1 概述

        筆者主要負責柳鋼棒線型材廠現(xiàn)場電氣設備技術管理，工作中常常接觸各類儀表故障，因為現(xiàn)場儀表通常采用弱電信號，故障源往往較為隱蔽，所以在面對儀表故障時，需要在掌握其工作原理的基礎上，耐心細致地排查處理。在此，對近一年遇到的幾個儀表故障的處理過程進行介紹和分析。

 

2 故障案例

2.1 稱重控制器串口燒故障

        我廠五六棒成品地磅選用托利多 IND331 系列稱重控制器，通過 RS232 通訊接口，將其中一路數(shù)據(jù)傳輸至生產(chǎn)管理網(wǎng)電腦主機，進入稱重控制系統(tǒng)，完成數(shù)據(jù)統(tǒng)計及標牌打印等工序。另一路數(shù)據(jù)傳輸至懸掛在生產(chǎn)現(xiàn)場的顯示屏，面向操作工顯示實時稱重數(shù)據(jù)。發(fā)生在六棒的一次故障中，生產(chǎn)管理網(wǎng)無法接收稱重數(shù)據(jù)，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)稱重控制器 RS232 通訊接口燒，無信號輸出，更換控制器主板，使用幾個小時后 RS232 接口再次燒壞。現(xiàn)場檢查了接地、外部電源、電腦主機均未發(fā)現(xiàn)異常。

 

        初步判斷系瞬間過電壓導致 RS232 接口燒，但是不能確定過電壓來自稱重控制器還是電腦主機。因為無法確定故障點，為了避免可能出現(xiàn)的過電壓通過 RS232 數(shù)據(jù)線波及稱重控制器（電腦主機），決定采取光電隔離的方式保護通訊雙發(fā)設備，在原本直接通過 RS232 數(shù)據(jù)線連接的稱重控制器和電腦主機之間增加一套 RS232 光纖轉換器。經(jīng)過光電隔離后，可以確保通訊雙方任何一方出現(xiàn)故障，產(chǎn)生過電壓時，不牽連到另一方設備，減少損失。

2．2 超聲波液位計線路干擾故障

        五六棒生產(chǎn)用水采用自循環(huán)方式供水，由不同泵組實現(xiàn)生產(chǎn)水在冷水池、軋線、漩流池、平流池之間的周轉。軋線滿負荷生產(chǎn)時，水循環(huán)系統(tǒng)周轉迅速，瞬時流量達 4000m 3 /h，如果幾個水池的液位控制失衡，很可能引發(fā)水池溢水事故，浸泡設備，造成損失。按照設計，平流池液位檢測元件為超聲波液位計，將水池液位以兩線制 4~20mA 信號形式傳輸至 PLC，顯示于監(jiān)控WINCC 畫面。投產(chǎn)一段時間后，不定期出現(xiàn)液位波動的現(xiàn)象，盡管波動幅度不大，但不利于值班人員準確掌握水位情況，存在一定隱患。起初判斷是由于水池密閉，水溫高產(chǎn)生霧氣，飄散到超聲波液位計探頭表面后凝結成水珠，影響超聲波信號收發(fā)，導致檢測液位出現(xiàn)波動。經(jīng)過持續(xù)跟蹤觀察，發(fā)現(xiàn)在氣溫高，水池沒有霧氣產(chǎn)生的時候依然會出現(xiàn)波動現(xiàn)象，據(jù)此判斷霧氣并非干擾源。該液位計安裝位置距離 PLC 柜大約 60 米，中間穿越部分動力電纜橋架，判斷干擾或來自線路周圍，因此決定增加配電隔離器進行抗干擾保護。配電隔離器的工作原理是既為變送器等一次儀表提供 24V 配電電源，同時又對輸入的電流信號進行采集、放大、運算、和進行抗干擾處理，再輸出隔離的電流和電壓信號，供后面的二次儀表或其它儀表使用。 增加配電隔離器后，液位波動現(xiàn)象果然消失，前后對比圖如下：

2.3 超聲波液位計檢測口干擾故障

        同五六棒一樣，中型線水處理濁環(huán)冷水池也采用三暢超聲波液位計進行液位檢測。生產(chǎn)中，該液位數(shù)據(jù)也出現(xiàn)了波動現(xiàn)象。有別于五六棒平流池，該水池的水并非從漩流池而來，而是經(jīng)過冷卻塔風冷降溫后流入，因此不存在霧氣蒸騰干擾探頭的可能性。同時，水池遠離生產(chǎn)現(xiàn)場，液位計距離 PLC 柜僅 20 米，沿途沒有其他動力電纜，所以也排除了線路干擾的可能。深入觀察后，發(fā)現(xiàn)該液位計安裝的位置距離水池入水管口很近，此處水流湍急，水花飛濺，而三暢超聲波液位計的檢測原理是通過傳感器發(fā)出超聲波脈沖信號，聲波經(jīng)液體表面反射后被同一傳感器接收，并由聲波的發(fā)射和接收之間的時間來計算傳感器到被測液體表面的距離，顯然波濤洶涌的水面將大大影響超聲波液位計的檢測精度。鑒于表面水位起伏較大，而下層水流較為平穩(wěn)，決定取消超聲波液位計，改為不銹鋼纜式壓力液位計。壓力式液位計采用靜壓測量原理，當液位變送器投入到被測液體中某一深度時，傳感器迎液面受到的壓力的同時，通過導氣不銹鋼將液體的壓力引入到傳感器的正壓腔，再將液面上的大氣壓 Po 與傳感器的負壓腔相連，以抵消傳感器背面的 Po ，使傳感器測得壓力為：ρ .g.H ，通過測取壓力 P ，可以得到液位深度。更換后，液位數(shù)據(jù)穩(wěn)定準確，故障排除。

 

        對于超聲波液位計，除了水面起伏大會對檢測造成影響，檢測探頭下方有阻擋物體也會造成檢測失真。例如安裝在五六棒漩流池的三暢超聲波液位計，由于現(xiàn)場人員工作不夠細致，在液位計檢測口處固定了一根橡膠排水管，造成液位計探頭收發(fā)信號收到影響，導致液位失真。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)此問題并移除橡膠排水管后，液位恢復正常。

 

3 結論

        對于工業(yè)自動化領域，各類檢測元件、儀器儀表如同控制系統(tǒng)的五官，不斷采集來自現(xiàn)場的信號、狀態(tài)，反饋到控制系統(tǒng)，幫助實現(xiàn)各種功能。它們遍布現(xiàn)場各個角落，種類繁多，卻都遵循相應的標準和規(guī)則，只要掌握其工作原理、信號特性、安裝工況和周圍環(huán)境，很多儀表故障都能在實踐摸索中迎刃而解。同時，在儀表選型的時候，應該充分考慮安裝工況、信號類型與儀表參數(shù)的匹配度，以免留下故障隱患，增加日后的維修工作量，也造成備件浪費。