Электрические схемы технологического контроля и сигнализации
Оптимизация технологическихпроцессов, повышение их рабочих параметров до критических и сверхкритических,сложные взаимосвязи между различными технологическими участками, недопускающими отклонения в работе отдельных агрегатов от предписанных режимов,требуют всё возрастающего количества точек контроля допускаемых значенийразличных параметров автоматизируемых объектов. В связи с этим в проектахавтоматизации широкое применение находят специальные схемы технологической сигнализациибольшого числа параметров. Алгоритм работы этих схем сводится к следующему:
· при отклонении параметра отзаданного значения подаются звуковой и световой сигналы;
· звуковой сигнал снимаетсякнопкой съёма звукового сигнала;
· световой сигнал исчезает приуменьшении отклонения параметра до допускаемого значения.
· в случае необходимости каждыйвновь поступивший сигнал выделяется мигающим светом. При съёме звуковогосигнала оператором сигнальная лампочка переходит на ровный свет.
В настоящее время длятехнологической сигнализации наиболее часто применяются унифицированные блокитехнологической сигнализации, многоканальные комплектные устройствасигнализации и бесконтактные логические элементы, на которых реализуютсяразличные системы технологической сигнализации с требуемым алгоритмом работы.
Блоки технологической сигнализации
Блоки технологической сигнализации предназначены для индивидуальнойсветовой и общей звуковой сигнализации конечных состояний объектов и дискретныхзначений технологических параметров.
Блоки технологической сигнализации реализуют аварийнуюсигнализацию предельных значений отдельных параметров, характеризующих ходтехнологического процесса, и позиционную сигнализацию состояний (включен,отключен, открыт, закрыт) аппаратуры, агрегатов и механизмов, участвующих втехнологическом процессе.
Алгоритм работы аварийной сигнализации:
· в исходном состоянии (технологический контакт разомкнут) сигнальнаялампочка, соответствующая данному технологическому параметру, погашена,звуковая сигнализация выключена;
· при нарушении технологического параметра (технологический контактзамыкается) сигнальная лампочка загорается мигающим светом, включается звуковаясигнализация;
· при квитировании сигнальная лампочка переходит на ровное горение,звуковая сигнализация выключается;
· при восстановлении нормального значения технологического параметра(технологический контакт размыкается) сигнальная лампочка гаснет;
· при восстановлении технологического параметра до квитированиясигнальная лампочка гаснет, звуковая сигнализация выключается, схема переходитв исходное состояние.
Алгоритм работы позиционной сигнализации:
· при включенном (открытом) состоянии механизма, соответствующем нормальномупротеканию технологического процесса (технологический контакт замкнут),сигнальная лампочка горит ровным светом, звуковая сигнализация выключена;
· при несанкционированном отключении (закрытии) механизма (технологическийконтакт размыкается) сигнальная лампочка горит мигающим светом, включается звуковаясигнализация;
· при квитировании сигнальная лампочка гаснет, звуковая сигнализациявыключается.
Номенклатура унифицированных блоков технологической сигнализации следующая:
· блок аварийной сигнализации (БАС) на пять индивидуальных точексигнализации;
· блок позиционной сигнализации (БПС) на пять индивидуальных точексигнализации;
· блоки общих цепей (БОЦ-1 — БОЦ-3), выполняющие функции управлениямигающим светом, звуковой сигнализацией и питания блоков БАС и БПС (общимчислом не более 20 блоков.Блок аварийной сигнализации БАС
Принципиальная электрическая схема блока аварийнойсигнализации представлена на рис.1.
/>
Рис.1
Функционально БАС состоит из пяти каналов индивидуальной сигнализации,объединённых общими шинами.
В исходном состоянии технологический контакт ТК1разомкнут, соответствующая ему лампочка сигнализации HL1погашена, звука нет. При замыкании ТК1 лампочка HL1подключается к шине мигающего света по цепи ТК1 — VD3 — VD5 — HL1 — VD7 — VD8 — шина Мигание АС; одновременно по цепиТК1 — VD3 — VD4 — К1 — VD6 — VD16 — шина Квитирование, звук АС включается звуковой сигнал. Включения релеК1 при этом не происходит, так как ток, протекающий по его обмотке,ограничен по уровню ниже тока срабатывания резисторами R1,R2, которые находятся в блоке БОЦ-2. При нажатииоператором кнопки Квитирование АС шина Квитирование, звук АС подключаетсянепосредственно к шине — 24 В, реле К1 срабатывает и через собственныйконтакт (1,2) и диод VD40 подключается кцепи — 24 В (становится на самоблокировку). Лампочка через замкнутый контакт (3,4)реле К1 подключается к шине +UЛ ипереходит на ровное горение (VD7запирается); звуковой сигнал выключается, так как замкнутый контакт (1,2) релеК1 шунтирует шину Квитирование, звук АС и диод VD6, который запирается, выключая ток, проходившийна вход узла звуковой сигнализации.
При размыкании ТК1 лампочка HL1гаснет, но контакты реле К1 остаются замкнутыми, так как релепродолжает получать питание от узла задержки через шину Задержка и диодыVD32 и VD2.По окончании времени задержки, определяемого времязадающей цепью узла задержкиС3 и R16 в блоке БОЦ-2, реле К1выключается. Таким образом, кратковременное размыкание датчика, при котором онуспевает замкнуться до окончания задержки, воспринимается схемой как случайноеи разблокировки реле К1 не происходит.
Контроль исправности сигнальных лампочек и каналовиндивидуальной сигнализации осуществляется оператором нажатием кнопки Контроль,которая подключает шину Контроль и диоды VD1(VD9, VD17,VD25, VD33)к шине +24 В, +UЛ, что равнозначно включениювсех ТК.
Диоды VD3, VD11, VD19, VD27, VD35 являютсяразвязывающими и обеспечивают возможность подключения к ТК других ячеексигнализации или входов схем блокировок.
В целях защиты общих шин от короткого замыкания подключаемыхк ним по схеме ИЛИ полупроводниковых диодов общие шины заводятся в БАС черездополнительные схемно-избыточные диоды VD8, VD16, VD24, VD32, VD40. Этоувеличивает эксплуатационную надёжность аппаратуры за счёт возможностилокализации аварийного отказа в аппаратуре.Блок позиционной сигнализации БПС
Принципиальная электрическая схема блока позиционной сигнализациипредставлена на рис.2.
Функционально БПС состоит из пяти каналов индивидуальной сигнализации,объединённых общими шинами.
В исходном состоянии блок-контакт БК1 замкнут,соответствующая ему лампочка HL1 горитровным светом, звука нет. Лампочка HL1получает питание по цепи шина +24 В, +UЛ — БК1 — VD2 — HL1 — шина — UЛ. Одновременно по цепи: БК1 — VD4 — реле К1 — VD11 — шина — 24 В получает питание реле К1и держит замкнутыми свои замыкающие контакты. Однако несмотря на то, чтозамыкающие контакты реле К1 замкнуты, тока в цепи этих контактов исоединённой с ним шины Квитирование, звук ПС нет, так как эта цепьзашунтирована БК1 и диодом VD4.Узел звуковой сигнализации, вход которого соединён с шиной Квитирование,звук ПС, включён.
При размыкании БК1 реле К1 получаетпитание по цепи шина Квитирование, звук ПС — VD23 — VD15 — К1 — VD11 — шина — 24 В.
Ток этой цепи удерживает реле К1 во включенномсостоянии и, кроме того, включает звуковой сигнал. Лампочка HL1получает питание по цепи шина Мигание ПС — VD29 — К1 — VD1 — HL1 — шина — UЛ и горит мигающим светом.
При нажатии оператором кнопки Квитирование ПС разрываетсяцепь тока, проходящая по шине Квитирование, звук ПС, реле К1выключается, замыкающие контакты реле К1 размыкаются, HL1 гаснет, выключается звуковой сигнал.
Контроль исправности сигнальных лампочек и каналовиндивидуальной сигнализации осуществляется оператором нажатием кнопки Контроль,которая подключает шину Контроль к шине +24 В, +UЛ,что равнозначно включению всех БК.
В целях защиты общих шин от короткого замыкания подключаемыхк ним по схеме ИЛИ полупроводниковых диодов общие шины заводятся в БПС черездополнительные схемно-избыточные диоды VD11,VD17, VD23,VD29. Это увеличивает эксплуатационнуюнадёжность аппаратуры за счёт возможности локализации аварийного отказа в аппаратуре.
/>
Рис.2
Блок общих цепей БОЦ-1
Принципиальная электрическая схема БОЦ-1 представлена на рис.3.
Функционально блок БОЦ-1 выполняет функции организации иуправления мигающим светом. Основу этого узла составляет симметричныймультивибратор на транзисторах VT2, VT3 с частотой колебаний 1 Гц.
Диодно-трансформаторный компаратор формирует на обмотке w3 трансформатора TVзапускающие импульсы длительностью0.5 мс с частотой следования 100 Гц в началекаждой полуволны напряжения фазы А.
При совпадении импульсов с обмотки w3трансформатора TV и импульсов разрешения,снимаемых с эмиттера транзистора VT2мультивибратора, открывается транзистор VT1и через обмотки w5 и w6трансформатора TV пачки запускающих импульсов (длительностьпачки определяется мультивибратором и составляет 0.5 с) поступают науправляющие переходы тиристоров VD7 и VD11. Тиристор, включённый запускающим импульсом,остаётся в открытом состоянии до окончания полуволны питающего напряжения (фазаА), а затем выключается и включается вначале следующей полуволны следующимимпульсом. Таким образом, при наличии пачки запускающих импульсов тиристороткрыт, а при отсутствии — закрыт.
Фазовые соотношения на входе компаратора выбраны такимобразом, что запускающие импульсы формируются в момент, когда напряжение фазы Анарастает не более чем до 30 % амплитудного значения. Это позволяет защититьзамыкающийся ТК от возможной токовой перегрузки при коммутации холоднойлампочки накаливания в случае аварийной сигнализации, так как максимальнаямощность, коммутируемая ТК, благодаря принятым мерам в 5-10 раз меньше, чем приобычной коммутации холодной лампочки.
/>
Рис.3
Квитирование аварийной сигнализации и связанное с нимпереключение лампочки накаливания герконовым замыкающим контактом реле К1на ровный свет происходит при уже разогретой лампочке, что снижает нагрузку нагеркон. Кроме того, с целью повышения надёжности герконового контактапредусмотрено включение тиристора VD7 приквитировании с помощью дополнительных контактов кнопки Квитирование АС ирезисторов R8 и R9,так что коммутация рассматриваемого герконового контакта происхолдит на уровненапряжения не более 5 В. Это позволяет значительно снизить нагрузку на контактыи повысить их надёжность до уровня надёжности полупроводниковых элементов.Блок общих цепей БОЦ-2
Принципиальная электрическая схема БОЦ-2 представлена на рис.4.
Функционально блок БОЦ-2 выполняет функции управлениязвуковой сигнализацией и организации задержки.
Рассмотрим работу блока в режиме аварийной сигнализации.
Как было описано выше, при замыкании любого ТК появляетсяток в шине Квитирование, звук АС, которая подключена к входу усилителяна транзисторах VT1 — VT4узла звуковой сигнализации. Ток, протекающий через обмотку реле К1,ограничен резисторами R1 и R2на уровне ниже уровня срабатывания реле К1 (БАС), но достаточном длянасыщения транзистора VT1 и срабатыванияусилителя на транзисторах VT1 — VT4. В коллекторной цепи транзистора VT4 включено реле К1. Контакты реле К1запускают тириссторный ключ на тиристоре VD10,который подключает источник звукового сигнала Зв к источнику переменногонапряжения Uзв.
/>
Рис. 4
Конденсатор С1 и резисторы R5,R6 образуют времязадающую цепь, определяющуюзадержку на включение источника звукового сигнала, необходимую дляпредотвращения ложных срабатываний звукового сигнализатора при кратковременных(менее 0.2 с) замыканиях ТК.
При нажатии оператором кнопки SB1Квитирование АС закрывается транзистор VT1,открывается VT2, происходит разряд ёмкости С1через резистор R6, транзисторы VT3 и VT4закрываются и звуковой сигнал выключается. При отпускании кнопки SB1Квитирование АС шина Квитирование,звук АС остаётся обесточенной благодаря шунтирующему действию замыкающихконтактов реле К1 в блоке БАС.
Узел задержки обеспечивает задержку на отпусканиегерконового реле К1 заквитированного индивидуального каналааварийной сигнализации (блок БАС) при кратковременном (случайном) размыканиитехнологического контакта датчика. Время задержки определяется временем разрядаконденсатора С3. Как описано выше, после квитирования катушка реле К1индивидуального канала сигнализации (блок БАС) получает питание по цепи шина+24 В, +UЛ — ТК — VD3,VD4 — контакты реле К1 — VD40 — шина — 24 В. Диод VD2при этом закрыт. При размыкании ТК диод VD2открывается. Катушка реле К1 подсоединяется к шине +24 В по цепи — VD2 — VD32 — шина Задержка — эмиттер-база VT9 — R19, R21.Транзистор VT9 открывается, через него начинаетпротекать ток разряда конденсатора С3, при этом открывается транзисторVT8. Через открытый транзистор VT8 проходит ток удержания реле К1 поцепи шина +24 В — UЛ, R17 — коллектор-эмиттер VT8. VD6 — коллектор-эмиттер VT9, VD2(БАС) — замыкающие контакты реле К1 — шина — 24 В. Этот токсуществует на время разряда конденсатора С3, пока открыт транзистор VT8. По окончании разряда конденсатора С3транзистор VT8 закрывается, транзистор VT7 открывается. Ток удержания реле К1исчезает, реле К1 отпускает и замыкающими контактами разрывает цепьна шину — 24 В.
Через резистор R15 иоткрытый транзистор VT7 проходит ток зарядаконденсатора С3. Схема возвращается в исходное состояние.
Рассмотрим работу блока БОЦ-2 в режиме позиционной сигнализации.
При размыкании любого БК от шины +UЛ,+24 В через размыкающие контакты кнопки SB2КвитированиеПС и вход усилителя на транзисторе VT5,зашунтированный четырьмя диодами ДШ, начинает протекать ток в шину Квитирование,звук ПС. Транзистор VT5 этим токомоткрывается и с помощью транзистора VT6включает реле К1, контакты которого включают цепь источниказвукового сигнала Зв.
При нажатии оператором кнопки SB2Квитирование ПС разрывается цепь питания реле К1, замыкающиеконтакты реле К1 размыкаются, шина Квитирование, звук ПСобесточивается, транзисторы VT5. VT6 закрываются и звуковой сигнал Зввыключается.
Диоды ДШ необходимы для предохранения входа усилителя на транзистореVT5 от перегрузок. Они должны бытьрассчитаны на суммарный ток реле всех каналов позиционной сигнализации. Вкачестве таких диодов могут быть использованы, например диоды выпрямительногомоста БОЦ-3.Блок общих цепей БОЦ-3
Принципиальная электрическая схема блока общих цепей БОЦ-3 представленана рис.5. Функционально блок БОЦ-3 выполняет функцию блоков питания дляаварийной и позиционной сигнализации.
Схема питания собрана по трёхфазной двухтактной схеме (схемеЛарионова), где с каждой фазной обмоткой одного из трёх трансформаторов соединеныдва полупроводниковых диода: один — анодом, другой — катодом. Первичные ивторичные обмотки трансформаторов соответственно соединены звездой.
/>
Рис.4
Второй выпрямитель для лампочек сигнализации собран пооднофазной двухконтактной (мостовой) схеме.
Вы можете обсудить материал на нашем форуме.
Свои пожелания Вы можете оставить в гостевой книге
Если у Вас имеется материал, дополняющий данный раздел,просьба выслать на мой ящик.