西門子SM323數字量輸出模塊西門子SM323數字量輸出模塊

新型傳感系統優化化工流程

新型光纖傳感器可以精確測量出化學工廠中長達數米的反應器內部的溫度曲線圖。這項新技術*提供了化學反應器內部的詳盡信息，有助于相關人員改善反應工藝。

西門子(zi)(zi)*將光纖布拉格光柵(zha)溫度測(ce)(ce)量(liang)系(xi)統以傳(chuan)感(gan)(gan)器的形式(shi)應用于工(gong)業(ye)領域。這(zhe)種(zhong)新(xin)型傳(chuan)感(gan)(gan)器名為(wei)Sitrans TO500。它可以在(zai)(zai)長達(da)數米的反應器中測(ce)(ce)量(liang)化學反應混合物的內部溫度。這(zhe)種(zhong)傳(chuan)感(gan)(gan)器可沿一條光纜設(she)置多48個測(ce)(ce)量(liang)點，從而生成(cheng)精確(que)的溫度曲(qu)線(xian)，而以往的測(ce)(ce)量(liang)探頭(tou)僅可在(zai)(zai)幾個點進行(xing)測(ce)(ce)量(liang)。得(de)益于這(zhe)項(xiang)新(xin)技術，如今，過(guo)(guo)程工(gong)程師能夠深入了(le)解(jie)反應過(guo)(guo)程，從而實現(xian)更高(gao)效的控制。該(gai)傳(chuan)感(gan)(gan)器已經順(shun)利通過(guo)(guo)了(le)化工(gong)行(xing)業(ye)客(ke)戶(hu)的測(ce)(ce)試，并于2016年11月(yue)在(zai)(zai)德國紐倫堡工(gong)業(ye)自(zi)動化及電子(zi)(zi)展上(shang)成(cheng)功亮相。

以超細光纖傳感器告別笨重的系統

管(guan)束反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)通常(chang)(chang)會(hui)(hui)包含幾個(ge)外(wai)部(bu)(bu)冷卻反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)管(guan)。在反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)管(guan)中(zhong)，氣(qi)體(ti)(ti)混合物會(hui)(hui)在催化(hua)(hua)(hua)劑(ji)的(de)(de)(de)作用下完成化(hua)(hua)(hua)學(xue)轉化(hua)(hua)(hua)。這些反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)管(guan)長達(da)數米(mi)，直徑在2到(dao)5厘(li)米(mi)之(zhi)間。由于流(liu)入(ru)反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)氣(qi)體(ti)(ti)量(liang)和(he)位置的(de)(de)(de)不(bu)同，反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)管(guan)內(nei)部(bu)(bu)各處的(de)(de)(de)溫(wen)度(du)(du)不(bu)盡相同。化(hua)(hua)(hua)學(xue)反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)通常(chang)(chang)會(hui)(hui)在250到(dao)600攝(she)氏(shi)度(du)(du)之(zhi)間發生。為了測量(liang)溫(wen)度(du)(du)，傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi)會(hui)(hui)被插(cha)入(ru)保護管(guan)中(zhong)置于反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)管(guan)內(nei)部(bu)(bu)。諸如電阻溫(wen)度(du)(du)計和(he)熱電偶等常(chang)(chang)規(gui)傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi)要求(qiu)在每(mei)個(ge)測量(liang)點單獨安裝(zhuang)組件(jian)并布線。因此，即(ji)便僅(jin)部(bu)(bu)署幾個(ge)測量(liang)點，相關保護管(guan)的(de)(de)(de)寬度(du)(du)也(ye)必(bi)須達(da)到(dao)數厘(li)米(mi)，而(er)過程(cheng)控(kong)制的(de)(de)(de)依(yi)據(ju)則(ze)是利用為數不(bu)多的(de)(de)(de)測量(liang)數據(ju)建立的(de)(de)(de)理論模型。如果能更(geng)加精確地測得(de)反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)內(nei)部(bu)(bu)的(de)(de)(de)溫(wen)度(du)(du)分布，就可以(yi)更(geng)高效(xiao)地運行化(hua)(hua)(hua)學(xue)反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)。這樣一來，工程(cheng)師就可以(yi)通過控(kong)制反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)過程(cheng)，盡可能地延緩催化(hua)(hua)(hua)轉化(hua)(hua)(hua)器(qi)(qi)老化(hua)(hua)(hua)，從而(er)降(jiang)低設(she)備的(de)(de)(de)更(geng)換需求(qiu)。

盡管西門子推出的(de)(de)(de)新型光(guang)(guang)纖(xian)傳(chuan)感器(qi)具(ju)備(bei)多達48個(ge)測(ce)(ce)量(liang)點，但(dan)它卻可(ke)以(yi)裝入(ru)寬(kuan)度不(bu)超過2毫米(mi)的(de)(de)(de)保(bao)護管中(zhong)。這種傳(chuan)感器(qi)由(you)厚度不(bu)足1毫米(mi)的(de)(de)(de)光(guang)(guang)纖(xian)構成。沿光(guang)(guang)纖(xian)排布(bu)的(de)(de)(de)光(guang)(guang)學周期性結(jie)構又叫(jiao)布(bu)拉(la)(la)格光(guang)(guang)柵。當光(guang)(guang)射入(ru)光(guang)(guang)纖(xian)時，根據布(bu)拉(la)(la)格光(guang)(guang)柵柵距，特定(ding)波長(chang)的(de)(de)(de)光(guang)(guang)波將被反(fan)射。由(you)于介質的(de)(de)(de)折射率在一定(ding)程度上取決于其溫(wen)度，因此，在不(bu)同(tong)溫(wen)度下，反(fan)射光(guang)(guang)的(de)(de)(de)波長(chang)會偏離先前測(ce)(ce)得(de)的(de)(de)(de)參考值。為(wei)了在多點進行測(ce)(ce)量(liang)，光(guang)(guang)纖(xian)具(ju)備(bei)多個(ge)布(bu)拉(la)(la)格光(guang)(guang)柵，每(mei)個(ge)光(guang)(guang)柵可(ke)反(fan)射不(bu)同(tong)波長(chang)的(de)(de)(de)光(guang)(guang)波。不(bu)僅如此，這種傳(chuan)感器(qi)使用的(de)(de)(de)激光(guang)(guang)帶寬(kuan)已拓展至超過100納(na)米(mi)，可(ke)產生多種不(bu)同(tong)波長(chang)。由(you)此，這種傳(chuan)感器(qi)就(jiu)能(neng)夠測(ce)(ce)量(liang)出每(mei)個(ge)布(bu)拉(la)(la)格光(guang)(guang)柵處的(de)(de)(de)溫(wen)度。

高柔韌性且耐高溫

為(wei)了將(jiang)光(guang)纖布拉格光(guang)柵技術用于工業領域，西門子(zi)工程師(shi)必(bi)須將(jiang)原(yuan)本易碎的(de)光(guang)纖變得更為(wei)柔韌，只有這(zhe)樣(yang)(yang)，傳(chuan)感(gan)器(qi)才(cai)能(neng)(neng)被(bei)插入反應(ying)器(qi)中(zhong)，并在設備維護等情(qing)況下從中(zhong)取出(chu)。柔韌的(de)光(guang)纖也讓長達(da)數米的(de)傳(chuan)感(gan)器(qi)能(neng)(neng)夠被(bei)卷起以方便運輸。此外，工程師(shi)們面對(dui)的(de)另(ling)一個挑戰就是反應(ying)器(qi)內(nei)部的(de)高(gao)溫(wen)。因此，光(guang)纖不僅必(bi)須耐受這(zhe)樣(yang)(yang)的(de)高(gao)溫(wen)，還需要提前進行調整(zheng)，以防止在測量時發生溫(wen)度漂移。

EC31-RTX 組合(he)了(le)基于 PC 的(de)控制解決(jue)方案和(he)傳統 PLC 環(huan)(huan)境的(de)優點：為(wei)單(dan)一硬(ying)件平臺中(zhong)各種不(bu)同的(de)自動化任務解決(jue)方案提供了(le)靈活性(xing)。EC31 的(de)無(wu)風扇(shan)、無(wu)硬(ying)盤設計(ji)，使(shi)得可直接安裝在苛刻環(huan)(huan)境中(zhong)的(de)機(ji)床上。使(shi)用(yong)集(ji)成以太網和(he) PROFINET 接口，系統可簡易集(ji)成至現有自動化環(huan)(huan)境中(zhong)。

如滿足下(xia)面的(de)自(zi)動化解決(jue)方案(an)的(de)標準，S7-mEC 是一平臺：

• 模塊化使用，可(ke)擴展(zhan)
• “無頭操作”- 不帶集(ji)成顯示器：
  使(shi)用(yong) SIMATIC 瘦客戶端在遠程屏幕中操作(zuo)
• 集成不(bu)同(tong)的(de)任務，如同(tong)一硬(ying)件單元中的(de)控制、可視化(hua)、技術功能或數據處理
• 使用各種應用相(xiang)關的硬件(jian)和軟件(jian)
• 直接在設(she)備級應用
• 安全(quan)功能達到(dao) IEC 61508/62061 的(de) SIL 3 和 EN ISO 13849-1 的(de) PLe，帶有(you) WinAC RTX F
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