Входы двоичных сигналов от датчиков предельных значений. Технические особенности коммутирования

Двоичные сигналы могут генерироваться;

1) двухпозиционным датчиком предельных значений, например, поплавковым датчиком уровня;

2) двумя (обычно произвольно юстируемыми) контактами измерительных приборов, например, контактными термометрами, манометрами и т. д.

В отношении логики вычислений этих двоичных сигналов действуют те же правила, что и для сигналов крайнего положения клапанов. Если, к примеру, от сигнала достижения заданного уровня зависит защита какой-либо емкости от переполнения, то здесь также устанавливают схему тока покоя и в случае обрыва провода лучше запретить заполнение, чем рисковать потерей продукта или повреждением емкости.

Здесь следует остановиться еще на одной особенности, которая может иногда вводить в заблуждение, а именно на так называемом контрольном периоде при оценке показаний датчиков предельных значений. Инженер по автоматизации всегда исходит из того, что отдельные элементы системы могут отказать, и для снижения возможного ущерба подбирает те или иные задержки на входе, то есть контрольное время, при расчете которых большую роль играет профессиональный опыт.

Известно например, что датчики электрической проводимости для контроля концентрации щелочи моющих растворов порой отказывают из-за загрязнения поверхности. Во избежание передозировки щелочного концентрата в процессе доведения концентрации рабочего раствора при пуске дозирующего насоса запускается контрольное время, устанавливаемое немного большим, чем опытное время на доведение, что позволяет при отказе датчика проводимости отключить дозирующий насос. Оператор получает сигнал об этой операции и таким образом может устранить причину сбоя.

Другим хитроумным трюком программистов является система «сохранения сигналов», крторая применяется к сообщениям об опорожнении танков с продуктом. Датчик, который представляет собой, как правило, предельный выключатель, работающий по данным электрической проводимости, одновременно служит и как сигнализатор отключения при выгрузке продукта и как генератор сигнала блокировки для запуска программы мойки. Однако из опыта известно, что в особенности в больших танках датчик опорожнения после завершения цикла выгрузки продукта снова покрывается оставшейся на стенках танка жидкостью и оседающей пеной. Поэтому, чтобы система предохранительной блокировки не препятствовала включению цикла мойки, после отработки программы выгрузки продукта система сохранения сигнала имитирует сигнал отсутствия заполнения до запуска программы мойки (CIP).

11.3.2.2.1.3. Двоичные сигналы от клапанов и двигателей. Анализ и технические особенности. Уровень клапан/двигатель

Выходы, как и все двоичные сигналы, работают от напряжения в 24 В. Когда процессор выдает команду исполнительному органу внешних устройств или если оператор вручную подает установочную команду, то выходы включаются мощными транзисторами на выходных платах.

В современных СУПК общая логическая проверка команды исполнительному органу происходит в центральном процессоре, где обрабатываются также команды, выданные в ручном режиме, и проверяются на наличие конфликта по условиям блокировки. В 1970-е годы эксплуатационной надежности центральных процессоров доверяли не в такой степени, как сейчас, и оборудовали установки так называемым подчиненным уровнем управления К/Д (клапан/двигатель), который при выходе из строя центрального процессора и, следовательно, автоматически выполняемых программ позволял через так называемую базовую блокировку перейти в безопасный ручной режим. Этот «подчиненный уровень» принимал исполнительные команды от двух независящих друг от друга источников - центрального процессора и активной технологической схемы - и после проверки на возможное наличие блокировки передавал их непосредственно на внешние устройства в виде выхода двоичного сигнала 24 В.

Пример: если на вход модуля К /Д был подан, например, сигнал на открывание входного клапана CIP какого-либо танка, то команда на открывание клапана подачи продукта, ошибочно отданная пут ем нажатия кнопки на активной мнемосхеме. дальше не передавалась и гем самым не нарушался ход выполненияпроцесса мойки, напротив, митинг ошибочно нажатой кнопки на мнемосхеме указывало пивовару на его ошибку. Если бы он открыл клапан подачи продукта не с мнемосхемы, а, например, локальным переключателем, го на модуль К/Д поступил бы ответный сигнал, что привело бы тогда к прерыванию программы мойки и закрытию на танке входного клапана CIP.

Из приведенного примера следует, что на установках с подчиненным уровнем К/Д был даже возможен безопасный параллельный режим работы автоматических программ и процессов ручного управления, и, таким образом, имелась высокая степень эксплуатационной гибкости. То обстоятельство, что сегодня эти системы больше не производятся, связано, с одной стороны, с высокой стоимостью разработки аппаратных средств уровня К/Д, а с другой, - с повышением надежности СУПК, которая, конечно, в работоспособном состоянии имеет такую же степень функциональности, как и жестко закоммутированный уровень К/Д.

Кроме того, специалисты хотели избавиться от «закостенелости» жестко закомму-тированного уровня К/Д и от активной мнемосхемы. Усилия по замене уровня К/Д на подчиненный уровень К/Д-СУПК, в котором бы размещалось только управление мнемосхемой, базовые блокировки и блоки входов и выходов, а автоматические программы - в СУПК старшего уровня, успеха не имели.

В настоящее время стандартом стало размещение всех функций блокировки, ручного и автоматического управления на группу установок в одной СУПК, с возможностью выхода из строя которой или готовы смириться, или страхуются за счет резерва СУПК по принципу «горячего» или «холодного» резервирования. При этом задача заключается не столько в обеспечении удобства обслуживания установки или поддержании ее в состоянии работоспособности, сколько в сохранении всего массива технологических данных и рабочего состояния в момент сбоя системы.

Вернемся к нашему двоичному сигналу напряжением 24 В, управляющему клапаном или двигателем. Его силы хватает для надежной дистанционной передачи данных, но обычно не бывает достаточно для выполнения команды. Поэтому сигнал не выводится непосредственно на внешнее устройство, а передается на преобразователь, который трансформирует его в сигнал такой формы и силы, которые требуются для приведения в действие клапана или двигателя.

Переключающие клапаны, используемые в пивоваренном производстве (в отличие от регулирующих клапанов) снабжены преимущественно пневматическим приводом с возвратной пружиной, который при прерывании подачи энергии возвращается в свое исходное безопасное положение (см. раздел 11.3.2.2.1.1). Подача сжатого воздуха под давлением от 5 до 8 бар производится вспомогательными переключающими электромагнитными вентилями, приводящимися в действие непосредственно исполнительной командой 24 В через преобразователь бинарных сигналов. Эти вспомогательные вентили могут устанавливаться по месту в коммутационных шкафах или непосредственно на исполнительном органе клапана - открыто или в коробке (так называемой головке управления).

По поводу того, нужно ли и, если да, то в какой форме (электрической или механической) предусматривать ручной уровень управления по месту, существует много мнений. С одной стороны, этот вопрос связан с философией ручного и аварийного ручного управления, излагаемой в этом разделе, а с другой - с рассматриваемой в разделе 11.3.2.1.2 проблемой централизованной или децентрализованной структуры входных и входных блоков. Если они расположены по месту, то уже недалеко до создания интеллектуального децентрализованного терминала, в работе которого использованы программируемые аварийные блокировки.

Двигатели управляются преобразователями сигналов в форме контакторов, преобразующих выход 24 В в трехфазный ток с напряжением 380 Вис мощностью, достаточной для эксплуатации оборудования. Контактор представляет собой своего рода «компактный блок управления», обеспечивающий такие функции, как помощь при пуске (соединение «звездочка/треугольник»), а также защитное отключение при перегреве или при превышении допустимого напряжения. Из-за высокого напряжения в силовом электрооборудовании, децентрализованная система управления имеет свои пределы возможного применения, поскольку существуют строгие предписания относительно безопасной эксплуатации и степени защиты электрооборудования в среде с повышенной влажностью. Оператору установки следуеттакже ознакомиться с инструкциями по технике безопасности при работе на высоковольтных распределительных установках.