专利名称：数字式多点温度测量选择开关的制作方法
技术领域：
本实用新型应用在石油炼制、化工、冶金等生产过程中的多点温度测量上，多点温度检测是热工仪表的一大课题，这是因为生产装置中的温度检测点分布广，点数多。以一般炼油化工装置为例，温度检测点在100－－200点以内，大型化工联合装置可多达1000点以上，被测点到控制室的距离多数在100米左右。如每个检测点都配置热电偶传感器、显示仪表，全部采用热电偶补偿导线连接，则设备投资太高。采用本实用新型能使全部温度检测点共用一台仪表，控制室到现场只用一对补偿导线连接全部测温点，大大降低设备费用和按装费用。
在多点温度检测中，目前采用最多的选择开关是组合开关方式，测温点直接由补偿导线接到开关上。如图一所示。当要检测某点温度时，将相应的开关闭合，使被测点传感器与显示仪接通。该方法的优点是结构简单直观，但存在如下缺点选择开关是由一个双刀双掷开关组合而成，每个测温点使用一个开关，所以开关组结构庞大，同时由于使用场所腐蚀气体的存在，开关的故障率很高。利用该方法制造的产品有油浸式琴键开关，将开关浸没在油中。油浸式开关由于结构的限制，可选点数一般只有6－－30点，该方法另一缺陷是从现场到控制室的连接全部采用补偿导线。
另一种普遍使用的是矩阵选点开关方法，由二极管和干簧继电器构成选点矩阵(如图二所示)。当要测量某点X、Y时，则同时闭合个位开关Y和十位开关X，使矩阵X与Y交点上的一个干簧继电器线圈导电，将该干簧继电器的一对触点吸合，使该点热电偶与温度显示仪接通。该方法的优点是减少了开关的数量，节省了从现场到控制室的补偿导线。存在缺点是每个干簧继电器只用于一个测温点，当测温点很多时，矩阵线路相当复杂，干簧继电器用量很多，因而故障率较高，维修量大。
近来、吉林、洛阳等仪表厂家采用矩阵选点原理生产出触摸式多点温度选择开关，该产品利用人体导电原理构成触摸开关，代替了图二中的普通开关，用小型继电器取代了干簧继电器，可解决100点以内的温度选点。该产品采用整体式结构，矩阵选点网络和开关线路在同一机壳内，所以从现场到控制室不能只使用一对补偿导线连接，而只能将各个测温点都要配备一对补偿导线接到控制室的开关上。
从目前技术情况看，无论是用图一所示的组合开关方式还是用图二的矩阵选点方式，由于设备本身的特殊性，对测温点在100点以上的多点温度测量选择开关，至今市场上还无产品。在实际使用中全部靠使用厂家的仪表工作人员根据自己的需要设计，而制作和按装的工作量很大。此外由于使用厂家制作的技术条件限制，使用中故障率高，维修工作量大，给生产造成影响。使用厂家，特别是大的化工厂、炼油厂、电厂等，由于装置大，温度检测点多，连续生产对仪表可靠性要求高，迫切需要一种性能可靠，选择点数多的温度测量选择开关。而目前仪表厂家能提供的仅有上面所述的油浸琴键开关，只能用于6－－30点的选点。近来生产的触摸式多点温度选择开关，虽然使选择点数扩大到100点，但上述两产品的同一缺陷是要将全部测温点补偿导线接到控制室，安装工作量大，消耗大量补偿导线。而补偿导线是贵金属，目前每米价格达九元，一般炼油化工装置在补偿导线上就要花十几万元。我门的目的是从原理到结构都突破传统选择开关，设计出一种性能可靠、功能强、成本低、选择点数多、安装方便灵活、操作简便的数字式多点温度测量选择装置，解决这一工业生产中迫切需要的测温设备。
分析现在选择开关的长处与缺陷，结合目前市场行情，本实用新型应用微处理机技术，设计出数字式多点温度选择装置，其总体结构如图三所示。本设计采用组合式结构，由数字式多点选择器和继电器箱两部分组成。数字式多点选择器为操作控制级，由以微处理机为核心的集成电路组成，安装于操作控制台上。继电器箱为开关级，由20个(指100点)继电器和热电偶接线端子板组成，继电器箱分40、60、80、100个点几种规格，安装于现场最便于接线的地方。一台数字式多点选择器最多可连接10个继电器箱，一个继电器箱最多可连接100个测温点，即本仪表最多可选择1000个测温点。各级之间由一根30芯电缆连接，现场继点器箱到控制室温度显示仪只用一对公用补偿导线连接，不需点对点接线，安装十分方便。继电器箱的规格和使用台数可根据装置测温点数量和分布情况任意配制，灵活性较大，扩展也很方便。
本设计的选点操作是通过数字式多点式选择器的面板进行的。数字多点选择器的面板由数字显示器和键盘组成，键盘上配有0～9十个数字键，手动加1键INC、手动减1键DEC、自动巡检加1键AUTINC、自动巡检减1键AUTDEC和设定键SET共15个键。一个4位的数字显示器显示出在行选中的点号，其中百位为继电器箱号(0～9)，十位和个位为相应的继电器中所选点号(00～99)，百位和十位之间的短横为选中标记，标记闪烁时，该点未选通，不闪烁时则该点选通。按0～9十个数字键得到所选的点号，手动加1键和减1键用于选择连续点号，每按一次加1键则接通在行点号的上1点，减1键则接通在行点号的下1点。自动加1键和自动减1键用于自动巡检，按一下自动加1键后则进入自动巡检状态，以在行点号为起点，按照预先设置的巡检路径和巡检周期，每过一个巡检周期则自动将下一点接通，直至终点。在自动巡检时若按其它键，巡检就取消，为手动选点服务，按自动减一键则按反方向进行自动巡检。SET键用于设定巡检路径和巡检周期。此外SET键与选中标记结合可用于防止误操作。
本设计采用二级梯形网络进行选点。二级梯形网络这个术语是根据选点电路的结构特征命名的，一台数字式多点选择器向下可接10个继电器箱，用百位控制继电器箱的选通，而一个继电器箱向下又可连接100个测温点，用十位控制点的选通，从上到下呈梯形结构。数字式多点选择器与继电器构成第一级梯型网络。数字式多点选择器采用Z－80微处理器，并配有Z80－－CTC定时器电路及存储器等构成一个基本计算机系统，输出接口部分由四个八位锁存器和30个驱动三极管组成，图五为第一级梯形网络线路原理图。由于采用了微处理器，全部功能都可通过计算机软件程序实现，当键盘打入选点号，通过计算机处理后分别送四个锁存器，使相应的驱动三极管导通。驱动三极管分百位(Q000～Q900)、十位(Q00～Q90)和个位(Q0～Q9)。百位三极管集电极接24伏直流电源正极，当百位的某位选通时，则相应的百位三极管导通，向选中的继电器箱供电，其它未选中的继电器箱都失电。十位和个位三极管的发射极接24伏电源负极，当选通十位和个位的某点时，对应的十位和个位三极管导通，使百位已选中的继电器箱中相应的十位和个位继电器得电，将其触点吸合，通过第二级梯形网络选到所选点。
继电器箱中的继电器触点构成第二级梯形网络。每个100点的继电器箱中有10只十位继电器(J00－J90)和10只个位继电器(J0－J9)，十位继电器含有一对常开触点，个位继电器含有十对常开触点。由继电器触点构成如图六所示的梯形网络。当十位继电器得电，使十位的一对继电器触点吸合，而个位的继电器得电，则将其十对继电器触点全部吸合，而个位继电器的十对触点是分别接在十位的10个组中，只有十位选通的一个组被选中，其余九组均未选通。综上所述，只有百位、十位、个位全部被选中的一个点才能与温度显示仪接通，从而达到选点的目地。如要选125这一点，由键盘打入1、2、5三个数字键，通过计算机译码，导通三极管Q100、Q20、Q5，使1＃继电器箱得电，1＃继电器箱中继电器J20和J5得电，相应的J20的一付常开触点J20闭合，J5的十对常开触点J5－0～J5－9全部闭合，而能选中的只有1＃箱中的第25点。
本实用新型与现有技术相比具有如下特点。
一、技术先进本设计以微处理机为核心，由计算机软件程序实现各种功能，既具有手动选点又有自动巡检功能。若配备不同的软件就可很方便地扩展功能，利于用户进一步开发。这是模拟开关所无法比拟的。
二、选择点数多一台数字式多点温度测量选择器最多选择点数为1000点，可满足绝大多数生产装置的要求，而现有产品最多可选择点数为100点。
三、结构合理本设计采用二级梯形网络取代现有的矩阵选点网络，以组合式结构取代整体结构。继电器箱可安装于现场任何就近测温点的地方，继电器箱到控制室只要用一对补偿导线。继电器箱与数字式多点选择器之间只用一根专用电缆由多芯插头插座连接。大大节省补偿导线和安装费用。而现有开关都要将全部补偿导线引入控制室，点对点地进行热电偶和开关之间的接线。此外由于采用组合式结构，一台选择器可同时使用于几个不同分度号的热电偶的选点。而现有开关一台仅用于一种分度号的热偶。
四、外形美观在控制台上仅安装一台面板由数字显示器和键盘组成的多点数字式选择器，与现代化大型控制室中其它仪表完全协调。而现有选择开关体积大，外表与其它仪表也不相称。
我们把样机使用于南京炼油厂常减压装置，该装置有123个测温点，其中60点采用EU2型热电偶，测量加热炉区温度，63点采用EA2热电偶，测量塔区温度。实施时采用一台数字式多点选择器，安装与控制台上，两个80点的继电器箱，0＃箱安装于炉区，接EU2型热偶。1＃箱安装于塔区，接EA2型热偶。两种不同分度号的热偶分别用一对EU2和一对EA2的补偿导线从继电器接到控制室数字温度显示仪。使用半年多来效果一直很好。
权利要求1.一种用于工业中数字式多点温度选择开关，其特徵是由一个微处理机数字式选择器、十个以下继电器箱、一对共用补偿导线及它们之间的连接导线所构成，微处理机数字式选择器置于控制室内，继电器箱置于就近的测温点。
2.如权利要求1所述的数字式多点温度选择开关，其特徵是继电器箱之间、微处理机数字式选择器和继电器箱之间用一根30芯电缆连接，一台微处理机数字式选择器最多可以接10个继电器箱，一个继电器箱最多可选择100个测温点，由一对共用补偿导线引入控制室，可选点数在1000点以内。
3.如权利要求2所述的30芯电缆，其特徵是带有能容纳30芯的多芯插头以便插入与此相匹配的多芯插座。
4.如权利要求1、2、所述的微处理机数字式选择器，其特徵是它的操作面板是由一个四位数字显示器和键盘组成，键盘上配有0～9十个数字键、手动加1键INC、手动减1键DEC、自动巡检加1键AUTO INC、自动巡检减1键AUTO DEC和设定键SET共十五个键；显示器显示出在行选中的点号。
专利摘要本实用新型涉及热工仪表行业中多点温度测量选择开关和微机技术的结合。它是由一个置于控制室的微处理机数字式选择器和置于就近测温点的继电器箱所构成，它们之间只需一对共用的补偿导线。这比常用的组合开关、琴键开关、矩阵选点开关、触摸开关具有选点多(最多达1000点)、安装方便、使用灵活和节省昂贵的补偿导线等优点，特别适用于化工、石油炼制、冶金等大型生产装置的温度检测。
文档编号G01K1/00GK2048579SQ8921122
公开日1989年11月29日 申请日期1989年3月20日 优先权日1989年3月20日
发明者征新剑, 许金道, 邓茂盛 申请人:金陵石油化工公司炼油厂