PLC在信號報警控制系統中的運用

1 引言
在工業生產過程中，由于操作不當或設備故障等原因，各種過程參數會超出正常工作范圍，為了及時發現越限的過程參數，須要設置信號報警控制系統，采用可編程序控制器可以實現信號報警控制系統。設置信號報警控制系統的主要目的是安全生產，因此，對信號報警控制系統需要有與一般控制系統不同的要求。在系統設計時，常用的信號報警和聯鎖系統，按照信號系統分為一般閃光報警系統和能區別第一事故原因的報警系統等。
2 一般閃光信號報警系統設計
一般閃光信號報警系統是當過程參數超過限值時，操作人員要根據信號燈的標志來識別是哪一個過程參數超過限值, 該報警信號表示什么性質的限值。在操作人員了解報警信號的性質后，按動確認按鈕, 信號燈由閃光變為平光，聲響報警消除。當故障排除后, 該過程參數恢復到正常工作范圍, 平光的信號燈熄滅, 信號報警系統回復到正常狀態。
采用可編程序控制器進行一般閃光信號報警系統設計時, 先應根據閃光的要求, 采用振蕩電路完成信號的定時接通和斷開, 得到閃爍的效果。其次, 確認按鈕按動后應有平光和消聲的要求, 可采用一般控制電路的開停方式來完成確認按鈕信號的保持。最后, 分配輸入輸出點并進行編程。
圖1是實現一般閃光信號報警系統的梯形圖，其中過程參數超限值時的報警信號分別為X1、和X2，確認按鈕信號是X3。如果需要對信號報警系統的信號燈和聲響進行檢查，應設置試驗按鈕信號X4。選用由2個計時器TIM1和TIM2組成的振蕩電路，2個信號燈的輸出分別為Y1和Y2，聲響的輸出為Y5。另有2個確認信號保持的內部繼電器為Y3和Y4。

圖1 一般閃光信號報警系統的梯形圖

圖1中，第一和第二梯級用于產生振蕩信號，計時器時間K可以設置為0.5s，計時器指令可根據不同的產品用相應指令;第三和第四梯級是信號燈電路;第五和第六梯級用于確認信號，并提供各確認信號的自保;第七梯級用于聲響報警。一般閃光信號報警系統的動作表如表1所示。

可以看出，在多個信號同時報警時，一般閃光信號報警系統不能對第一原因事故信號進行識別。

3 能識別第一事故原因的信號報警系統設計
要設計能區別第一事故原因的信號報警系統，應對第一事故原因進行識別。由于各信號報警的時間相當接近，而操作人員很難在這段短時間內分辨出哪一個信號是第一事故原因信號。因此，要把第一事故原因信號設計為其他事故報警信號的復位信號。

在一般閃光信號報警系統的梯形圖的基礎上，為了使第一事故原因的信號能夠保持，對2個報警信號設置2個存儲繼電器，設為M1和M2。能區別第一事故原因的信號報警系統的梯形圖如圖2所示。表2列出了能區別第一事故原因的閃光報警信號系統在不同工況下的動作狀態。



圖2中, 為識別第一事故原因的信號所設置的2個存儲繼電器, 當X1是第一事故原因的報信號時, 在第五梯級中將存儲繼電器M1置位, 其接點將存儲繼電器M2復位, 從而保證了第一事故原因信號被記憶。當按動確認按鈕后, 經Y3自保, 其接點將M1復位, 而另一接點用來使信號燈Y1變成平光。
4 調試方法及注意事項
4.1 調試方法
調試時，用于提供工藝操作人員注意的報警信號、保護生產設備和防止事故發生的聯鎖信號、由于故障而造成的第二故障信號和直接由故障造成的第一故障信號等，在控制臺上應設置自檢按鈕，由操做員依次按下或接通控制板面上的按鈕開關，以測試各閃光信號報警信號燈是否有效。通過輸入輸出等效器，由控制程序進行測試。
另外，信號報警點的設置不應過多，要篩選并確定信號報警和聯鎖信號點數。過多的聯鎖信號會使生產過程不能有序進行，并造成稍有操作不當就停車的頻繁事故狀態，反而對安全生產不利。同時，在調試信號報警和聯鎖信號點時，操作人員還要熟知工藝過程和信號的報警限值和聯鎖限值，這樣更有利于對故障的分析和判斷，有利于減少事故的發生、擴展，縮小因事故造成的對生產過程的影響。

圖2 能區別第一事故原因的信號報警系統的梯形圖

4.2 注意事項
(1) 依據信號報警控制系統在事故發生前提供的報警信號，盡可能地減少避免事故的發生，事故發生時，立即切除與事故有關設備的運行，減少事故對生產過程的影響;
(2) 在選擇最終執行機構的類型時，應根據電源或氣源等故障時能保證系統處于安全的工作狀態，必要時也可以設置UPS或其他供電方式，也可采用冗余部件或系統，以保證系統的正常高可靠運行;
(3) 設置必要的檢查和診斷部件，以便對系統進行定期的檢查和維護，對于系統中可靠性較低的部件應便于定期更換和維護;
(4) 應特別注意PLC的電氣接線，必須保證符合要求。

5 結束語
上述以2個報警信號系統為例，簡單探討了采用可編程序控制器設計的信號報警控制系統，當信號數量較多時，設計時應注意存儲和確認繼電器的接點要采用串聯或是并聯連接，同樣可使用類似的線路設計組合即可完成。