Типовые схемы контроля, регулирования, сигнализации, блокировки и защиты

1.

мый в виде таблицы. В перечень включают трубные блоки, короба, мосты, лотки, кабельные конструкции и т. д. В графе
«Примечание» указывают массу материалов и изделий.
Пример выполнения плана расположения средств автоматизации и соединительных проводок приведен на -рис. 2.22.
Планы расположения средств автоматизации и соединительных проводок можно выполнять и методом трасс. В этом случае
на одном из листов показывают только расположение конструкций (коробов, лотков, кабелей и т. п.) с привязкой их к строительным элементам зданий, а на другом — расположение средств
автоматизации и проводок. На первом листе приводят перечень
монтажных материалов и изделий. Потоки кабелей, проводов и
труб на втором листе показывают одной линией, без координации с элементами здания, но в соответствии с первым листом.
Кроме перечисленных схем в состав проекта систем автоматического управления технологическими процессами входят чертежи общих видов щитов и заказные, спецификации.
Чертежи общих видов щитов. Чертежи общих видов щитов содержат вид
спереди, перечень составных частей (приборов, аппаратуры), таблицу надписей на табло и в рамках (у приборов и аппаратуры). На этих чертежах
средства! автоматизации изображают упрощенно, в виде внешних очертаний,
сплошными основными линиями.
Заказные спецификации. Заказные спецификации (заявочные ведомости)
на средства автоматизации включают перечень всех приборов, электроаппаратуры, трубопроводной арматуры, щитов и пультов, основных монтажных
материалов (кабелей, проводов, соединительных и протяжных коробок, труб,
трубных блоков, коробов, лотков и т. д.), нестандартизованного оборудования. В них указывают также средства автоматизации, поставляемые комплектно с технологическим оборудованием, но об этом делают в спецификациях соответствующую отметку.
ГЛАВА 3
ТИПОВЫЕ С Х Е М Ы КОНТРОЛЯ, РЕГУЛИРОВАНИЯ,
СИГНАЛИЗАЦИИ, БЛОКИРОВКИ И ЗАЩИТЫ
1. СХЕМЫ КОНТРОЛЯ И РЕГУЛИРОВАНИЯ
Методы контроля и регулирования параметров объектов химической технологии изучают в специальных курсах, поэтому здесь
приводятся лишь функциональные схемы контроля и регулирования, выполненные по ОСТ 36-27—77 и сведенные в таблицу
(табл. 9).
На промышленных предприятиях используют машины централизованного контроля, цифровой регистрации, сигнализации и
регулирования (МЦКР)- Применение этих машин позволяет
уменьшить размеры операторских пунктов, щитов и пультов уп92

2.

Таблица
№№
п. п.
9. Схемы контроля и регулирования
Обозначение*
Н а и м е н о в а н и е схемы
Измерение
расхода
газа
(пара, жидкости) .
Комплект
средств
сужающее устройство
(ДК6-50) — поз.
1а,
передающий преобразователь
расхода
(13ДД11) — поз.
16,
вторичный
прибор
(ПВ4.2Э) — поз. 1<
параметров
И
! :г
i s-
Измерение количества
жидкости
счетчиком
(ШЩУ-25-6)
Измерение расхода и
количества жидкости.
Комплект средств: сужающее
устройство
(ДК6-50) — поз.
1а,
вторичный прибор —
дифманометр
(ДСС-712Н) — поз.
16
Измерение расхода и
количества жидкости.
Комплект средств: сужающее
устройство
(ДК6-50) — поз.
1а,
передающий преобразователь (13ДД11) —
поз. 16, вторичный
(ПВ4.2Э) —
прибор
поз.
1в, интегратор
пневматический
( П И К - i a ) — поз. 1г
Измерение
давления
в аппарате пружинным
манометром
(ОБМЫбО)
93

3.

Продолжение
Обозначение*
Измерение
уровня
жидкости емкостным
уровнемером
(ЭИУ-2):
датчик —
поз. 1а, электронный
блок — поз. 16, вторичный
прибор —
поз. 1в
Измерение
температуры.
Комплект
средств:
тер м оэл ектр ический
преобразователь
(ТХК-0515) — поз. 1а,
электронный
потенциометр
(КСП-3) —
поз. 16
94
Щит опе-\ Приборы
ратора местные
(РТ\
\ f a j
Vwy
6Ъ
Q
Щит опе- Приборы
ратора местные
Измерение
уровня
жидкости.
Комплект
средств:
передающий преобразователь (13УБ08) —
поз.
1а, вторичный
прибор
(ПВ4.2Э) —
поз. 16
( l t \
\1б/
L
Щит опе- Приборы
ратора j местные
Измерение
давления
газа в трубопроводе.
Комплект средств: передающий преобразователь
(13ДИ13) —
поз.
1а, вторичный
прибор
(ПВ4.2П) —
поз. 16
Щит опе- Приборы
ратора местные
Н а и м е н о в а н и е схемы
V 1а )
i
В

4.

Продолжение
Н а и м е н о в а н и е схемы
О-ф
1Приборы
•местные
Измерение
температуры.
Комплект
средств:
термоэлектрический
преобразователь
(ТХА-0515) — поз. 1а,
токовый преобразователь
(ПТ-ТП-68) —
поз. 16, электропневматический
преобразователь
(ЭПП) —
поз.
1в, вторичный
прибор (ПВ4.2Э) —
поз. 1г
Обозначение*
t D Cj
£
\IBJ
U
\ i 6 j
Щит оператора
M s
п. п.
Измерение
температуры
манометрическим
термометром
(ТГС-711)
•a
6 i
3.6
s:
(TR\
Измерение
температуры
многоточечным
прибором.
Комплект
средств:
термопреобразователи
сопротивления
(ТСП-6097) — поз.
1а—1в,
электронный
мост
(КСП-4) —
поз. 1г.
Измерение
температуры.
Комплект
средств:
термопреобразователи
сопротивления
(ТСМ-6097) — поз.
1а — 1в,
переключатель (ПМТ-4) —поз.
1г,
милливольтметр
(М-64) — поз. 1д
95

5.

Продолжение
№№
п. п .
14.
1I
Обозначение*
Н а и м е н о в а н и е схемы
Измерение состава газовой смеси хроматографом
(ХП-499):
датчик (дозатор,разделительная колонка,
детектор) — поз.
1а,
блок
управления —
поз. 16, вторичный
прибор — поз. 1в, командный
прибор —
поз. 1г
<1И
аО§ ^^Е
П р и м е ч а н и е . Панель подготовки газа
на схеме не показана, так как является
вспомогательным устройством
15.
16.
96
Измерение и сигнализация
концентрации
взрывоопасного
газа
(пара) в воздухе производственного помещения
прибором
СТХ-ЗУ или
СВК-ЗУ4:
датчик —
поз. 1а,
вторичный
прибор (с блоком питания) — поз. 16, приборы световой сигнализации
(СС2
и
ТС1) — поз. НИ
и
HL2, приборы звуковой
сигнализации
(звонок МЗ или ревун ВУ) — поз. НА1
и НА2
Регулирование расхода.
Комплект
средств:
сужающее устройство
(ДК6-50) — поз . 1а,
передающий преобразователь
расхода
(13ДД11) — поз. 1б\
вторичный прибор со
станцией управления
(ПВ10.1Э) — поз. 1в;
регулирующий
блок
(ПР3.31) — поз.
1г\
мембранное исполнительное
устройство
(25ч30нж) — поз. 1д
в "
HL2
НА 2
с
1-1
К двигателям
•аварийной
вентиляции
,НА1
i t
§6
aч Оti
L±1д
QJ
f i
i-i
о
6е
•5. о
ф
тмь/7с\

6.

Продолжение
№№
п. п.
Н а и м е н о в а н и е схемы
Регулирование температуры вещества.
Комплект
средств:
термоэлектрический
преобразователь
(ТХА-Ю515) — поз. 1а,
электронный
потенциометр с пневматическим
регулирующим
устройством
(КСП-3, мод. 1800) —
поз. 16, пневматическая
панель
(ПП12.2) — поз.
1в,
мембранное исполнительное
устройство
(К) — поз. 1г
Обозначение*
tas
•2—1ЖН>
7Г-Г3
¥
П р и м е ч а н и е . Такое же графическое
изображение
имеет
схема регулирования
температуры, в которой используются тер,мопреобразователь
сопротивления
(ТСМ-6097) — поз. 1а,
электронный мост с
пневматическим регулирующим
устройством
(КСМ-3, мод.
1800)—поз.
16,
пневматическая
панель (ПП12.2) — поз.
1в, мембранное исполнительное устройство (К) — поз. 1г
Регулирование температуры вещества.
Комплект
средств:
термоэлектрический
преобразователь
(ТХА-0515) — поз 1а,
токовый преобразователь
(ПТ-ТП-68) —
поз. 16, электропневматический
преобразователь
(ЭПП) —
поз.
1в, вторичный
прибор со станцией
управления
(ПВ10.1Э) — поз. 1г,
регулирующий
блок
(ПР3.31) — поз.
\д
7—581
97

7.

Продолжение
Обозначение*
Н а и м е н о в а н и е схемы
мембранное исполнительное
устройство
(МКС) — поз. 1е
П р и м е ч а н и е . Такое же графическое
изображение
имеет
схема регулирования
температуры, в которой используются термопреобразователь
сопротивления
(ТСП-6097) — поз. 1а,
токовый преобразователь
(ПТ-ТС-68) —
поз. 16, электропневматический
преобразователь
(ЭПП) —
поз.
1в, вторичный
прибор со станцией
управления
(ПВ10.1Э) — поз. 1г,
регулирующий
блок
(ПР3.31) — поз.
1д,
мембранное исполнительное
устройство
(КР) — поз. 1г
Программное регулирование уровня.
Комплект
средств:
передающий преобразователь
уровня
(13УБ08) — поз.
1а,
вторичный прибор со
станцией управления
(ПВ10.1Э) — поз. 16,
программный
задатчик (П31.2ЭА) — поз.
1в,
регулирующий
блок (ПР3.31) — поз.
1г, мембранное исполнительное устройство (КИ) — поз. 1д
'Сборник
/Ш/cN
р
5Г
f?
/LC\
W

8.

Продолжение
№№
п. п.
20.
Наименование схемы
Каскадно-связанное
(многоконтурное) регулирование
уровня
(регулирование
расхода с коррекцией по
уровню).
Комплект
средств:
сужающее устройство
(ДК6-50) — поз.
1а,
передающий преобразователь
расхода
(13ДД11) — поз.
16,
передающий преобразователь
уровня
(13УБ08) — поз.
2а,
два вторичных прибора со станцией управления
(ПВ10.1Э) —
поз. 1в и 26, два регулирующих
блока
(ПР3.31) — поз. 1г и
2в, переключатель —
поз. 1д, мембранное
исполнительное
устройство (К) — поз. 1е
Обозначение*
•f-s:
П р и м е ч а н и е . Переключатель
обеспечивает переход
на
одноконтурное регулирование
уровня.
Для получения
схемы
регулирования
расхода без коррекции по уровню,
а
также для ручного
регулирования
используется
станция
управления в приборе
1в (переключатель 1д
должен находиться в
положении многоконтурного
регулирования).
7*
99

9.

Продолжение
№№
п. п.
Наименование схемы
Каскадно-связанное
регулирование темпе
ратуры
(регулирование расхода пара с
коррекцией по температуре в реакторе).
Комплект
средств:
передающий преобразователь температуры
на базе манометриче
ского
термометра
(13ТД73) — поз.
1а,
два вторичных при
бора со станцией управления
(ПВ10.1Э) — поз. 16
и 2в, два регулирующих
блока
(ПР3.31) — поз. 1в и
2г, сужающее устройство (ДК6-50) — поз.
2а, передающий преобразователь расхода
(13ДД11) — поз.
26,
приборы ограничения
сигнала
(ПП11.1) —
поз. 2д и 2е, мембранное исполнительное
устройство
(МКС) — поз. 2ж.
Примечание.
Приборы
(поз. 2д и
2е)
ограничивают
значение пневматического сигнала, поступающего от регулятора температуры к регулятору расхода, по
нижнему и верхнему
уровням в целях исключения
аварийной
ситуации.
Для обеспечения возможности
перехода
на одноконтурное регулирование температуры в схеме должен
быть предусмотрен переключатель (см. п
20)
100
Обозначение*

10.

Продолжение
Наименование схемы
Обозначение"
Регулирование
соотношения
расходов
двух потоков.
Комплект
средств:
два сужающих
устройства
(ДК6-50) —
поз. 1а и 2а, два передающих преобразователя
расхода
(13ДД11) — поз. 16 и
26, два блока для извлечения квадратного
корня
(ПФ1.17) —
поз. 1в и 2в, вторичный прибор на два
параметра со станцией
управления
(ПВ10.2Э) — поз. 2г,
регулирующий
блок
(ПРЗ.ЗЗ) — поз.
2д,
мембранное исполнительное
устройство
(МКС) — поз. 2е.
Примечание.
Блоки для извлечения квадратного корня (поз. 1в и 2в) дают возможность обеспечить точно заданное соотношение расходов по всей шкале
регулятора.
Регулирование
соотношения
расходов
двух потоков.
Комплект
средств:
два сужающих устройства
(ДК6-50) —
поз. 1а и 2а, два передающих преобразователя
расхода
(13ДД11) — поз 16 и
26, два блока для извлечения квадратного
корня
(ПФ1.17) —
поз. 1в и 2в, вторичный прибор на один
параметр со станцией
управления
(ПВ10.1Э), регулирующий блок
(ПР3.31) — поз.
2е,
прибор для умножения пневматического
101

11.

Продолжение
№№
п. п.
Обозначение'
Наименование схемы
сигнала на постоянный
коэффициент
(ПФ 1.9)—поз.
2г,
вторичный
прибор
(ПВ4.2Э) — поз.
1г,
мембранное исполнительное
устройство
(КР) — поз. 2ж.
Регулирование состава газовой смеси хроматографом
(ХП-499):
датчик —
поз. 1а, блок управления — поз. 16, вторичный прибор с пневмопреобразователем — поз. 1в, устройство ППХ-1 или
УВХ-8 —поз. 1г, командный
прибор
(КЭП-12у) — поз. 1д,
вторичный прибор со
станцией управления
(ПВ10.1Э) — поз. 1е,
регулирующий
блок
(ПР3.31) — поз. 1ж,
мембранное исполнительное
устройство
(К) — поз. 1и.
Программное
управление
циклическим
(периодическим) процессом.
Комплект
средств:
командный
электропневматический
прибор (КЭП-12у)— поз.
1а, кнопочный
выключатель
(КУ121-1) — поз. 16,
мембранное исполнительное устройство (с
двухходовым
запорным
клапаном
22нж10п)—поз.
1в,
магнитный пускатель
(ПМЕ-011) — поз. 1г,
электромагнитное исполнительное устройство (с двухходовым
запорным
клапаном
(ЗСК) — поз.
1д,
мембранное исполнительное устройство (с
102
I
!_
Приборы находятся В операторской

12.

Продолжение
Обозначение*
Управление
электродвигателем, являющимся приводом центробежного насоса.
Комплект
средств:
кнопочный выключатель
(КУ123-12) —
поз. S1,
магнитный
пускатель
(ПМЕ-122) — поз.
КМ1.
Управление
электродвигателем
с двух
постов.
Комплектсредств:
два кнопочных выключателя
(КУ123-12) — поз 4а
и 46, переключатель
(УП) — поз. 4в, магнитный
пускатель
(ПМЕ-122)—поз. 4г.
Приборы
местные
трехходовым
запорным
клапаном
27ч5нж) — поз.
1е,
звонок электрический
(МЗ) — поз. 1ж, сигнальная
лампа
(СЛ) — поз. 1и
/АЛГ\_
wt//
{
1
<ъ
#1
П р и м е ч а н и е . Пп. 25—27 — схемы управления циклическим процессом с
помощью командного прибора, относящегося к устройствам
программного
управления, и управления электрическими двигателями, использующиеся, в
частности, при ручном регулировании параметров.
* В таблице у к а з а н ы возможные марки приборов и других автоматических устройств.
равления. С помощью М Ц К Р получают как оперативную (циклическую или по вызову), так и суммарную информацию за
определенный период. Машины осуществляют световую и звуковую сигнализацию при отклонении контролируемого параметра
от установленных (верхнее или нижнее) значений. Большинство
машин обеспечивает последовательное автоматическое двухпозиционное регулирование всех подключенных параметров.
В отдельных случаях машины снабжаются вычислительными
устройствами для первичной обработки информации (умножение, извлечение квадратного корня, интегрирование). Д л я дальнейшей обработки информации и использования ее при автома103

13.

Сигналы 'от дат чинов и
преобразователей
Рис. 3.1. Блоь-схема М Ц К Р .
тическом регулировании М Ц К Р можно сочетать с ЭВМ или с
регуляторами.
М Ц К Р широко применяют для управления большим числом
однотипных простых объектов, где одна машина заменяет множество приборов (показывающих, сигнализирующих, а часто и
регулирующих). Эти машины представляют собой многоточечные измерительные приборы, обегающее устройство которых
последовательно собирает информацию от датчиков объектов
управления. Такие машины иногда называют машинами обегающего контроля.
Рассмотрим блок-схему такой машины (рис. 3.1). Унифицированные аналоговые сигналы от датчиков поступают к коммутатору. В отдельных случаях для унификации сигналов между
датчиками и коммутатором устанавливают преобразователи.
Коммутатор последовательно подключает датчики к цифровому
преобразователю, в котором аналоговые сигналы преобразуются
в дискретные цифровые и поступают к блоку измерения по вызову, блоку цифровой регистрации и блоку сравнения.
Блок измерения по вызову предназначен для переключения
по усмотрению оператора необходимого сигнала от датчика на
цифровой или аналоговый показывающий прибор. Блок цифровой регистрации обеспечивает последовательную регистрацию
всех измеряемых параметров. Блок сравнения служит для сопоставления измеряемого значения параметра с заданными пре104

14.

дельными значениями (уставками)—минимальным и максимальным. Если измеряемый параметр выходит за предельные
значения, на панели устройства обегающей сигнализации загорается лампа. Подключение соответствующей лампы обеспечивает переключатель. Одновременно сигнализируемая величина
печатается в блоке цифровой регистрации красным цветом с указанием времени отклонения и номера точки. При возвращении
измеряемой величины к норме ее значение печатается черным
цветом.
Блок сравнения, кроме того, выдает через переключатель
сигналы на исполнительные механизмы, осуществляющие позиционное регулирование, блокировку, аварийную защиту. Машина обеспечивает возможность записи значений некоторых параметров (постоянно или по вызову оператора) на аналоговом регистрирующем приборе. Программа работы блоков и переключающих устройств задается узлом программного управления, который обеспечивает также автоматическую проверку исправности машины.
В настоящее время на промышленных предприятиях находят
применение М Ц К Р следующих марок: МАРС-300, МАРС-УБ,
МАРС-1, РУМБ-2, ЭЛРУ-3, «Зенит-1», «Зенит-2», «Зенит-З»,
«Цикл-2», «Сокол», «Амур-80», «Амур-ТМ», ACT, АСТ-ТС и др.).
Ниже
приводится
краткое
описание
машины
типа
МАРС-200Р, получившей распространение в химической и нефтехимической промышленности.
i
Машина предназначена для контроля и позиционного регулирования температуры большого числа (до 200) однородных технологических установок
(объектов), например плит прессов для формовки и вулканизации изделий
из резины и пластмасс. Машина МАРС-200Р выполняет следующие функции:
обнаруживает выбег температуры из нормальной зоны и сигнализирует об
этом; регистрирует в цифровой форме переход температуры за границы нормальной зоны; измеряет и записывает на диаграмме температуру в любом
объекте (из двухсот) по вызову оператора; ведет двухпозиционное регулирование.
В качестве датчиков к машине подключают термоэлектрические преобразователи стандартных градуировок (ХК, ХА, П П ) . Измерительная система машины выполнена на компенсационном реохорде по типу автоматических электронных потенциометров. Скорость обегания составляет три точки
за одну секунду. На каждом шаге обегания термоэлектрический преобразователь присоединяется к узлу обнаружения отклонений, в котором входной
сигнал сравнивается с тремя заданными значениями — нижним, номинальным
и верхним. Сравнение с номинальным значением проводится в случае позиционного регулирования. Д л я каждой точки может быть задано свое номинальное значение. При отклонении температуры от номинального значения
выдается сигнал для позиционного регулирования. Одновременно проводится
сигнализация отклонения. Д л я всех точек задается одна ширина зоны между
верхним и нижним значением.
Когда измеряемая температура переходит через верхнее или нижнее заданное значение, производится регистрация (печать) этого значения температуры, отмечается время и номер контролируемой точки. Если контролируемая величина находится за верхним или нижним пределом, она печатается
красным цветом, а при возвращении в зону между этими пределами — черным.
При печати перехода обегание точек задерживается на шесть секунд. Одновременно осуществляется сигнализация отклонений.
105

15.

В машине МАРС-200Р имеются устройства самопроверки, обеспечивающие автоматический контроль исправности по ряду цепей и узлов машины
в каждом цикле. Таким образом проверяется правильность обегания точек,
точность узла обнаружения отклонений, точность цифровой регистрации, отсутствие обрыва или замыкания на землю цепей термоэлектрических преобразователей и т. д. Точность цифрового измерения составляет ± 1 , 5 % (без
учета погрешности датчиков).
В новых М Ц К Р марок М-40 <и М-60, входящих в состав агрегатного комплекса средств вычислительной техники (АСВТ-М),
использована микроэлектроника. Машины имеют улучшенные
эксплуатационные характеристики, расширены их функциональные возможности, обеспечена большая универсальность.
М Ц К Р семейства М-40 (включающего кроме базовой модели
машины четырех модификаций) служат для сбора, обработки и
регистрации информации, многоканального двухпозиционного
регулирования, вывода информации на цифровые индикаторы и
электронно-лучевые трубки.
Базовая модель машины М-40 осуществляет сбор информации от аналоговых датчиков, масштабирование, линеаризацию и
преобразование в цифровую форму их сигналов, прием информации от 352 двухпозиционных датчиков, сравнение текущих
значений с уставками, сигнализацию, двухпозиционное регулирование, периодическую регистрацию ^и регистрацию параметров, вышедших за допускаемые значейия.
Машины М-41, М-42, М-43, М-44 реализуют часть функций,
выполняемых базовой моделью, и специализированы по отдельным областям использования. Так, машина М-43 выпускается в
двух вариантах, один из которых предназначен для предприятий с непрерывным и дискретным характером производства,
а второй — только для предприятий с дискретным характером
производства. Эта машина может быть использована для приема команд управления и обмена информацией с ЭВМ (М-4030,
М-400, М-6000).
Ниже приведены некоторые технические данные устройства
ввода и вывода информации (УВВ) машины М-43:
Число подключаемых аналоговых датчиков
Уровень аналоговых сигналов подключаемых датчиков
Число подключаемых входных дискретных модулей
Уровень дискретных входных сигналов
из ряда 6, 12, 24, 48 В ± 2 0 %
.
.
.
Число подключаемых дискретных модулей вывода
Число каналов двухпозиционного регулирования
Продолжительность ввода и преобразования одного аналогового сигнала .
Максимальное удаление аналоговых датчиков от УВВ
106
128
00-
5 мА,
5 В
22
Выбирается
15
150
Не более
150 мкс
3 км

16.

Максимальное удаление дискретных датчиков от УВВ
Максимальное удаление исполнительных
механизмов от УВВ
Основная погрешность ввода и преобразования аналогового сигнала
. . .
2 км
2 км
Не более 0,4%
М Ц К Р марки М-60 предназначены в основном для автоматизированных систем управления мощными энергоблоками тепловых и атомных электростанций, для которых характерен большой объехм перерабатываемой информации. Машина выполняет
сбор и обработку данных от 4096 датчиков; сигнализацию об
отклонении до 512 параметров; индикацию на приборы АСК
(аналоговые сигнализирующие контактные приборы) до 384 параметров одновременно; контроль по вызову на цифровых приборах до 120 параметров одновременно; периодическую регистрацию и регистрацию параметров, вышедших за допускаемые
пределы.
2. СХЕМЫ СИГНАЛИЗАЦИИ
Технологическая сигнализация. На предприятиях находят применение разнообразные схемы сигнализации, отличающиеся
числом и типом устройств, напряжением и родом тока, характером световых и звуковых сигналов. Правильно построенные схемы обеспечивают четкую сигнализацию, способствуют предотвращению аварий и несчастных случаев.
Схема технологической сигнализации должна обеспечивать
одновременную подачу светового и звукового сигналов; съем
звукового сигнала (нажатием кнопочного выключателя); повторность срабатывания исполнительного устройства звуковой сигнализации (при вторичном отклонении параметра) после его отключения нажатием кнопочного выключателя; проверку исполнительных устройств сигнализаторов (световых и звуковых) от
одного кнопочного выключателя.
Xобъекту
К объекту
К объекту
К объекту
Рис. 3.2. Функциональные схемы
технологической сигнализации:
а — схема местной сигнализации; б—
г — схемы дистанционной сигнализации;
1а, 26 — э л е к т р о к о н т а к т н ы е манометры;
16, ie, 2в, 2г, Зе, 3d, 4в, 4г — электрические л а м п ы ; 2а, За — манометрические термометры; 36 — двухпозиционный р е г у л я т о р (например, типа 11Р1.5);
Зе—пневматическая
л а м п а ; Зг — пневмоэлектрпчёский п р е о б р а з о в а т е л ь (например, типа CM-1); 4а — термоэлектрический п р е о б р а з о в а т е л ь ; 46 — потенциометр сигнализирующий (с контактным устройством).
107

17.

Рис. 3.3. Принципиальные схемы технологической сигнализации:
а — без промежуточного
реле; б — с промежуточным реле.
Некоторые измерительные приборы имеют встроенную контактную систему, которую можно непосредственно использовать
для включения ламп, звонков и т. п. Такие приборы вместе с исполнительными устройствами сигнализации (лампами, звонками
и др.) можно устанавливать около аппаратов (в особых случаях те и другие должны иметь взрывозащищенное исполнение).
На рис. 3.2 представлены функциональные схемы сигнализации на один параметр, используемые на промышленных предприятиях.
Ниже рассмотрены различные принципиальные электрические схемы сигнализации.
При замыкании технологического контакта Р измерительного
прибора (рис. 3.3, а) включается сигнальная лампа HL. Параллельно лампе можно подключить звуковой сигнализатор (звонок
и т. п.). Недостаток такой схемы состоит в том, что звонок работает все время, пока замкнут контакт Р. Если контакт прибора
имеет недостаточную разрывную мощность, в схему вводят промежуточное реле (катушка реле К на рис. 3.3,6).
В случае, когда сигнальная лампа рассчитана на напряжение меньшее, чем напряжение питания схемы, последовательно
лампой устанавливают резистор. Это способствует также увеличению срока службы лампы (при совпадающих напряжениях) .
Надежность схемы сигнализации можно повысить, использовав две параллельно включенные лампы для сигнализации об
1
SB1
-2205
SS2
. J J U X
К1 29
.4
/с/
НА
К1
108
А
К2
HL
Р
i—^
О
К2
Рис. 3.4. Схемы технологической сигнализации на один параметр:
а — без промежуточного
реле; б — с промежуточным реле.

18.

Рис. 3.5. Использование искрогасящего
контура для защиты технологического
контакта (Р).
одном параметре. В этом случае
нет большой необходимости в цепи проверки ламп.
Все основные специфические
требования к
технологической
сигнализации выполнены на рис. 3.4, а. При замыкании контакта прибора Р включаются звонок НА и лампа HL. Д л я снятия
звукового сигнала необходимо нажать кнопочный выключатель
SB2. При этом реле К контактом К (строка 5) отключает звонок НА, а контактом К (строка 2) самоблокируется. Как только контакт Р разомкнётся, схема вновь становится готовой для
подачи звукового сигнала. При нажатии кнопочного выключателя SB1 проверяется исправность звонка и лампы. Схема на
рис. 3.4, б отличается от предыдущей только наличием промежуточного реле К2, которое вводится в схему ввиду недостаточной мощности контакта Р.
Д л я защиты технологических контактов в случае их работы
в цепях с большой индуктивностью используют искрогасящий
контур (рис. 3.5).
Рассмотрим работу схемы сигнализации температуры и давления (рис. 3.6). При определенном отклонении температуры в
объекте от заданного значения замыкается технологический контакт Р1 (в приборе). Включается реле К1. Замыкаются контакКонтроль
напряжения
Снятие звукового
сигнала
Рис. 3.6. Схема технологической сигнализации.
Проверка звонка
Звуковой сигнал
Температура
Давление
Проверка ламп
109

19.

1
2205
Рис. 3.7. Схема технологической
сигнализации
нескольких
параметров
(с
центральным реле).
ты К1 (строки 4, 8, 11), и размыкается контакт К1 (строка 12).
Контакт К1 в строке 4 готовит цепь для включения реле КЗ.
Контакт К1 в строке 8 включает звонок НА. Контакт К1 в строке 11 включает лампу HL1. Контакт К1 (строка 12) исключает
ложное срабатывание лампы HL2 при замыкании контакта Р1.
Д л я отключения звонка нажимают кнопочный выключатель
SB1. Включается реле К5, и замыкается контакт К5 (строка 3).
При этом включается реле КЗ, которое замыкающимся контактом КЗ (строка 4) самоблокируется. Размыкается контакт КЗ
(строка 8), и звонок НА отключается. Схема готова для включения звонка при замыкании другого технологического контакта (Р2).
Д л я проверки исправности звонка и ламп нажимают соответственно кнопочные выключатели SB2 и SB3.
Аналогично работает схема при замыкании технологического контакта Р2. Недостатком данной схемы является наличие
двух реле на каждый сигнализируемый параметр.
Рассмотрим работу схемы сигнализации с центральным реле
(рис. 3.7). При замыкании контакта Р 1 датчика включается
катушка К1 общего (центрального) реле. Замыкается его контакт К1 (строка / ) , и включает звонок НА; замыкается второй
контакт К1 (строка 4) этого реле, и реле становится на самоблокировку; замыкается третий контакт К1 (строка 2), и включается промежуточное реле К2. Контакт К2 (строка 5) размыкается,
что дает возможность нажатием кнопочного выключателя SB1
обесточить реле К1 для снятия звукового сигнала. Контакт К2
(строка 8) переключается и включает лампу HL1. Контакт К2
110

20.

рис. 3.8. Схема сигнализации с использованием реле времени.
(строка 7) замыкается и подключает реле К2 к участку
(шине) 2, минуя контакт К1
(строка 2).
Д л я отключения звонка необходимо нажать кнопочный
выключатель SB1. При этом
реле К1 обесточится и разомкнет свой контакт К1 в цепи
звонка НА. Контакты К1 (строки 2 и 4) разомкнутся и подготовят реле К1 к принятию нового сигнала от других приборов (Р2 и т. п.).
Для проверки исправности ламп и звонка нажимают кнопочный выключатель SB2.
Диоды VD1 и VD2 не позволяют подключаться реле К2,
если замкнутся контакты других приборов (например, контакт Р2 при разомкнутом контакте Р1), иначе будет подан ложный сигнал, т. е. включится и лампа HL1. Назначение диодов
VD3 и VD4 аналогично.
Иногда контакты приборов срабатывают импульсно (кратковременно). Как правило, в таких случаях сигналы не должны
поступать на операторский пункт. Д л я этого в схеме сигнализации используют реле времени (рис. 3.8). Контакты приборов
включают это реле (КТ), и лишь через некоторое время оно
своим контактом (КТ) включает центральное реле (К1).
АГвЧ
Ш'Ф
Контактная пластинка
ни
133
I
А
\ /
(я)
Р1
Ропак
Лекало
(кулачок.)
Редуктор
HL2 ,
I
эР2
HL3
-е-
•шпс
U.J-
Температура велика
Дадпение
велико
Уровень
велик
Рис. 3.9. Схемы получения мигающего света с помощью механического прерывателя тока.
111

21.

Рис. 3.10. Схема сигнализации с пульспарой.
Д л я большей наглядности в схемах сигнализации используют
мигающий свет ламп.
Мигающий свет сигнальных ламп можно получить несколькими способами: с помощью механического прерывателя тока,
с использованием неоновой лампы, с применением пульс-пары и
др. На рис. 3.9 приведена схема устройства с механическим прерывателем тока. Лекало (кулачок) непрерывно вращается, заставляя ролик опускать или поднимать контактную пластинку.
При опускании пластинки подается потенциал на шину мигающего света ( Ш М С ) , а при ее поднятии потенциал снимается.
В результате этого при замкнутых контактах сигнализирующих
приборов ( P I , Р2, РЗ) сигнальные лампы ( H L 1 , HL2, HL3) будут мигать. Частоту мигания ламп можно варьировать изменением скорости вращения лекала или числа выступов и впадин на
лекале.
На рис. 3.10 представлена схема технологической сигнализации с использованием пульс-пары (в схеме применен однобуквенный код обозначения видов элементов). При замыкании контакта Р1Н сигнализирующего прибора включается реле КЗ. Замыкается контакт К3.1 этого реле, включая реле сигнализации
К7. При этом замыкаются его контакты К7.1 и К7.2\ первый
112

22.

включает звонок Н2, второй — пульс-пару. Замыкающим контактом КЗ.З реле КЗ подключает лампу НЗ к шине мигающего
света ( Ш М С ) . Размыкающий контакт КЗ.4 предотвращает
подключение других ламп. Замыкающий контакт КЗ.2 подготавливает цепь для включения реле К4, которое используется для
выключения звукового сигнала и пульс-пары.
Пульсирующий сигнал на шине ШМС получают следующим
образом. При замыкании контакта К7.2 включается реле К1.
Однако в связи с однополупериодным выпрямлением тока реле К1 сработает только через некоторое время, когда зарядится
конденсатор С1. При этом замкнется его контакт К1.2, и на
шину ШМС будет подано напряжение; замкнется контакт К 1.1,
и начнет заряжаться конденсатор С2, обеспечивая тем самым
срабатывание реле К2. Это реле размыкает свой контакт К2.1.
Конденсатор С1 начинает разряжаться через катушку К1, и
реле К1 обесточивается, размыкая контакты К1.2 и К1.1. Контакт К1.2 снимает напряжение с шины ШМС, а контакт К1.Т
отключает реле К2. Конденсатор С2 начинает разряжаться через катушку К2, и она обесточивается, замыкая контакт K2.L.
При этом вновь подключается реле /<7, и цикл повторяется.
После того, как сигналы будут замечены, оператор нажимает кнопочный выключатель S2. Реле К4 срабатывает и своим
замыкающим контактом К4.1 самоблокируется. Контакт К4.3
размыкается и отключает реле К7. Контакт К4.4 замыкается,,
подключая лампу НЗ непосредственно к шинам 1 и 2, я она начинает гореть нормально. При этом отключаются звонок и пульспара. Контакт К4.5 размыкается и отключает лампу НЗ от шины
ШМС. Контакт К4.2 размыкается, что исключает возможность
ложного срабатывания других реле, подобных реле К4, после
нажатия кнопки снятия сигнала 52. Так, если контакт К4.2 неразомкнётся, а замкнется контакт Р2 второго сигнализирующего
прибора, то замкнется контакт К5.2, и реле Кб включается. Поэтому реле К7 не срабатывает, а звонок и пульс-пара не включаются.
Д л я проверки звукового и световых сигнализаторов нажимают на сдвоенный кнопочный выключатель S3.
Недостаток рассмотренной схемы сигнализации с пульс-парой
состоит в большом числе используемых реле. Поэтому технологическая сигнализация сложных объектов управления со значительным числом сигнализируемых параметров осуществляется с
помощью схем импульсной сигнализации (рис. 3.11). При замыкании контакта прибора Р1 загорается лампа HL2 и начинает
заряжаться конденсатор С1. Импульс тока зарядки заставляет
кратковременно сработать реле К2; контакт К2 (строка 4)
включит реле К1. Контакт /<7 (строка 3) ставит реле К1 на самоблокировку, а контакт К1 (строка 2) включит звонок НА.
После импульса тока реле К2 обесточится и будет готово принять сигнал от других датчиков. Д л я отключения звонка необходимо нажать кнопочный выключатель SB2\ реле К1 обесточит8—581
113-

23.

Рис. 3.11. Схема импульсной сигнализации.
ся и контакты К1 (строки 3 и 2) разомкнутся. Первый контакт
предотвратит включение реле К1 после опускания выключателя SB2, а второй выключит звонок. Д л я проверки исправности
звонка и ламп нажимают кнопочный выключатель SB1.
Резисторы R1 и R2 позволяют конденсаторам С1 и С2 разрядиться при размыкании контактов Р1 и Р2 с тем, чтобы эти
цепи были готовы вновь сработать при повторном замыкании
контактов Р1 и Р2. Диод VD1 предотвращает включение всех
остальных ламп, кроме лампы HL2, если замкнется только контакт Р1. Аналогичное назначение имеет и диод VD3. Диоды
VD2 и VD4 служат для выпрямления тока. Лампа HL1 сигнализирует о наличии напряжения питания в схеме.
В промышленности получили распространение схемы с реле
импульсной сигнализации РИС-Э2М и РИС-ЭЗМ; первое служит для работы на постоянном токе, второе — на переменном.
Рассмотрим схему, изображенную на рис. 3.12. При подаче напряжения на схему срабатывает реле К2. Благодаря контакту К2 (строка 2) реле К2 полностью переходит на питание через
резистор R4, который подобран так, чтобы коэффициент возврата реле К2 был близок к единице; контакт К2 (участок
цепи 9) замыкает цепь конденсатора С.
При замыкании контакта прибора Р1 загорается лампа HL1,
а на резисторе R1 падает напряжение; это падение напряжения
через выпрямитель VD1 обеспечивает зарядку конденсатора С.
Благодаря импульсу тока зарядки, проходящему по катушке 1,
срабатывает поляризованное реле К1, замыкая свой контакт К1
(строка 9) и включая звонок НА.
Д л я отключения звонка необходимо нажать кнопочный выключатель SB1; при этом включается обмотка II поляризованного реле, и оно размыкает контакт К1 в цепи звонка НА. Теперь
эта цепь готова принять сигнал от других приборов. Однако,
если тут же сработает второй прибор и замкнется контакт Р2,
314

24.

Рис. 3.12. Схема сигнализации с использованием р|еле импульсной
зации.
сигнали-
ток через резистор R1 увеличится, падение напряжения на нем
возрастет, произойдет дополнительная зарядка конденсатора С,
и вновь сработает реле К1, включая звонок НА. После зарядки
конденсатор С начнет разряжаться через резистор R2, однако
все время будет готов для принятия нового сигнала.
Реле К2 предотвращает включение звонка при восстановлении нормального напряжения питания схемы после его значительного уменьшения или полного исчезновения. При снятии напряжения питания схемы (или его уменьшении) реле К2 отключается, размыкая контакт К2 (участок цепи 9), благодаря чему
конденсатор С не разряжается. Поэтому, когда нормальное напряжение питания будет восстановлено, ток через катушку I
реле К1 не пойдет, следовательно, реле не сработает и звонок не
включится.
Выключатель SB2 служит для проверки ламп.
Диоды VD3 и VD4 развязывают цепи ламп, т. е. предотвращают возможность включения остальных ламп, кроме той, которая сигнализирует о срабатывании прибора (замыкание технологического контакта).
На предприятиях химической, нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности начинают использовать схемы технологической сигнализации, выполненные на тиристорах. Они отличаются от релейно-контактных схем меньшими размерами, массой и энергопотреблением и характеризуется высокой надежностью.
Рассмотрим такую схему (рис. 3.13). При замыкании одного из технологических контактов ( Р / , Р2, ...), например Р1, ток проходит по цепи:
+ 2 2 0 В, эмиттер — б а з а транзистора VT1, R6, VD8, R5, Rl, VD2, HL1, Р1,—
220 В. Транзистор VT1 открывается, и ток в цепи: + 2 4 В, VT1, R9, управляющий электрод (анод) тиристора VS3, К, — 24 В включает тиристор VS3.
8*
115

25.

Рис. 3.13. Схема технологической сигнализации с использованием
ров:
тиристо-
Pi, Р2 — технологические контакть'.; SB1 — кнопочный в ы к л ю ч а т е л ь д л я проверки исправности сигнализаторов; SB2 — кнопочный в ы к л ю ч а т е л ь д л я отключения звонка и
мультивибратора.
Реле К срабатывает и своими контактами К включает звонок НА и мультивибратор (используемый в схеме для получения мигающего света). Контакт
КТ начинает периодически замыкаться, а лампа HL1 — мигать. При этом ток
идет по цепи: + 2 2 0 В, КТ, VD7, Rl, VD2, HL1, Ш— 220 В.
Д л я отключения звонка НА и перевода лампы HL1 на ровный (немигающий) свет необходимо нажать сдвоенный кнопочный выключатель SB2.
При замыкании контакта выключателя SB2 (левая часть) через резистор R4
и диод VD3 идет ток на управляющий электрод тиристора VS1. Последний
включается, и на лампу HL1 подается полное напряжение (220 В). При размыкании контакта правой части кнопочного выключателя SB2 тиристор KS3
и реле К выключаются. Контакты реле К размыкаются, что приводит к отключению звонка НА и мультивибратора.
Для опробования световых и звуковых сигнализаторов необходимо наж а т ь кнопочный выключатель SB1. Нетрудно заметить, что контакт этого
выключателя аналогичен любому технологическому контакту
( P I , Р2, ...).
Следовательно, схема сработает точно так же, как при замыкании контакта Р 1 (что было рассмотрено выше), т. е. включаются мультивибратор и звонок. Одновременно начнут мигать все исправные лампы ( H L 1 , HL2, ...), так
как контакт выключателя SB1 является для них общим.
В отдельных случаях роль реле К и КТ выполняют тиристоры. Такие
•схемы являются полностью бесконтактными (не считая технологических контактов) и, следовательно, более надежными.
Сигнализация положения (состояния). Простейшая схема
сигнализации состояния электродвигателя 'Представлена на
рис. 3.14, а. Сигнальная лампа HL подключена параллельно катушке магнитного пускателя КМ. Недостатком такой схемы является возможность выдачи ложной информации в случае перегорания лампы.
На рис. 3.14,6 для сигнализации отключения двигателя используется один контакт КМ (строка 3) магнитного пускателя.
Если в этой схеме не горят одновременно обе лампы HL1 и
HL2, это свидетельствует, в частности, о перегорании одной из
116

26.

~ 220 В
SB!
JL
KM
o?2
KM KK
1_rp I
14-0
lU -
~220 В
SBJ roj KM
KK
HL!
SB!
KM
KM HL2
s 6
-220В
SB2 KM
dM}
4}
Рис. 3.15. Схема
сигнализации
стояния
электродвигателя
с
пользованием резистора.
соис-
KK
I
KM
к
vr
HL!
-eHL2
- e -
Рис. 3.14. Схемы сигнализации состояния электродвигателя:
а — с одной л а м п о й ; б — с д в у м я л а м п а м и
(без промежуточного р е л е ) ; в — с д в у м я
л а м п а м и (с п р о м е ж у т о ч н ы м и р е л е ) .
них. Если у магнитного пускателя нет свободных контактов, то
с целью размножения его контактов устанавливают промежуточное реле (рис. 3.14, в).
Введением в схему резисторов можно обеспечить двухрежимное использование одной лампы. В таких схемах (рис. 3.15)
перегорание лампы не дает ложной информации.
При неподвижном электродвигателе лампа HL1 горит неполным накалом — ток идет через резистор R1. При работающем электродвигателе замкнут контакт КМ магнитного пускателя, и лампа горит полным накалом — ток идет через контакт км.
В тех случаях, когда для управления электродвигателями
используют не кнопочные выключатели, а универсальные переключатели, схемы сигнализации строят по принципу соответствия положения универсального переключателя состоянию электродвигателя (рис. 3.16). Такой переключатель имеет два фиксированных положения рукоятки — «О» (отключено) и «В»
(включено), а также два положения без фиксации — « 0 0 » (операция отключения) и «ОВ» (операция включения).
В схеме (рис. 3.16, а) для включения электродвигателя рукоятку переключателя ставят в положение «ОВ». При этом вклю117

27.

Несоответствие
Отключен
Включен
-220В
S-
ОВ
SA
I
I
4
КМ I
КМ
ОВ В ООО
В ООО оод
л
П
I I I
I II
111
I II
L
I
ни
ЯЛ
33"
ш ккг
"
SA
HL2
км
Несоответствие
-220 В
SA
км
'III
t i l l
4 111
1111
с.
KM
гг
ОБ В ООО
Ш
ОЙ I I
КК2
I
R1
_SA_
_SA_
л
I
л
ни КМ
Отключен
•Несоответствие
SA
SA
Несоответствие
Включен
SA
йв в ооо
Отключен
КМ
SA '
«I
I
Hi 2 КМ
*
I
ТУ т1 1
R2
• Включен
Несоответствие
Рис. 3.16. Схемы сигнализации состояния электродвигателя, построенные по
принципу соответствия положения рукоятки переключателя состоянию электродвигателя:
а — с тремя лампами; б — с мигающими лампами (включен, отключен — ровный свет;
несоответствие — мигающий свет); в—с изменением накала ламп (включен, отключен —
неполный накал, несоответствие — полный н а к а л ) .
чается магнитный пускатель КМ, замыкается контакт КМ (строка 2), шунтирующий контакт SA (строка 1), и рукоятку можно
опустить — она перейдет в положение «В». Контакт КМ (строка 4) размыкается, и лампа HL2 отключается; контакт КМ
(строка 6) замыкается, и лампа HL3 включается. Если же по
каким-либо причинам катушка КМ обесточится, т. е. электродвигатель отключится, возникнет несоответствие между положенные

28.

Рис. 3.17. Указатель
органа:
положения
регулирующего
М — электропривод регулирующего органа; Р — показывающий измерительный прибор; R1 — потенциометриче•ский датчик; R2 — подстроечный резистор.
\R1
—
>
<
-24 Б
—
ем рукоятки переключателя («В») и состоянием электродвигателя. Об этом будет свидетельствовать включение лампы HL1.
В схеме (рис. 3.16,6) при соответствии положения рукоятки
переключателя состоянию электродвигателя лампы HL1 и HL2
горят ровным светом, при несоответствии — мигающим светом.
В схеме (рис. 3.16, б) лампы HL1 и HL2 при несоответствии горят полным накалом, а при соответствии — неполным накалом.
Д л я сигнализации конечных или промежуточных положений
запорных устройств (задвижек, заслонов, клапанов и т. п.) используют путевые (конечные) выключатели. Д л я указания любого промежуточного положения запорных устройств применяют
индукционные и реостатные преобразователи, в которых исполнительными устройствами вместо ламп являются стрелочные
приборы (рис. 3.17).
Пневматические схемы сигнализации. И технологическая, и
сигнализация положения может быть осуществлена без использования (или с частичным использованием) электрической
энергии. Это имеет большое значение при установке сигнализаторов во взрывоопасных помещениях.
Технологическая сигнализация с использованием только
пневматических устройств показана на рис. 3.18, а, Сигнал от
прибора 1 поступает на позиционный регулятор 2 (например,
Усилие
Л
Сигнал (0;1)от
позиционного
регулятора
Рис. 3.18. Пневматические схемы и средства сигнализации:
а — технологическая сигнализация; б — сигнализация положения; в — пневмолампа; г —
пневматический конечный выключатель; 1 — передающий (пневматический) преобразователь; 2 — позиционный регулятор; 3 — пневмолампа; 4 — пневмосирена; 5 — пневматический конечный выключатель; 6 — резиновая мембрана; 7 — лепестки; 8 — стекло; f —
шток; 10 — внутреннее сопло; / / — наружное сопло; 12 — заслонка; / 3 — м е м б р а н а .
119

29.

--24В
От объекта
ВI
К пнеВпосир
Рис. 3.19. Схемы сигнализации с использованием пневматического
ра прямоугольных импульсов:
генерато-
а — с и г н а л и з а ц и я уровня (L); б — с и г н а л и з а ц и я т е м п е р а т у р ы (Г); 1а,
2а—пневматические п е р е д а ю щ и е п р е о б р а з о в а т е л и ; 1б, 26 — позиционные р е г у л я т о р ы ; 3, 3', 4, 4' — трехм е м б р а н н ы е реле; 5, 5', 9 — логические схемы (элементы) « И Л И » ; б, 6', 7, Т, 8, 8', 11
12 — п н е в м о э л е к т р о п р е о б р а з о в а т е л и ; 10—генератор
п р я м о у г о л ь н ы х импульсов; 13 — звонок; 14, 14' — л а м п ы .
типа ПР1.5), выход которого (0; 1) связан с пневмолампой (индикатором) 3. При подаче единичного (1) сигнала резиновая
мембрана 6, окрашенная, например, в красный цвет (рис. 3.18, в),
вытягивается, прижимает лепестки 7 к краям стекла, и мембрана
становится видна через стекло. Одновременно открывается клапан и подает воздух к пневматической сирене 4.
Д л я сигнализации положения запорного устройства используют пневматические конечные выключатели (рис. 3.18, б, г). Принажатии на шток 9 (рис. 3.18, г) мембрана 13 прогибается,
внутреннее сопло 10 подходит к заслонке 12 и отводит ее от наружного сопла 11. Камеры Б и В отсоединяются друг от друга,
и воздух под давлением РПит начинает поступать через камеру Б
на выход выключателя. В качестве исполнительного устройства
сигнализатора могут быть использованы пневмолампа, пружинный манометр и др.
На рис. 3.19 представлена рабочая схема сигнализации с использованием пневматического генератора прямоугольных импульсов 10. Схема работает следующим образом. При отклонении одного из параметров, например уровня, преобразовательна
заставит позиционный регулятор 26 выдать единичный сигнал
(0,14 М П а ) , который поступит к элементу 7 (замкнется его
120

30.

верхний контакт) и в камеру В элемента 4. Мембранный узел
элемента 4 сместится вниз, и на выходе его также появится единичный сигнал, который поступит одновременно к элементам 6
и 9. В элементе 6 замкнется верхний контакт и соединит шину
мигающего света (ШМС) с лампой 14. На выходе элемента появится единичный сигнал, включающий генератор прямоугольных импульсов 10, в результате чего элемент 11 начнет подавать на ШМС пульсирующее напряжение. Единичный выходной
сигнал элемента 9 поступит также к пневмосирене и пневмопреобразователю 12, и включится звонок 13.
Д л я снятия звукового сигнала (отключения звонка и пневмосирены) и перевода лампы на нормальный режим горения необходимо нажать на пневматический кнопочный выключатель
КСС. На вход элемента 5 будет подан единичный сигнал. Такой
же сигнал появится и на выходе элемента 5. Он заставит мембранный узел в элементе 3 сместиться вниз, и на выходе элемента 3 также появится единичный сигнал. В результате на
вход элемента 3 подается еще один единичный сигнал, и выключатель КСС можно отпустить. Подаваемый в камеру Б элемента 4 сигнал заставит мембранный узел подняться, и на выходе этого элемента давление станет равно нулю. В элементе 6
замкнется нижний контакт, отключающий ШМС от лампы 14 и
подключающий эту лампу к сети -нормального напряжения. Снятие единичного сигнала с входа элемента 9 приведет к снятию
.аналогичного сигнала с его выхода. При этом отключится пневмосирена, разомкнётся контакт <в элементе 12 и отключится
звонок.
Для проверки сигнализаторов нажимают кнопочный выключатель КПС, и воздух (РШ1т) поступает в элементы 8 и 8'. При
этом замыкаются верхние контакты элементов, и лампы 14 и
14' подключаются на нормальное напряжение. При нажатии на
выключатель КПС подается единичный сигнал на вход элемента 9; такой же сигнал появляется и на его выходе. Контакт в
элементе 12 замыкается, и включается звонок.
3. СХЕМЫ БЛОКИРОВКИ
Схемы блокировочных зависимостей электродвигателей. В том
случае, когда требуется предотвратить возможность включения
электродвигателя М2 без предварительного пуска электродвигателя Ml, применяют схему, показанную на рис. 3.20, а. Контакт
КМ1 магнитного пускателя КМ1 электродвигателя Ml вводится
в цепь магнитного пускателя КМ2 электродвигателя М2. Только
при замкнутом контакте КМ1 воздействие на кнопочный выключатель SB3 приведет к включению пускателя КМ2. Универсальный переключатель SA должен при этом находиться в положении «Б» (блокировка). При отключении электродвигателя M l
контакт КМ1 в цепи магнитного пускателя КМ2 размыкается,
отключая тем самым и электродвигатель М2. При переводе пере121

31.

-220В
HP X
19
SB2
SB I
2о
SBI
/о
-220В
Д6.Н1 —JL
xEIF"
кт
кт
2<?
«
K1
SB4
SB3
m 9, KA^
jjj^ff.
iuz
ftfKrW
g
n
KM2 KM!
S54
SBJ
Л
SA
.U
КМ2
„Р"а
.л.
кт
кт
Рис. 3.20. Принципиальная схема управления двумя сблокированными электродвигателями:
а — с блокировкой пуска и останова; б — с блокировкой пуска.
ключателя SA в положение «Р» (ручное управление) контакт
КМ1 блокируется, и становится возможным пуск электродвигателя М2 независимо от того, в каком состоянии находится электродвигатель M l . Этот режим необходим для опробования
электродвигателя М2.
Если остановка электродвигателя M l не должна приводить к
остановке электродвигателя М2, контакт К2 блокирует как кнопку SB3, так и контакт КМ1 (рис. 3.20,6).
В случае, когда пуск электродвигателя МЗ может быть осуществлен только после пуска электродвигателей M l и М2 (схема «И» — конъюнкция), используют схему, представленную на
рис. 3.21. Д л я соблюдения блокировочной зависимости контак1?
SB2
sbi
Т
кт
2?
ш
.Ml
кт
SB 4
%SB3
К/12
КК2
Д6.М2.
КМ2
SB6
ffi э ,
КПЗ
npSB5 SA
qfl
13
JU _10 12
Ш
дв.мз
Рис. 3.21. Принципиальная электрическая схема управления электродвигателем {МЗ), сблокированным с двумя другими электродвигателями
(Ml
и М2).
122

32.

-2208
электродвигателем.
ты магнитных пускателей КМ1 и КМ2 электродвигателей M l и
М2 устанавливают последовательно в цепи магнитного пускателя КМЗ электродвигателя МЗ. При этом выключение электродвигателей M l или М2 приводит к остановке электродвигател я МЗ.
Если пуск электродвигателя МЗ может быть разрешен после
пуска любого из электродвигателей M l или М2
(схема
«ИЛИ» — дизъюнкция), контакты КМ1 и КМ2 должны быть
установлены параллельно. Остановка любого из двигателей M l
и М2 ведет к остановке электродвигателя МЗ.
В электрических схемах управления реверсивными электродвигателями должна быть исключена возможность одновременного срабатывания обоих магнитных пускателей, так как при
этом происходит короткое замыкание фаз. Блокировочная зависимость в этом случае осуществляется путем введения контакта КМ1 пускателя КМ1 («Вперед») в цепь пускателя КМ2
(«Назад») и контакта КМ2 пускателя КМ2 — в цепь пускателя КМ1 (рис. 3.22). Д л я реверсирования электродвигателя, запущенного нажатием кнопки SB1 («Вперед»), необходимо сначала нажать кнопку SB3 («Стоп»), а затем кнопку SB2 («Назад»).
Блокировку реверсивного двигателя можно производить и с
помощью двухцепных кнопочных выключателей (рис. 3.23). При
нажатии любого из выключателей SB1 или SB2 разрывается
цепь магнитного пускателя соответственно КМ2 или КМ1. Такая
блокировка позволяет осуществить реверсирование электродвигателя без предварительной остановки. В этом случае необходи.123

33.

Рис. 3.23. Фрагмент принципиальной
электрической
схемы управления реверсивным двигателем с использованием двухцепных
кнопочных выключателей (SB1
и SB2).
ма механическая блокировка в магнитном пускателе, исключающая притягивание якорей одновременно к сердечникам обеих катушек.
Схемы блокировочных зависимостей в технологических процессах. На рис. 3.24 показана схема, разрешающая открытие
клапана 7 только после открытия клапанов 4—6. На выходе
схемы «И» единичный сигнал появится только тогда, когда на
мембраны клапанов 4—6 будут поданы единичные сигналы от
пневмотумблеров 1, 2, 3. Применяют также схемы, в которых
пуск командного прибора, управляющего через клапаны подачей
материальных и энергетических потоков в объект, невозможен
до закрытия крышки аппарата. При полном закрытии крышка
воздействует на конечный выключатель, разрешающий пуск
прибора.
4. СХЕМЫ ЗАЩИТЫ
При защите объектов химической технологии чаще всего необходимо включить или отключить подачу каких-либо веществ в
объект. Это может быть осуществлено несколькими способами.
Если на магистрали установлен регулирующий орган, то схема защиты может быть выполнена, как показано на рис. 3.25, а.
При достижении в объекте критического давления позиционный
регулятор 1а выдает единичный сигнал переключающему реле 3
(в камеру В). Мембранный узел смещается вниз, при этом сопло С1 закрывается, а сопло С2 открывается. Воздух из линии
Рис. 3.24. Схема блокировочных
зависимостей
клапанов:
1—3 — пневмотумблеры;
7 — к л а п а н ы ; 8, 9 — трехмемб р а н н ы е элементы.

34.

От измерительного
От измерительных
преобразователей
От измерительного
В объект
От измерительных
преобразователей
От измерительных
преобразователей
От измерительных
От позиционного
регулятора
К регулирующему
клапану
ч
7
Samnoccpepy
От регулятора
Рис. 3.25. Схемы защиты простого объекта с использованием регулирующего^
органа:
а — без переключателя; б — с устройством ручного восстановления нормального р е ж и м а ;
в — с з а д е р ж к о й времени срабатывания схемы защиты; г — с переключателем; д — с
трехмембранным элементом; е — с трехходовым клапаном; ж — устройство трехходового
к л а п а н а ; 1а — п о з и ц и о н н ы й р е г у л я т о р ; 2а — р е г у л я т о р ( н а п р и м е р , и з о д р о м н ы й ) ; 3 — пер е к л ю ч а ю щ е е р е л е ; 4 — р е г у л и р у ю щ и й к л а п а н ; 5 — т р е х м е м б р а н н ы й э л е м е н т ; 6 — перек л ю ч а т е л ь ; 7 — т р е х х о д о в о й к л а п а н ; 8, 9 — н и ж н е е и в е р х н е е с е д л о к л а п а н а ; 10 — т а р е л ь ч а т ы й золотник, ( з а т в о р ) ; 11—14 — п н е в м а т и ч е с к и е л и н и и ;
КО — к л а п а н обратный;
ВИ — вентиль игольчатый; V — емкость.
мембранного исполнительного механизма сбрасывается в атмосферу, а клапан 4 полностью закрывается или открывается в зависимости от его типа (НЗ или НО). При достижении нормального давления в объекте давление воздуха в камере В реле 3
становится равным нулю, и схема принимает первоначальное
положение.
После срабатывания устройств защиты часто недопустимо автоматическое восстановление нормального функционирования
объекта при исчезновении признака опасности. Поэтому на линии между позиционным регулятором 1а и реле 3 устанавливают.125

35.

обратный клапан КО и патрубок с игольчатым вентилем ВИ
(рис. 3.25,6). Д л я восстановления нормального режима работы
схемы после срабатывания устройств защиты необходимо открыть вентиль ВИ для сброса воздуха и вновь закрыть его.
Чтобы исключить срабатывание схемы защиты при кратковременных (случайных) срабатываниях позиционного регулятора, необходимо использовать реле времени: сигнал от позиционного регулятора подается на реле времени, которое лишь спустя
определенное время посылает сигнал к переключающему реле
(рис. 3.25, в). При появлении на выходе позиционного регулятора 1а единичного сигнала давление в камере В трехмембранного элемента 5 нарастает медленно (из-за наличия игольчатого вентиля ВИ и емкости V). Через некоторое время элемент 5
срабатывает, и единичный сигнал от него поступает к реле 3
(защита сработала).
Чтобы обеспечить возможность отключения схемы защиты и
ее проверки, в схему вводится ручной переключатель 6
(рис. 3.25,г). Переключатель имеет три положения: «Аварийное
автоматическое срабатывание», «Защита отключена», «Ручное
срабатывание». В первом положении выходной сигнал позиционного регулятора 1а через переключатель 6 поступает к переключающему реле 3. Во втором положении камера В элемента 3
(см. рис. 3.25, а) сообщается с атмосферой. В третьем положении воздух давлением Рпит (единичный сигнал) от переключателя подается в верхнюю камеру элемента 3.
Вместо переключающего реле 3 можно использовать трехмембранный элемент (см. рис. 3.25, д) или трехходовой клапан
(см. рис. 3.25, е, ж). При подаче единичного сигнала от позиционного регулятора 1а (см. рис. 3.25, д) мембранная сборка
трехмембранного элемента 5 смещается вверх, верхнее сопло
закрывается, а нижнее сопло открывается. Связь мембранного
исполнительного механизма регулирующего клапана 4 с регулятором 2а прекращается, исполнительный механизм сообщается с атмосферой, и клапан 4 срабатывает. В случае использования трехходового клапана 7 при подаче единичного сигнала
на его исполнительный механизм нижнее седло 8 закрывается,
а верхнее — открывается, благодаря чему регулирующий клапан 4 (тип НЗ) перекрывает магистраль.
Если при аварийном состоянии объекта недопустима утечка
вещества, происходящая, как правило, при закрытом регулирующем органе, необходимо на магистрали рядом с регулирующим
органом устанавливать отсечный клапан (монтируется без шунта). Так поступают и при отсутствии на магистрали регулирующего органа.
Если подача вещества осуществляется индивидуальным насосом (или компрессором), то для ее прекращения достаточно отключить привод насоса (компрессора) с помощью электроконтактного прибора, воздействующего на магнитный пускатель
электродвигателя насоса (компрессора).
.126

36.

Воздух к регуляторам объекта
или отсечным
клапанам объекта
Магистраль приборного воздуха
Воздух к регуляторам
0 т
объекта
Магистраль приборного воздуха
От объекта
•Воздух к регуляторам ила
отсечным клапанам объекта
А А А Д
—
>
Магистраль приборного воздуха
Рис. 3.26. Схемы защиты сложного объекта:
а — с помощью трехходового клапана; б — с использованием обратных клапанов д л я
развязки позиционных регуляторов; в — с использованием семимембранного элемента
для развязки позиционных регуляторов; 1а—За — передающие преобразователи; 16—36 —
позиционные регуляторы; 1в — трехходовой клапан; 1—3 — запорные вентили; 4—6— обратные клапаны; 7 — игольчатый вентиль; 8 — семимембранный элемент.
При необходимости воздействовать одновременно на несколько магистралей (в случае опасного отклонения одного параметра) применяют следующую схему (рис. 3.26, а ) . Например,
при повышении давления в объекте позиционный регулятор 16
посылает единичный сигнал на исполнительный механизм трехходового клапана 1в, который прекращает доступ сжатого воздуха в гребенку и одновременно сбрасывает остаток воздуха из
гребенки в атмосферу. При этом клапаны регуляторов и отсечные клапаны полностью закрываются или открываются в зависимости от их типа (НЗ или НО). При работе схемы защиты
вентиль 3 должен быть закрыт, а вентили 1 и 2 открыты.
Если необходимо осуществить защиту объекта по трем параметрам, то схему выполняют, как показано на рис. 3.26,6. Обратные клапаны 4, 5, 6 предотвращают выход воздуха в атмосферу через несработавшие позиционные регуляторы. Игольчатым вентилем 7 возвращают схему защиты в исходное состояние. При частично открытом игольчатом вентиле схема защиты
.127

37.

От измерительных
преобраз ователей
Воздух к регуляторам или
отсечным клапанам объекта
А
j Основное питание
РезерВное питание
А Д
Магистраль приборного
Воздуха
Рис. 3.27. Схема защиты объекта с
использованием
электромагнитного
трехходового клапана:
16—36 — п о з и ц и о н н ы е р е г у л я т о р ы ; 1в—3в —
пневмоэлектропреобразователи
(например,
типа
СМ-1);
1г — м а г н и т н ы й
пускатель;
1д — т р е х х о д о в о й э л е к т р о м а г н и т н ы й
клап а н ; 1—3 — з а п о р н ы е в е н т и л и .
Рис. 3.28. Принципиальная
ческая схема управления
магнитным клапаном.
основное питание
Абарийное
питание
электриэлектро-
самостоятельно возвращается в исходное состояние после восстановления нормального значения параметра.
Д л я развязки позиционных регуляторов (исключения влияния их друг на друга) вместо обратных клапанов можно использовать семимембранный элемент (рис. 3.26, в). Имеющийся в
схеме один обратный клапан 4 с игольчатым вентилем 7 служит
для возвращения схемы защиты в исходное состояние. Д л я ускорения подачи сигнала от семимембранного элемента 8 к исполнительному механизму на выходе элемента 8 необходимо
установить усилитель мощности.
Отключить линию питания регуляторов и отсечных клапанов
можно также с помощью электромагнитного трехходового клапана; при этом уменьшается продолжительность срабатывания
устройства защиты (рис. 3.27). Пневматические сигналы от позиционных регуляторов 16—36 поступают на пневмоэлектропреобразователи 1в—Зе, контакты которых управляют магнитным
пускателем 1г электромагнитного клапана 1д.
Принципиальная электрическая схема управления электромагнитным клапаном приведена на рис. 3.28. Питание схемы
осуществляется постоянным током напряжением 24 В. Основное
питание производится от понижающего трансформатора TV через выпрямитель VD. При падении напряжения основного питания автоматически включается аварийное питание от аккумуля.128

38.

хорной батареи GB. При замыкании выключателя SA1 включается реле К1. Его контакты К 1.1 и К1.2 подают на схему питание через выпрямитель VD; контакты К1.3 и К1.4 отключают
аварийное питание; контакт К1.5 включает лампу HL1 основного питания, а контакт К1.6 выключает лампу HL2 аварийного
питания.
При срабатывании одного из сигнализирующих приборов
замкнется его контакт (PI, Р2 или РЗ) в ц.епи магнитного пускателя КМ. Пускатель срабатывает (тумблер 5 Л 5 в рабочем состоянии схемы замкнут). При этом контакт КМ.2 включает
катушку К2 электромагнитного трехходового клапана; контакт
КМ.1 блокирует замкнувшийся контакт прибора, что предотвращает отключение клапана при возвращении параметра защиты
к нормальному значению.
Д л я отключения клапана необходимо с помощью тумблера
SA3 разомкнуть цепь магнитного пускателя КМ. При падении
напряжения основного питания реле К1 контактами К1.3 и
К1.4 подключает к схеме батарею GB, контактами К 1.1 и К1.2
отключает основное питание, контактом К1.5 выключает лампу
HL1, контактом К1.6 включает лампу HL2. Д л я проверки напряжения аварийного питания предусмотрена специальная цепь.
При воздействии на кнопочный выключатель контроля SB2 по
показанию вольтметра Р V можно судить о напряжении аварийного питания. Резистор R является нагрузкой для батареи во
время проверки напряжения.
В рабочем состоянии схемы выключатели SA1 и
SA2должны быть включены.
На химических производствах находят применение специальные схемы аварийной сигнализации и защиты, например системы «Логика» и «АЗИС». Они предназначены для обнаружения
аварийных ситуаций, предупреждения персонала и включения
исполнительных устройств защиты.
Система «Логика» работает с датчиками-сигнализаторами,
имеющими контактный выход, и исполнительными устройствами, например отсечными клапанами. Аварийный сигнал задерживается на входе устройства, что предотвращает срабатывание
системы при колебании контактов и кратковременных отклонениях параметров. Оповещение об аварийной ситуации производится путем выдачи командного сигнала в виде одиночного импульса длительностью до 2 с или постоянного напряжения.
Система «АЗИС» (автоматической защиты и сигнализации)
предназначена для непрерывного автоматического контроля воздушной среды производственного помещения, обнаружения аварийных ситуаций и предотвращения аварий, вызванных загазованностью помещений. В качестве датчиков применяют приборы типа СВК-ЗМ1. Число исполнительных механизмов — до 26.
Команды на управление исполнительными механизмами выдаются по заданному алгоритму. Система имеет устройства сигнализации о выполнении команд исполнительными механизмами и
9—581
129

39.

о неисправности датчиков и выдает рекомендации по ликвидации аварий.
Устройства аварийной сигнализации УАС-20 и УАС-50. Устройство УАС-20 предназначено для приема сигналов от датчиков и последующего представления их на световом табло, вмонтированном в устройство, в виде цифр или надписей с использованием мигающего света. Одновременно подается прерывистый
звуковой сигнал. Оператор, обратив внимание на нарушение
процесса, нажатием кнопочного выключателя переводит мигающий световой сигнал в постоянный и выключает звуковой сигнализатор. Устройство имеет 20 искробезопасных входов.
Принцип действия УАС-50 аналогичен принципу действия
УАС-20, с той лишь разницей, что УАС-50 не имеет своего светового табло, а только выдает сигналы напряжением 24 В. Имеет
100 искробезопасных входов.
Устройство защиты и сигнализации УЗС-10 сигнализирует об
аварийных нарушениях в процессе и выдает команды на срабатывание различных исполнительных механизмов с помощью
специального блока цромежуточных реле ( Б П Р ) . Устройство
имеет 10 входных сигналов и может коммутировать цепи напряжением 380 В и силой до 5 А.
Система «Сигнал-250» рассчитана на 200—300 датчиков, однако имеет всего 10 индикаторов. Все датчики разбиты на три
приоритетных группы (по степени опасности аварийного состояния). Когда заняты все индикаторы, то следующий пришедший
сигнал 1-й группы датчиков вытесняет сигнал 2-й или 3-й группы. При этом происходит стирание информации с цифрового
индикатора и немедленная запись поступившего более важного
сигнала. Сигналами 2-й группы датчиков вытесняются сигналы
только 3-й группы. Если все индикаторы заняты сигналами датчиков 3-й группы, то поступающие сигналы от других датчиков
той же группы ждут очереди на обслуживание.
В системе «Сигнал-250» обеспечивается задержка выдачи на
блок цифровой индикации поступившего на вход сигнала с тем,
чтобы исключить сигнализацию параметров при их кратковременных отклонениях от нормального значения. В момент вызова
изображения на мнемосхеме видны символы сработавших датчиков и изображение участков, где произошли нарушения. Таким образом, оператору представляется наиболее важная в каждый момент времени информация от большого числа датчиков.
Система МЗС представляет собой комплекс унифицированных модулей защиты, сигнализации и мнемосхемы. Систему
можно включить в АСУТП с управляющей вычислительной машиной (УВМ), работающей в режиме непосредственного цифрового управления. Возможно и самостоятельное использование
системы.
Система МЗС обеспечивает прием сигналов как от УВМ, так
и непосредственно от датчиков. Ее можно применять при синте.130

40.

зировании очень сложных схем, обеспечивая эффективную защиту химических производств от аварий.
При аварийном отклонении какого-либо параметра от нормального значения система М З С производит все заранее предписанные действия по определенному для данной аварийной ситуации алгоритму. Время аварии и ее номер фиксируются на
печатающем устройстве УВМ.
Д л я сигнализации о наличии или отсутствии пламени в топках термических установок, работающих на твердом, жидком
или газообразном топливе, и их защиты при погасании (потускнении) факела применяют специальные устройства, например
типа сигнализаторов погасания пламени СПП. В состав С П П
входят фотодатчик и электронный блок, соединенные кабелем.
Электронный блок имеет релейный выход для включения л а м п
и звонка', а т а к ж е для управления отсечным клапаном. Прибор
обеспечивает сигнализацию и защиту при установке фотодатчика на расстоянии до 10 м от пламени рабочей газовой горелки
(производительностью не менее 1 м 3 /с). Специальная модификация прибора (СПП-ЗФ) позволяет установить фотодатчики на
расстоянии до 100 м от пламени факела.
Электрозапалы-сигнализаторы
(ЭЗС) предназначены для
розжига топок, контроля наличия пламени и отсечки линии топлива при погасании пламени. Действие отдельных конструкций
таких приборов (например, Э З С - Д ) основано на явлении электропроводности пламени.
ГЛАВА 4
АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
1. АВТОМАТИЗАЦИЯ ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
Перемещение жидкостей и газов
Типовое решение автоматизации разрабатывается одновременно
для процессов перемещения как жидкостей, так и газов, поскольку при скорости газа меньше скорости звука движение
жидкостей и газов характеризуется одними и теми ж е законами. Поэтому все приведенные в дальнейшем рассуждения, относящиеся к жидкости, справедливы и для газа.
В качестве объекта управления примем трубопровод 6, по
которому транспортируется жидкость от аппарата 1 к аппарату 8, и центробежный насос (компрессор) 2 с приводом от асинхронного двигателя 4 (рис. 4.1). Показателем эффективности
Данного процесса служит расход G перемещаемой жидкости.
10*
131