11.3.2.2.1.2. Входы двоичных сигналов от датчиков предельных значений.Технические особенности коммутирования

Двоичные сигналы могут генерироваться:

1. двухпозиционным датчиком предельных значений, например, поплавковым датчи­ ком уровня;

2. двумя (обычно произвольно юстируемы­ ми) контактами измерительных прибо­ ров, например, контактными термометра­ ми, 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.

850

Другим хитроумным трюком программис­тов является система «сохранения сигналов», которая 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 возмож-

ное 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 СIP какого-либо танка,

то команда на открывание клапана подачи продукта, ошибочно отданная путем нажатия кнопки на активной мнемосхеме, дальше не передавалась и гем самым не нарушался ход выполнения процесса мойки; напротив, митинг

ошибочно нажатой кнопки на мнемосхеме

указывало пивовару на его ошибку. Eсли бы он открыл клапан подачи продукта не

с мнемосхемы, а, например, локальным

переключателем, го на модуль К /Д поступил бы ответный cигнал, что привело бы тогда к прерыванию программы мойки и закрытию на танке входного клапана СIP.

И з 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» резер-

вирования. 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 В и с мощностью, достаточной

851 ©

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 следует также ознакомиться с инструк­циями по технике безопасности при работе на высоковольтных распределительных уста­новках.