Разрешающие и блокирующие цепи в промышленных системах управления

Практическое применение коммутаторно-релейной логики — системы управления, где несколько процессных условий должны быть выполнены перед допуском оборудования к запуску.

Частый пример — система управления горелками больших печей горения. Для безопасного запуска горелок логика управления должна получить «разрешение» от множества процессных коммутаторов: высокое и низкое давление топлива, расход воздуха вентилятора, положение дымовеса, позиция дверцы доступа и др.

Каждое процессное условие называется разрешающим (permissive). Разрешающие контакты соединены последовательно, так что если любой обнаруживает небезопасное состояние, цепь размыкается.

Если все разрешающие условия выполнены, CR₁ заэнергизируется и зелёная лампа светится. В производственной системе на эту перекладину ставили бы управляющее реле или соленоид топливного клапана, активирующийся только когда все разрешающие контакты замкнуты.

Если любое условие невыполнено, последовательная цепь размыкается, CR₂ обесточивается, и красная лампа загорается.

Заметьте: коммутатор высокого давления топлива нормально замкнут — он размыкается при превышении уставки. Поскольку нормальное состояние датчика давления — ноль (низкое давление), выбирают нормально замкнутое устройство для срабатывания на избыточное давление.

Релейная логика в системах управления

Релейная логика также гарантирует, что два взаимоисключающих события не произойдут одновременно. Типичный случай — реверсивное управление двигателем, где два контактора переключают фазную последовательность. Одновременная активация прямых и обратных контакторов может закоротить фазы А и В.

С контактором M₁ фазы А, В, С соединяются напрямую к клеммам двигателя 1, 2, 3. С контактором M₂ фазы А и В меняются местами, меняя вращение двигателя.

Схема также показывает нормально замкнутый «OL» термический перегрузочный контакт на каждой фазе. Если нагревательный элемент перегревается, контакт размыкается и блокирует питание обоих контакторов.

Этот дизайн работает только если оператор никогда не нажимает обе кнопки сразу. Одновременное нажатие закоротчит фазы А и В, создавая опасное состояние.

Предотвращение коротких замыканий через блокировки (Interlocks)

Для устранения риска цепь монтируют так, что активация одного контактора автоматически блокирует другой. Это называется блокировкой (interlocking) и обычно достигается вспомогательными контактами:

Когда M₁ заэнергизируется, его нормально замкнутый вспомогательный контакт размыкается, предотвращая активацию M₂ даже при нажатии кнопки реверса. Обратное верно когда M₂ заэнергизирован.

Некоторые контакторы включают механическую блокировку — рычаг, физически препятствующий одновременному замыканию обоих якорей. Для доп. безопасности электрические блокировки комбинируют с механическими, и простота схемы делает эту практику стандартом в промышленности.

Обзор:

• Контакты коммутаторов, размыкающие цепь при невыполнении физических условий, называются разрешающими (permissive); система требует их «разрешения» для активации.
• Контакты коммутаторов, предотвращающие выполнение системы двух несовместимых действий одновременно, называются блокирующими (interlocks).

Связанные рабочие листы:

• Рабочий лист по реле с задержкой времени