曹麗莉

（國家能源集團(tuán)寧夏煤業(yè)有限公司 煤制油分公司，銀川 750000）

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，自動(dòng)化控制技術(shù)在化工領(lǐng)域中得到深入而廣泛的應(yīng)用[1]，自動(dòng)控制技術(shù)中最為原始和傳統(tǒng)的就是繼電器的使用和發(fā)展[2]。本文以本廠使用的和泉IDEC RJ2S-CLD-D24 型功率繼電器為例，配合DCS 控制系統(tǒng)來淺析繼電器在化工儀表控制系統(tǒng)中的實(shí)際應(yīng)用。

圖1 IDEC RJ2S-CLD-D24型繼電器實(shí)物圖Fig.1 IDEC RJ2S-CLD-D24 Relay physical map

圖2 繼電器工作原理圖Fig.2 Working principle diagram of the relay

1 繼電器工作原理

本文以和泉RJ 系列IDEC RJ2S-CLD-D24 薄型功率繼電器為例，如圖1 所示。它采用了高導(dǎo)電材料，確保即使在高電流下，也能具備穩(wěn)定的通電性能，利用RC 電路與二極管，抑制反動(dòng)電勢。繼電器采用IDEC 獨(dú)自的復(fù)位彈簧結(jié)構(gòu)，提高了機(jī)械部的使用壽命及信賴性，外殼的頂部采用了照明式結(jié)構(gòu)，確保清晰的視認(rèn)性。

工作原理：IDEC RJ2S-CLD-D24 薄型功率繼電器由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點(diǎn)簧片等組成。 觸點(diǎn)形式是兩開兩閉，下文中以一組為例進(jìn)行介紹。如圖2 所示，觸點(diǎn)3 為動(dòng)觸點(diǎn)，觸點(diǎn)2 和觸點(diǎn)4 為靜觸點(diǎn)。在不通電的狀態(tài)下，觸點(diǎn)2 和觸點(diǎn)3 為閉合狀態(tài)，觸點(diǎn)3 和觸點(diǎn)4 為斷開狀態(tài)。當(dāng)線圈兩端（管腳1 和管腳8）接入一定的電壓后，線圈中就會(huì)流過一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會(huì)在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動(dòng)銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)3 與靜觸點(diǎn)4 吸合。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會(huì)在彈簧的反作用力下返回原來的位置，使動(dòng)觸點(diǎn)3 與原來的靜觸點(diǎn)2 吸合。這樣吸合、釋放，從而達(dá)到了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的。

2 數(shù)字量信號(hào)簡介

數(shù)字量[3]，是指在時(shí)間上和數(shù)量上都是離散的物理量，把表示數(shù)字量的信號(hào)叫做數(shù)字量信號(hào)。在儀表領(lǐng)域中，數(shù)字量信號(hào)包括數(shù)字量輸入信號(hào)和數(shù)字量輸出信號(hào)兩種。數(shù)字量輸入信號(hào)（英文全稱Digital Input ,下文中簡稱DI 信號(hào)），是指生產(chǎn)過程中接收到斷開或閉合信號(hào)，經(jīng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為數(shù)字“1”或“0”信號(hào)，一般應(yīng)用在現(xiàn)場電動(dòng)機(jī)運(yùn)行反饋、就地/遠(yuǎn)程切換等狀態(tài)的監(jiān)測與報(bào)警。數(shù)字量輸出信號(hào)（英文全稱Digital Output ,下文中簡稱DO 信號(hào)），是指生產(chǎn)過程中發(fā)出的“1”或“0”信號(hào)，一般應(yīng)用在電磁閥的開/關(guān)、機(jī)泵的啟/停、繼電器的通/斷、指示燈的亮/滅等設(shè)備的控制。

3 繼電器在數(shù)字量回路控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

3.1 繼電器在數(shù)字量輸入信號(hào)回路控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

在化工儀表控制系統(tǒng)中，數(shù)字量輸入信號(hào)常常表現(xiàn)為現(xiàn)場儀表采集的開關(guān)量信號(hào)，如電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)、就地/遠(yuǎn)程切換狀態(tài)等。目前，本廠使用的艾默生DCS 控制系統(tǒng)，系統(tǒng)卡件的運(yùn)行電壓都是24VDC，為了防止電氣強(qiáng)電信號(hào)竄入到儀表控制系統(tǒng)中，儀表專業(yè)一般會(huì)通過增加繼電器來對卡件進(jìn)行隔離保護(hù)。下面就電動(dòng)機(jī)泵運(yùn)行反饋信號(hào)為例，簡要介紹一下DI 信號(hào)在儀表控制系統(tǒng)機(jī)柜內(nèi)繼電器的接線方法，如圖3 所示。

將繼電器觸點(diǎn)4 管腳連接到數(shù)字量輸入DI 卡件的接線端子上，觸點(diǎn)3 管腳連接到24VDC 電源負(fù)極，管腳8 連接到24VDC 電源正極，管腳1 連接到機(jī)泵運(yùn)行信號(hào)?，F(xiàn)場機(jī)泵運(yùn)行狀態(tài)有兩種，即運(yùn)行或停止。當(dāng)現(xiàn)場機(jī)泵運(yùn)行時(shí)，繼電器線圈得電，使得觸點(diǎn)3 和觸點(diǎn)4 吸合接通，DCS 控制系統(tǒng)數(shù)字量輸入卡件接收到開關(guān)量閉合信號(hào)，經(jīng)運(yùn)算處理后將其顯示在操作系統(tǒng)畫面上；當(dāng)現(xiàn)場機(jī)泵停運(yùn)時(shí)，繼電器線圈失電，觸點(diǎn)3 和觸點(diǎn)4 斷開，DCS 控制系統(tǒng)數(shù)字量輸入卡件接收到開關(guān)量斷開信號(hào)，經(jīng)運(yùn)算處理后將其顯示在操作系統(tǒng)畫面上。

圖3 繼電器在機(jī)泵運(yùn)行反饋應(yīng)用實(shí)例中的接線圖Fig.3 The wiring diagram of the relay in the application example of the pump operation feedback

圖4 繼電器在電磁閥應(yīng)用實(shí)例中的接線圖Fig.4 The wiring diagram of the relay in the application example of the solenoid valve

3.2 繼電器在數(shù)字量輸出信號(hào)回路控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

在化工儀表控制系統(tǒng)中，數(shù)字量輸出信號(hào)常常表現(xiàn)為操作人員向現(xiàn)場設(shè)備發(fā)出的指令信號(hào)，如電磁閥的得電/失電、指示燈的亮/滅、機(jī)泵的啟/停等，在這些開關(guān)量的輸出信號(hào)中，有一些設(shè)備需要儀表系統(tǒng)在發(fā)出指令的同時(shí)，還可以給現(xiàn)場設(shè)備提供動(dòng)作電壓，這類設(shè)備的信號(hào)線稱之為濕接點(diǎn)。另外一些設(shè)備，由于某些因素不需要儀表供電，只是單純的接收指令信號(hào)進(jìn)行啟停動(dòng)作，這類設(shè)備的信號(hào)線稱之為干接點(diǎn)。下面將通過兩個(gè)應(yīng)用實(shí)例來介紹DO 信號(hào)在儀表控制系統(tǒng)機(jī)柜內(nèi)繼電器的接線方法。

3.2.1 繼電器在濕接點(diǎn)DO回路中的接線

本廠使用的很多電磁閥，信號(hào)線與供電線是同一組輸入線。當(dāng)操作人員給出得電指令時(shí)，現(xiàn)場電磁閥接收到工作電壓并得電；當(dāng)操作人員給出失電指令時(shí)，現(xiàn)場電磁閥接收到工作電壓并失電，這種需要提供電源的設(shè)備接線稱之為濕接點(diǎn)。下面就這類電磁閥設(shè)備為例，介紹繼電器在儀表機(jī)柜內(nèi)的接法，如圖4 所示。

將繼電器管腳8 連接到數(shù)字量輸出DO 卡件的接線端子上，管腳1 連接到24VDC 電源負(fù)極，觸點(diǎn)3 連接到24VDC 電源正極，觸點(diǎn)4 連接到現(xiàn)場電磁閥端子排上。當(dāng)控制系統(tǒng)輸出數(shù)字量信號(hào)“1”時(shí)，繼電器線圈得電，使得觸點(diǎn)3 和觸點(diǎn)4 吸合接通，現(xiàn)場電磁閥供電回路接通，電磁閥得電，閥門打開；當(dāng)控制系統(tǒng)輸出數(shù)字量信號(hào)“0”時(shí)，繼電器線圈失電，使得觸點(diǎn)3 和觸點(diǎn)4 斷開，現(xiàn)場電磁閥供電回路斷開，電磁閥失電，閥門關(guān)閉。該回路中繼電器控制電磁閥供電回路的斷開和導(dǎo)通狀態(tài)，從而控制現(xiàn)場閥門動(dòng)作。

3.2.2 繼電器在干接點(diǎn)DO回路中的接線

圖5 繼電器在大型機(jī)泵應(yīng)用實(shí)例中的接線圖Fig.5 The wiring diagram of the relay in the application example of the mainframe pump

本廠使用的很多大功率轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備，其驅(qū)動(dòng)電壓一般都是220VAC 或380VAC，一般都是由電氣人員負(fù)責(zé)設(shè)備的供電與斷電，而儀表部門負(fù)責(zé)現(xiàn)場機(jī)泵的運(yùn)行、停止控制信號(hào)。這種不需要提供電源的設(shè)備接線稱之為干接點(diǎn)，下面就這類大功率設(shè)備為例，介紹繼電器在儀表機(jī)柜內(nèi)的接法，如圖5 所示。

將繼電器管腳8 連接到數(shù)字量輸出DO 卡件的接線端子上，管腳1 連接到24VDC 電源負(fù)極，觸點(diǎn)3 和觸點(diǎn)4 連接到儀表機(jī)柜端子排，經(jīng)過轉(zhuǎn)接線接入電氣設(shè)備中的機(jī)泵供電回路中。當(dāng)控制系統(tǒng)輸出數(shù)字量信號(hào)“1”時(shí)，繼電器線圈得電，使得觸點(diǎn)3 和觸點(diǎn)4 吸合接通，機(jī)泵運(yùn)行回路接通，現(xiàn)場設(shè)備開始運(yùn)行；當(dāng)控制系統(tǒng)輸出數(shù)字量信號(hào)“0”時(shí)，繼電器線圈失電，使得觸點(diǎn)3 和觸點(diǎn)4 斷開，機(jī)泵運(yùn)行回路斷開，現(xiàn)場設(shè)備停止運(yùn)行。在此需要注意，機(jī)泵接到指令后可以正常運(yùn)行的前提條件是：電氣人員已經(jīng)給機(jī)泵提供符合要求的工作電壓。

4 結(jié)束語

綜上所述，在化工儀表控制系統(tǒng)中，可以利用電磁繼電器低電壓、弱電流的控制電路來控制高電壓、強(qiáng)電流的工作電路，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測和生產(chǎn)自動(dòng)化。科學(xué)合理地使用合適型號(hào)的繼電器，并且根據(jù)其屬性特征選擇不同的接線方式，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)多種類型的控制方案，還能提高企業(yè)員工工作效率，減少安全生產(chǎn)事故，使企業(yè)在安全、高效、穩(wěn)定的自動(dòng)控制模式中提升經(jīng)濟(jì)效益。