В данной статье мы рассмотрим особенности применения сигнализации с защёлкой в сравнении с обычной сигнализацией.
Алгоритмы работы сигнализации
Рассмотрим технологический процесс термообработки изделия, при котором возможен выход температуры за некоторый пороговый уровень.
В измерительном или регулирующем приборе используем компаратор с функцией «БОЛЬШЕ» (подробнее о функциях компаратора см. первую статью серии). Вначале функцию защёлки использовать не будем. Получим следующий результат (см. рисунок 1).
Рисунок 1 — Пример срабатывания компаратора с функцией «БОЛЬШЕ» без защёлки
Затем зададим для компаратора функцию «БОЛЬШЕ», но с защёлкой. При том же температурном графике получим иную реакцию компаратора (см. рисунок 2)
Рисунок 2 — Пример срабатывания компаратора с функцией «БОЛЬШЕ» с защёлкой
В первом примере каждый выход температуры за пороговый уровень сопровождается формированием отдельного сигнала.
Во втором компаратор с защёлкой срабатывает при первом превышении температуры порогового значения и остаётся во включенном состоянии даже тогда, когда условия для срабатывания компаратора уже перестают выполняться.
В этом состоянии компаратор может находиться сколько угодно долго. В исходное состояние компаратор переводится только сигналом СБРОС (при условии, что температура ниже порога). После СБРОСА алгоритм повторяется.
Компаратор как бы «запоминает» событие и помнит его до момента СБРОСА. При этом по состоянию выхода компаратора нельзя судить о том, сколько раз за это время было превышение порога.
Какую из указанных двух функций компаратора использовать, сильно зависит от конкретной задачи и от того, какой смысл привязан к факту превышения температуры порогового уровня.
Рассмотрим конкретные примеры и обсудим целесообразность выбора той или иной функции.
Пример 1
Рассмотрим применение термооборудования с максимально допустимой температурой нагрева 950 °С.
Превышение этого уровня практически означает разрушение (выход из строя) этого термооборудования.
Превышение этого уровня сигнализирует, вероятно, о существовании каких-либо серьезных проблем в системе: неверные действия персонала, который задал недопустимую уставку у регулятора, залипание контактора или пробой полупроводникового силового коммутирующего элемента, разрыв контура управления, в том числе нарушение работы регулирующего прибора и датчика температуры.
В связи с этими соображениями, целесообразно использовать компаратор с защёлкой, который принудительно разрывает силовую цепь нагрева. Он не должен возвращаться в исходное состояние (то есть снова включать силовую цепь нагрева при охлаждении до порогового уровня), поскольку перечисленные выше проблемы требуют поиска, анализа и устранения.
Только после того, как появится понимание причины аварийного превышения температуры, компаратор с защёлкой можно сбросить и продолжить работу. Блокировка происходит полностью в автоматическом режиме, поэтому человеческий фактор исключается.
Применение компаратора без защёлки для этой задачи также возможно, но с одним обязательным условием, что о случившемся сразу становится известно обслуживающему персоналу и он сам оперативно оценит состояние термооборудования, системы автоматики, целесообразность продолжения процесса (очевидно, будет нарушена технология термообработки и вероятен брак) и т.п., а также в итоге примет решение о дальнейших действиях.
Поскольку в функционировании системы будет задействован человеческий фактор, надёжность и безопасность системы будет снижена.
Пример 2
Компаратор в системе является одним из элементов системы управления.
При превышении температуры в помощь к естественному охлаждению включается какой–либо дополнительный охладитель (вентилятор, водяное охлаждение, элемент Пельтье и т.д.). Особенно эта задача актуальная при терморегулировании экзотермических реакций, у которых в ходе реакции выделяется дополнительное тепло.
Очевидно, в этой задаче необходимо использовать компаратор без защёлки.
Применение компаратора с защёлкой просто неприменимо, так он не позволяет реализовать алгоритм регулирования.
Пример 3
По условиям эксплуатации и гарантийного обслуживания не допускается использование термооборудования с температурой в рабочем объёме свыше 150 °С. Для защиты интересов производителя и обслуживающей организации необходимо регистрировать факты нарушения данного требования.
Для решения задачи оптимально использовать компаратор с защёлкой. В случае нарушения требования, он сработает и останется в этом состоянии вплоть до момента предъявления претензий и проведения ремонта.
Обслуживающий персонал по состоянию компаратора определит факт нарушения, и это будет основанием для отказа от претензии и для снятия с гарантийного ремонта. По окончании ремонта выполняется СБРОС компаратора и система контроля приводится в рабочее состояние. Репутация производителя сохранена!
ПРИМЕЧАНИЕ 1. Аналогично решается задача о контроле за нарушениями технологического режима, например, в ночное время, когда контроль за процессом со стороны персонала отсутствует.
ПРИМЕЧАНИЕ 2. Это решение можно обобщить для всех задач, где требуется регистрация коротких превышений за определённый интервал времени между точками контроля. Кратковременными считаются превышения, длительность которых мала по сравнению с интервалом контроля. Это могут быть и секунды и часы. Здесь главное, что отпадает необходимость непрерывно контролировать процесс персоналом. Важно отметить, что речь идёт о задачах, в которых оперативная реакция на событие не требуется, важно зафиксировать сам факт его свершения за интервал контроля.
Пример 4
Технологией процесса предусмотрено, что при достижении определенного уровня температуры оператор должен выполнять некоторые действия в течение регламентированного времени (например, в течение 5 мин) с момента превышения (например, добавление реактивов, перемешивание, переворачивание и т.п.). Необходимо организовать контроль за своевременностью выполнения действий.
Анализ ситуации показал, проблема в пропуске события (нерегулярный контроль за температурой, пропуск момента превышения, уход персонала в другие помещения, низкая ответственность при контроле за температурой), но если событие зафиксировано, то необходимые действия строго выполняются.
Задачу решает компаратор с защёлкой. Во-первых, он позволяет организовать световую сигнализацию (при необходимости и звуковую), во-вторых, он фиксирует не только момент превышения, но момент СБРОСА.
Это дает возможность легко наладить учёт времени реакции персонала с помощью счётчика временных интервалов, который будет фиксировать количество и длительность включений компараторы. Эти данные можно сравнить с регламентированными требованиями.
Как видим, существует множество задач, где применимы компараторы как без защёлки, так и с защёлкой. Сама задача и определяет, что из них следует выбрать.
Сигнализация с защёлкой может быть добавлены в любой тип функции компараторов: «БОЛЬШЕ», «МЕНЬШЕ», «В ИНТЕРВАЛЕ», «ВНЕ ИНТЕРВАЛА».
Итак, введение сигнализации с защёлкой для компараторов является важным дополнительным условием, расширяющим спектр решаемых ими задач измерения и регулирования. Другие условия на срабатывание компараторов будут описаны в следующих материалах. Следите за обновлениями.