需要特殊的外壳。

CENELEC和IEC定义了两类本质安全型设备，即EX ia和EX ib。

前女友ia类

这将设备分类为在正常操作程序下不能引起点火，或由于单个故障或任何两个完全独立的故障发生。

前女友ib类

这将设备分类为无法在正常运行过程下引起点火，或者由于单个故障而发生。

与知识产权保护一样，本模块不打算深入讨论这一主题;这是一个复杂的问题，由于不同国家的设备分组可能不同，这一事实使问题更加复杂。

建议，如果读者需要有关此主题的进一步信息，他或她研究适当的相关标准。