浅谈影响在线仪表计量可靠性的因素及处理方法

于雷

摘要：一直以来，在各个领域当中，计量的应用都是必不可少的，作为计量的工具其涉及到贸易结算，安全防护，医疗卫生，环境监测等方面。近年来，计量仪表更是列入了强制检定的范围，在当前社会经济发展的环境中，计量处于相当重要的地位，发达国家已经把发展现代计量仪表科技列为一项重要的战略措施。

关键词：在线以表测量；可靠性；因素；处理方法

引言

在工业自动化技术飞速发展的今天，仪表计量数据的采集在工业自控系统中已占有不可缺少的地位。就制药企业而言，仪表计量的可靠性与药品安全、产品质量、企业效益有着密切的联系。所谓可靠性就是指在规定的条件下、规定的时间内完成规定的功能的能力。在自控系统中，仪表所采集到的数据上传至服务器经过处理后，再结合其他控制设备以实现工业的自动化控制。这除了仪表本身必须具备高可靠性外，对仪表至服务器之间的第三方硬件设备的可靠性也提出了更高的要求。

1.计量仪表的发展现状

我国仪器仪表工业在起步比较晚的情况下，经过20年不懈的努力，成为常用仪器仪表的生产大国，市场销售额屡创新高，研发和生产体系也日益健全。经过飞速发展，我国的仪器仪表市场竞争格局悄然发生改变，我国已步入仪器仪表生产大国行列，通过多年发展已具备了相当的产业规模，面对错综复杂的国际贸易形势，我国仪器仪表行业应牢牢抓住发展的战略优势期，本着“创新优先、重点突破、技术融合、夯实基础、多元投入”的原则，布局符合战略性新兴产业的发展规划。目前，中高档科学测试仪器国内市场满足率为30%，中低档科学仪器满足率65%；生产过程测量控制仪表及系统产品在大型工程项目中的品种满足率达50%，中小型工程达70%。进口产品往往是科研、生产所需的重大、关键设备，技术含量大，附加值高。近几年国家提出“两化融合”，这是我国装备制造业实现升级的重要举措，也是我国从装备制造大国向制造强国发展的重要途径。“两化融合”中所需要的信息都是来自于底层的装备，因此对设备自动化和生产线自动化提出了很大的需求。国家出台的十大振兴规划中，纺织、轻工业、钢铁、船舶等都提到了设备对自动化和智能化的要求。仪器仪表作为知识密集、技术密集型产业，是多学科的综合体，是高端制造装备的不可或缺重要组成部分。

2.影响在线仪表计量可靠性的因素

人通过五感（视觉、听觉、嗅觉、味觉、触觉）得到的信息，经大脑处理后发出相应的动作命令。因此，五感的准确可靠性对于人类的生活至关重要。在自控系统中，在线仪表就好比人的五感，仪表检测是否精准对自控系统的控制精度具有直接影响。就自控系统在线仪表的使用而言，无论哪种信号的输出，都会受到不同程度的干扰，这些干扰除外界环境的干扰外，最大的干扰就是来自内部系统的干扰。在线仪表计量的第三方硬件设备主要指连接导线、接线端子或接线头、数据采集模块、电源。在使用过程中，这些硬件设备都将随着时间的推移和工作环境的变化或多或少地出现氧化、腐蚀、老化、接触不良等现象。而这些现象会使得仪表得不到正常的工作电压或因传输电阻值变化而导致信号传输失真。当生产环境过于恶劣或电磁干扰特别强烈时，就可能造成数据采集模块运算错误。这些都将无法保证在线仪表计量的可靠性。

3.如何提高在线仪表计量的可靠性

3.1连接导线

一定要选用导电性能良好的导线，在导线两端或者接线处的裸露部分必须用锡焊烙封，并用专业胶布进行密封。对于电阻信号输出，为减少电阻信号传输所引起的电阻值变化，根据并联电阻、总电阻特性可知，信号传输导线并联越多，其传输线路总电阻值越小。为合理进行工程设计，可采用三线制的输出方式以减小电阻传输线路对检测电阻的影响。

3.2接线端子或接线头

接线端子或接线头在仪表信号传输导线连接上的使用极其广泛，其主要的功能就是使得接触部位接触可靠，绝缘部位绝缘可靠。在系统中任何一个接线端子或接线头失效都将可能引发自控系统工作的不稳定，大多数自控系统中在线仪表计量的不稳定也都是由于接线端子或接线头故障引起的。因此，在使用过程中一定要选择同一材质、质量好的接线端子或接线头。在安装过程中一定要做到导线的线径与压接孔径配合恰当，连接稳固、可靠。在使用过程中，当发现由于接线端子或接线头引起在线仪表计量不准确时，应立即查看接线端子或接线头状态是否发生改变。必要时，应立即更换接线端子或接线头，以免再次影响在线仪表计量的可靠性。

3.3数据采集模块

数据采集模块是采集在线仪表输出的模拟信号再转化为数字信号上传至服务器的一种设备。一定要让它有一个良好的工作环境，保证其正常工作。其工作环境要求如下：（1）温湿度：应保证数据采集模块的工作环境温度在0～55℃，湿度小于85%，安装位置周围应通风散热良好，必要时应安装空调对控制室进行温度调节，以确保数据采集模块的绝缘性能。（2）震动：数据采集模块应远离振动频率大于10Hz的震动源，当不可避免地需要安装在震动源附近时，必须采取减震措施，尽量减小震动对数据采集模块运行的影响。（3）空气：应将数据采集模块安装在封闭性较好的控制室或控制柜中，同时避免有腐蚀和易燃的气体与数据采集模块接触。（4）电源：数据采集模块应选用直流稳压电源供电，以降低电源对数据采集模块运行的干扰，确保数据采集模块接收信号的稳定可靠性。

3.4电源

电源是为仪器仪表工作而提供的与其相适应的一个稳定电压。前面提及，硬件设备将随着时间的推移和工作环境的变化或多或少地出现氧化、腐蚀、老化等现象。这些现象所引起的压降可能会导致仪表的工作电压不足，进而影响在线仪表计量的可靠性。虽然上述这些现象在工作中是随机发生的，不可预料的，但是也能发现一定的规律。通常仪表在控制柜的接线都是采用并联的方式来获得工作电压的结合实际工作可知：在接线端较多或者并联工作仪表较多的支路上电压降最大，仪表工作最不稳定，故在线仪表计量的可靠性最差。由于电压降产生的随机性比较大，但又必须使仪表在正常的电压范围内工作。因此，若能时刻掌握对电压降影响最大的一仪表工作电路中的电压值，就可以在电压低于仪表正常工作的最小电压值时，第一时间得到处理，以保证仪表正常工作。

4.结束语

尽管从应用的角度来看，计量仪表产业只是物联网产业巨大规模下的一个产品分支，但物联网注重拓展应用领域的特点，相当于为计量仪表产业打开了很多新的市场之门，为其创造出巨大的助推力。工业是计量最先涉及领先的领域。计量是现代化建设中一项不可少的技术基础。计量工作是整个工业企业素质和管理现代化最基本的条件。我国入世后，经济发达的国家常常以中国科技水平低、难以达到相关标准为由，冲击我国经济市场。改进产品质量和服务水平，提高社会经济效益，维护国家和人民的利益，计量工作是适应社会主义现代化建设和发展对外经济关系的需要，也是提升地区、国家经济水平竞争力的重要保障。

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