信号报警与联锁系统

1、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（

2、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

3、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

4、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

5、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

6、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

7、的是为了 防止AN1、AN2接通时电路短路。 AN1AN2 R R1 R2 L 图一 AN1 R AN2 R2 L R1 图二 图三 AN1 AN2 L R2 R1 R 3.试述下列报警线路的动原理 _ X L R1-1 R2 R2-2 PB R2-1 R1-2 R1 + 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

8、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。 X1 LB PB3 R13 R1 PB1 R12 LR11 PB2 R22 R21 R2 S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

9、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

10、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R1-1 XR1 PB1 R2-2 R2-3 R2 R1-2 FR PB2 R1-3 R2-4 AL BL 接收FR FR-闪光继电器 X-信号接点 B A 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

11、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

12、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： 1 1 SS R3 L R1 PB1 R11PB2 R31 R22 R12

13、R21 R2 1 4 3 2 5 6 7 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 S

14、S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

15、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

16、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、

17、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，

18、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

19、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

20、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

21、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 CPU EPROM RAM 输 出 组 件 电源 编程