信号报警与联锁系统课件

一、信号报警联锁系统作用及基本常识 1信号报警联锁系统在生产中的作用？在工业生产中，信号联锁是用来自动监视并实现自动操作的一个重要措施。当设备、管道中的某些工艺参数超限或运行状态发生异常时，以灯光和音响引起操作人员注意，人为或自动地改变操作条件，使生产过程处于安全状态。这是确保产品质量和人身安全所必须的。合理地选择联锁保护系统，在一定程度上还可提高生产自动化水平，减少操作人员。2对运行中的联锁仪表进行维修时必须做到以下几点：（1）检查维修信号联锁仪表和联锁系统应有两人参加。（2）维修前必须征得岗位操作人员的同意，并填写检修联系单，履行会签手续。（3）必须在切断（解除）联锁后再进行检修工作。（4）维修后通知操作人员，操作人员在场核实和复原后结束工作。3信号报警系统中，有哪些基本的工作状态？（1）正常状态：此时没有灯光或音响信号。（2）报警状态：当被测工艺参数偏离规定值或运行状态出现异常时，发出音响灯光信号，以警告值班人员注意。（3）接收状态：值班员发现报警信号以后，可以掀一下“接收”按钮，从而解除音响信号，保留灯光信号（也称消音状态）（4）复原状态：当故障排除后，报警系统恢复到正常状态。有些报警系统中，备有“复原”按钮。（5）试灯状态：用来检查灯光回路是否完好，而且要求只能在正常状态下才能试灯，在故障状态下不能试灯，以防误判断。4在信号报警系统中，往往以不同形式的灯光、音响信号来帮助值班人员判断故障性质。常见的灯光、音响信号有哪些类型？起什么作用？对灯光信号来讲，一般以“灯灭”表示正常或故障消失，以“灯亮”表示故障存在。“灯亮”又分为闪光和平光（不闪光）。闪光容易引人注目，常用来表示刚出现的故障或第一故障。平光常用来表示在接收以后继续存在的故障或第二故障。有时候，也以灯光颜色来区别故障性质。一般规定为：红灯表示“停止、危险”；黄灯表示“注意、警告”；绿灯表示“可以、正常”；白灯用于试验鉴定，表示正常。5联锁线路通常由哪几部分组成？联锁线路通常由输入部分、逻辑部分和输出部分这三个部分组成。输入部分是由现场开关、控制盘开关、按钮、选择开关等组成。逻辑部分是建立输入输出关系的继电器触点电路和可编程序控制器的程序，输出部分包括驱动装置、电磁阀、电动机启动器、指示灯等。6继电器的三个主要机构是接收机构、中间机构和执行机构。继电器动作特性的四个阶段是动作、工作、释放、静止。继电器动作时间的长短主要同控制电路的惯性和继电器动作部分的移动速度有关。控制电路切换的可靠程度是同触点的构造和形状有密切关系。根据触点接触面的形状，触点可有点接触、线接触和面接触。7基本继电线路的动作方式有：中断方式、自锁方式、振荡方式，双稳动作方式和延时动作方式。使继电器释放的方法有：直接切断电源法，电阻并联法，电源并联法。常开接点二、常见继电器接线图中图例符号的含义：常闭接点线圈绕组转换接点常开延时闭合接点常开延时打开接点常闭延时闭合接点常闭延时打开接点在我国化工石化等行业的引进装置中，继电器接线图也常用以下图例符号：继电器线圈 CR常开接点常闭接点时间继电器线圈 TDR具有延时功能的常开接点 TDR具有延时功能的常闭接点 TDR三、常规程序控制系统 常规程序控制系统的组成：输入设备（按钮、限位开关等）继电器控制线路（由继电器和连接导线组成）输出设备（接触器、电磁阀等）被控制的生产机械或生产过程 上图为一个常规程序控制系统的组成原理框图。其输入对输出的控制是通过接线程序实现的输入设备（指按钮、行程开关、限位开关、传感器等）向系统送入控制信号，输出设备（接触器、电磁阀等）用以控制生产机械或生产过程中的被控对象（如电动机，电炉等）。下面举例对几个常用基本电路进行分析：基本电路分析：图一属于停止优先式，其中，AN1起动按钮。按下AN1后，灯L亮。AN2停止按钮。按下AN2后，灯L灭。R1-自锁接点，用来“记忆”继电器R已经动作。如无R1接点，将出现一按AN1则灯亮，一放AN1则灯灭的现象。图二属于起动优先式，图三属于旁路控制式，图中的电阻为吸收电阻，目的是为了防止AN1、AN2接通时电路短路。AN1AN2RR1R2L图一AN1RAN2R2LR1图二图三AN1AN2LR2R1R3.试述下列报警线路的动原理_XLR1-1R2R2-2PBR2-1R1-2R1+不闪光声光报警信号系统接收这是不闪光的声光报警信号系统 其工作原理如下：当出现故障而使触点X闭合时，继电器R1受激励而动作。这时其触点R1-1、R1-2均闭合，因而信号灯L亮，喇叭响。操作工知道事故后按下接收按钮PB，继电器R2带电动作，其常开触点R2-2闭合，以实现自保。其常闭触点R2-1断开，喇叭不响，以消除躁声。事故排除后，触点X复原断开，R1失电其两个常开点断开信号灯不亮，喇叭也不响了。待下次事故来时再发出声光信号。X1LBPB3R13R1PB1R12LR11PB2R22R21R2S识别SHISHIBIE 识别瞬时事故信号报警系统S识别SHISHIBIE 接收识别试验这是识别瞬时事故的信号报警系统。在化工生产中，常会碰到变量短时间越限，但很快又恢复正常的情况，灯亮一下就灭了，喇叭响一下就不响了。而这种瞬时故障往往是影响质量的先兆。为了引起操作人员的注意，找出根本原因，可以选用能够区别瞬时故障的报警系统。出现故障时，灯亮并发出音响，操作工接收时，如果故障已消失（瞬时故障）灯灭，音响消失。如果故障仍存在，（非瞬时故障）灯转为平光，音响消除，直到故障排除后，灯才熄灭。动作原理如下：正常时，X1断开，灯不亮，喇叭不响。故障时，X1闭合，R1带电，R1-3闭合自保；R1-1转换接点翻到下面，灯L亮，R1-2闭合，由常闭接点R2-2，喇叭响。此时如果故障已消除（瞬时故障），R1仍带电，灯不灭，喇叭仍响。接收时，按下PB1，R2带电，R2-2断开，灯亮，喇叭不响了（消音），这时按下PB3，解除自保，如果X1仍闭合（故障未消除），R1带电，灯仍亮。R1-2闭合，R2由于R2-1的自保仍带电，故R2-2断开，喇叭仍不响，这是长久故障，应查找原因，消除故障。当按下PB3时，如果X1断开，（故障消除），R1失电，灯灭，喇叭不响。这是瞬时故障，给操作人员以提示。R2-1试灯R1-1XR1PB1R2-2R2-3R2R1-2FRPB2R1-3R2-4ALBL接收FRFR-闪光继电器X-信号接点BA一般闪光报警系统当AB之间虚线不接时，其工作原理为：正常时，X断开，R1断电，R2经R1-2而通电动作，由R2-2自保，灯AL不亮喇叭BL不响。故障时，X闭合，R1通电动作：R2仍带电因R1-2使BL响，FR动作，因R1-3使AL闪光。接收时，按PB1：R1保持通电，R2断电并解除 自锁，R2-3断使BL消音，FR失电，R2-4闭，使AL平光。试灯时，按PB2，灯AL平光。（R1-3保证了只有在正常时才能试灯）报警程序框图如下：合电源灯灭铃停报警试灯？故障？平光铃停试灯平光铃停接收闪光响铃报警复原？接收？是是是是故障排除？当连接AB间虚线时，则组成能够区别瞬时故障的闪光报警系统。工作原理如下：正常时，R1失电，R2通电且自锁，灯AL不亮，喇叭BL不响。故障时，X1闭合，R1带电，R1-2使BL响，FR动作。R1-3使AL闪光。注意：由于R1经R1-1自锁，即使出现瞬时故障（X接通后又断开），仍维持AL闪光，BL响。接收时，按PB1，则R2失电，R2-3断开，BL消音，如果按PB1时，故障仍存在，（X闭合）R1仍带电，AL经R2-4、R1-3而产生平光。如果按PB1时，故障已消失，（X1断开）R1由于R2-1已断开而失电，于是AL灭。相应的报警程序框图如下：合电源灯灭铃停报警试灯？故障？平光铃停试灯平光铃停闪光响铃报警复原？接收？是是是是（非瞬时故障）是否故障消灭？（瞬时故障）下图是压缩机的启动联锁线路，分析其动作原理及特点：11SSR3LR1PB1R11PB2R31R22R12R21R21432567 这是一种旁路自消联锁线路。3和4是旁路线路，压缩机的启动是靠它来进行。一旦压缩机启动正常，它会自动失去作用，其动作过程为：假定压缩机还没有运行，速度开关SS触点断开（断开报警）按下旁路按钮PB2后，R2带电，R2-1闭合自保，灯L亮（表明旁路已起作用了。）R2-2也闭合，使R3带电，位于压缩机启动停止电路中的R3-1闭合，压缩机得以启动。当压缩机转速高于低速规定值时，速度开关SS闭合，R1带电，R1-2闭合，就可维持触点R3-1闭合，压缩机继续运行，但R2已失电，旁路灯灭，旁路作用自消。如果压缩机转速低于低速规定值，速度开关SS断开，R1断电，使压缩机停车。图中PB1是停止按钮。四、故障分析和处理：一、信号报警和联锁系统产生误动作的原因有哪些？所谓误动作，是指生产过程及工艺设备正常、各种参数均没有达到自动报警、自动停车（或其它保护性动作）整定值的情况下，信号报警和联锁系统由于自身问题使报警器或执行器错误动作。其原因主要有：（1）电源失电或电压波动范围超过规定值。如电源供电方式不合理，备用电源自动切换时间过长，厂用电源电压波动范围过大，个别元件、导线接地或短路使电源的熔断器熔断等。（2）一次发信元件故障 如压力开关导压管泄漏；带接点的指示仪接点生锈，压力不足，接触不良；人为停表拨动指示和控制指针，未停联锁就检查仪表零位等。（3）逻辑元件损坏或继电器故障 如逻辑元件或继电器线圈因环境温度高或过载而烧毁；继电器接点接触不良；继电器受振动而使接点误动作等。（4）执行器故障 如因电源电压过高、绝缘不好、环境温度高、湿度大，使电磁阀线圈烧毁短路；导压管泄漏或仪表空气太脏使电磁阀关闭不严或动作卡滞；信号灯座接触点氧化或接触不良，长时间电源电压过高烧毁灯泡，使信号灯不亮等。（5）连接导线短路或断路 如由于机械损伤、绝缘老化、接线端子固定不牢造成导线短路或断路；接线端子标记不清，检修其它仪表误动作报警联锁接线而造成误动作等。二、信号报警和联锁系统不动作的原因有哪些？如何解决处理？当工艺变量或设备运行参数已达到自动报警或自动联锁的数值，但报警联锁系统却无动于衷，没有联锁动作，其原因及处理方法如下：1.一次发信元件工作不正常（1）一次仪表控制指针误差大，在信号超过动作整定值时还不发信。应认真检查校验仪表。（2）有触点发信元件接点表面氧化或灰尘积聚，应经常检查维护。（3）发信元件常闭接点由于多次打火而粘连，或接触不良不能有效断开或接通。应及时检查更换。（4）一次仪表测量系统故障，在危险工况不能正确显示和发信应检修和调校一次仪表。2、逻辑元件或继电器故障（1）逻辑元件损坏或管脚虚焊。找出故障点，更换元件或重新焊接。（2）继电器线圈短路、断路、接地；接点接触不良或接点由于火花而粘连；可动机构卡住或锈死等，对此可以更换继电器或接点，检修可动机构，清除触点污物，调整触点接触压力等方法。3、执行器故障（1）电气回路断线、短路、绝缘不好、接地或接触不良。彻底检查线路和电磁阀线圈的直流电阻和绝缘电阻，使之导通良好。4、连接导线断路、短路或接地 用万用表检查线路导通情况，用500V兆欧表检查线路绝缘电阻。测绝缘电阻时最好将被测线路正负极短路后将兆欧表中储存的电能放掉，然后再测量，以免损坏电子元器件。（2）气源不洁或可动机构润滑不好，使电磁阀卡住或动作失灵。应先解决气源问题，然后清洗和润滑可动机构并多次试验，确认可靠后方可使用。四、可编程序控制系统1可编程序控制器PLC的定义 从常规程序控制系统的组成原理框图中可以看出，常规控制系统中的控制部件是按照被控对象实际要求而动作的继电器控制线路。如果要改变控制程序，就必须改变接线系统，使用起来很麻烦。随着微处理器的发展，可以将支配控制系统工作的程序存放在存储器程序控制系统中，系统要完成的控制任务可以通过存储器中的程序来实现，这种系统被称为存储程序控制系统。如下图所示：输入设备（按钮、限位开关等）程序存储器输出设备（接触器、电磁阀等）被控制的生产机械或生产过程 存储程序控制系统 在存储程序控制系统中，控制程序的修改不需要改变硬件，通过编程器改变存储器中的程序即可。可编程序控制器是在继电器控制和计算机控制的基础上开发出来的，并逐渐发展成以微处理器为核心，把自动化技术、计算机技术、通信技术融为一体的新型工业自动控制装置目前已被广泛地应用于各种生产机械和生产过程的自动控制中。可编程序控制器是一种以微处理器为核心器件的顺序控制装置。它最早出现于1969年，当时叫可编程序逻辑控制器，即PLC.1976年美国电器制造商协会正式将其命名为可编程序控制器简称PC,并定义为：“PC是一种数字控制专用电子计算机，它使用了可编程序存储器存储指令，执行诸如逻辑、顺序、计时、计数与演算等功能，并通过模拟和数字输入、输出等组件，控制各种机械或工艺流程。”PC这一名称在国外工业界已使用多年，但是近年来PC这个名字又成为个人计算机的专称。为了便于区别，现在也常将可编程序控制器称为PLC.2可编程序控制器有哪些特点？主要特点有：（1）构成控制系统简单 当需要组成控制系统时，用简单的编程方法将程序存入存储器内，接上相应的输入、输出信号线，便可构成一个完整的控制系统。不需要继电器、转换开关等，它的输出可直接驱动执行机构，中间一般不需要设置转换单元，因而大大简化了硬件的接线电路。（1）改变控制功能容易 可以用编程器在线修改程序，很容易实现控制功能的变更。（2）编程方法简单 程序编制可以用接点梯形图、逻辑功能图、语句表等简单的编程方法来实现，不需要涉及专门的计算机知识和语言。这些编程方法，对于技术人员和具有一般电控技术的工人，几小时就可以基本学会。（4）可靠性高 可编程序控制器采用了集成电路，可靠性要比有接点的继电器系统高得多。同时，在其本身的设计中，又采用了冗余措施和容错技术。因此，其平均无故障运行时间（MTBF）已超过两万小时，而平均修复时间（MTTR）则少于10分钟。另外，由于它的外部硬件电路很简单，大大减少了接线数量。从而减少了故障点，使整个控制系统具有很高的可靠性。（1）适应于工业环境使用 它可以安装在工厂的室内场地上，而不需要空调、电扇等，可在060，相对湿度095%的环境中工作。3 PLC硬件的基本结构 如图所示：输入组件CPUEPROMRAM输出组件电源编程器输出设备M主机输入设备 从图可以看出，PLC是由主机、输入主件、输出主件、电源和编程器几个部分组成。主机由微处理器CPU，可擦除可编程只读存储器EPROM，随机存取存储器RAM，总线系统（包括地址、数据、控制线路）等组成。CPU执行运算、处理和控制功能，EPROM一般存放系统执行程序（扫描程序、I/O管理等），RAM存放用户程序和I/O信息等。输入组件将输入信号转换成逻辑电平信号，供主机处理。输出组件将经主机处理后的逻辑电平信号转换成高电平信号，去驱动各种输出设备。电源负责将外部供电转换成主机所需的工作电压一般在电源组件内还装有备用电池，以保证在断电时，存放在RAM中的信息仍能保持。编程器用来给PC输入和修改程序，也可以用来监控PC的运行状态。4.PLC有哪几种编程语言和编程方法？到目前为止，不同厂家的产品有各自的编程方法和专用编程器。国际电工委员会（IEC）1984年11月批发的PLC编程语言的标准草案中建议采用的有：梯形图 L.D.(Ladder Diagram)功能块 F.B.(Function Block)语句表S.L.(Statement List)数学语言MATH(Mathematical)也有配高级语言如BASIC,C语言等。几个名词解释：1.容错容错：容错是指系统在一个或多个元件出现故障时能继续运行的能力。真正的容错还具有在不干扰系统运行的情况下，完全自动恢复的功能。2.HIFT:即硬件实现容错,是指系统通过硬件电路而不是复杂的软件算法来实现故障检测和冗余管理的功能.这使速度更快,更加可靠.