一種用於DCS系統的可調式聲光報警裝置及其使用方法與流程
2023-05-25 00:09:36
本發明屬於應用電子及自動化技術領域，具體涉及一種用於dcs系統的可調式聲光報警裝置及該裝置的使用方法。
背景技術：
目前，dcs中央控制系統應用較為廣泛，該系統主要由現場控制站（i/o站）、數據通訊系統、人機接口單元（操作員站ops、工程師站ens）、機櫃、電源等組成，具備開放的體系結構，可以提供多層開放數據接口。該系統的設計採用合適的冗餘配置和診斷至模件級的自診斷功能，具有高度的可靠性。系統內任一組件發生故障，均不會影響整個系統的工作。系統的參數、報警、自診斷及其他管理功能高度集中在crt上顯示和在印表機上列印，並在功能和物理上真正分散，其整個系統的可利用率至少為99.9％；系統平均無故障時間為10萬小時，可實現對核電、火電、熱電、石化、化工、冶金、建材等諸多領域的完整監控。在實際使用中，當系統內組件發生故障時，一般採用dcs聯鎖報警來提示操作人員，但此報警狀態只顯示於電腦屏幕上，若不仔細觀察，則不能及時發現報警信息並排出相應的故障，使整個系統存在安全隱患。
技術實現要素：
本發明的目的是針對上述dcs中央控制系統報警方式存在的不足，提供一種用於dcs系統的可調式聲光報警裝置。
本發明的另一個目的是，提供上述用於dcs系統的可調式聲光報警裝置的使用方法。
本發明一種用於dcs系統的可調式聲光報警裝置，包括電流信號輸入模塊，該電流信號輸入模塊jp2分別串接電流轉電壓模塊、電壓跟隨器模塊、電壓比較模塊、光耦隔離驅動模塊、電磁繼電器模塊和聲光報警輸出模塊；電流轉電壓模塊為250ω隨機電阻r5，r5一端接地；電壓跟隨器模塊為運算放大器晶片u1，u1由dc24v電源供電；電壓比較模塊包括電壓比較器u2，u2一個輸入端串接1kω調試電阻r2，另一個輸入端串接10kω精密可調電阻r6，r6一端接地，另一端串接30kω分壓電阻r7，r7由dc24v電源供電；u2一端接地，並由dc24v電源供電，其輸出端分別連接10kω上拉電阻r1和限流r3，r1由dc24v電源供電；光耦隔離驅動模塊包括光耦隔離驅動u3，u3一端接地，並由dc24v電源供電；電磁繼電器模塊包括電磁繼電器j，j與續流二極體d2並接後串接10ω限流電阻ⅰr4，r4由dc24v電源供電；聲光報警輸出模塊為聲光報警器jp1。
上述r1-r5以及r7均為成本低、性能穩定、阻值範圍寬、溫度係數和電壓係數低的碳膜電阻。
j為動合型電磁繼電器，k1為其吸合開關。
本發明裝置利用250ω串接電阻r5將i/o站4-20ma的電流信號轉為1-5v的電壓信號，再將電壓信號輸送至運算放大器晶片u1，以提高檢測電路的輸入電阻，從而降低檢測電路與r5並聯產生的分流影響。運算放大器晶片u1輸出的信號電壓輸送至電壓比較器u2的反相輸入端與u2同相輸入端、由精密可調電阻r6決定的設定電壓相比較，u2輸出為集電極開路門，正常情況下信號電壓低於設定電壓，u2輸出被r1上拉至24v高電平，光耦隔離驅動u3截止，k1不吸合；當信號電壓高於設定電壓時，u2輸出低電平，u3導通，k1吸合，聲光報警器jp1提示報警。
由於i/o站的電流信號需經雙絞線經室外送至室內，需做好必要的emc設計，用於雷雨天氣等外界因素造成的過電壓保護。本發明採用三級保護，第一級採用氣體放電管g1，在過電壓時瞬間導通，形成洩流迴路，然後再經第二級壓敏電阻f1，在過電壓時電阻瞬間增大，進一步阻礙大電流流入後級保護電路，最後級利用相應速度最快的瞬態電壓抑制管d1，將電壓鉗位至安全電壓後送入後級檢測電路，從而起到後級電路保護作用。針對前述，本發明電流轉電壓模塊與電壓跟隨器模塊間還串接防雷電路模塊，該防雷電路模塊包括壓敏電阻f1，f1分別並接氣體放電管g1和瞬態電壓抑制管d1，g1和d1一端分別接地。
上述一種用於dcs系統的可調式聲光報警裝置，採用250ω碳膜電阻r5，可將0-24ma電流信號轉化為1-5v電壓信號，其使用方法為：先設定報警值，根據報警值與4-20ma電流信號所對應的函數關係確定測量電壓和輸出電流，然後通過萬用表調節精密可調電阻r6的阻值使測量電壓為該確定值，最後將dcs系統i/o站輸出模塊4-20ma信號線接入電流輸入模塊jp2，當系統電流大於輸出電流時，聲光報警器jp1報警提示；
所述函數關係為：
相對於現有技術，本發明具有以下有益效果：
1、採用本發明的可調式聲光報警裝置，可以在dcs中央控制系統中所控制的任何指標超出控制範圍時及時有效的報警，以提示工作人員，避免因工作人員的疏漏導致事故擴大。
2、解決了工作人員不能同時兼顧兩臺或多臺控制機的問題。
3、報警值可通過精密可調電阻r6進行手動調整，以根據生產實際隨時做出調整，成本低、靈活性高。
附圖說明
圖1為本發明的電路原理圖。
附圖標記：1、電流轉電壓模塊；2、防雷電路模塊；3、電壓跟隨器模塊；4、電壓比較器模塊；5、光耦隔離驅動模塊；6、電磁繼電器模塊；jp2、電流信號輸入模塊；r1、上拉電阻；r2、調試電阻；r3、限流電阻；r4、限流電阻ⅰ；r5、隨機電阻；r7、分壓電阻；g1、氣體放電管；f1、壓敏電阻；d1、瞬態電壓抑制管；d2、續流二極體；u1、運算放大器晶片；r6、精密可調電阻；u2、電壓比較器；u3、光耦隔離驅動；j、電磁繼電器；k1、吸合開關；jp1、聲光報警器。
具體實施方式
下面結合附圖和具體實施例對本發明可調式聲光報警裝置的使用方法作進一步說明。
本發明一種用於dcs系統的可調式聲光報警裝置，採用250ω碳膜電阻r5，可將dcs系統i/o站輸出模塊0-24ma電流信號轉化為1-5v電壓信號，使用萬用表測定精密可調電阻r6電壓值，通過電壓值調節r6阻值來達到報警值所對應的測量電壓，r7用於分壓；由於電壓比較器u2採用dc24v供電，但進行電壓比較時應該在0-5v之間，故採用r2將24v電壓的1/4電壓分出去用於做電壓比較，而設置r3可以限制電流，以更好的進行電壓比較；當輸入信號電壓大於該測量電壓時，電壓比較器u2輸出低電頻信號，使光耦隔離驅動u3連通，驅動電磁繼電器j的開關k1吸合，聲光報警器jp1報警提示；當輸入信號電壓小於該測量電壓時，電壓比較器u2輸出高電頻信號，此時由於精密可調電阻r6並聯10kω碳膜電阻r1，光耦隔離驅動u3兩端電勢差為零，光耦隔離驅動u3處於關斷狀態，電磁繼電器j線圈無電流通過，開關k1處於開閘狀態，聲光報警器jp1無報警提示。
由於電磁繼電器j的線圈斷電後，線圈內會有一部分電流儲存，採用續流二極體d2可以消耗這部分電流，防止電流瞬間過大而燒毀其他元件，r4的設置可進一步起到限制電流的作用。
實施例1
將本發明可調式聲光報警裝置應用於煙氣在線分析cems2000系統機櫃，dcs系統尾氣so2含量的量程為1000mg/nm3。根據《中華人民共和國環境保護法》中要求，尾氣中so2氣體排放量應在400mg/nm3以下，故設定報警值為360mg/nm3，根據函數關係：
其中，已知：報警值=360mg/nm3，量程=1000mg/nm3，求得測量電壓為2.44v，輸入電流=9.76ma。
使用萬用表測定精密可調電阻r6兩端電壓，調節精密可調電阻r6至測量電壓為2.44v。將dcs系統4-20ma信號電纜接入本發明電流信號輸入模塊jp2，當輸入電流大於9.76ma時，聲光報警器jp1報警提示工作人員，dcs系統尾氣so2含量大於360mg/nm3；反之，當輸入電流小於9.76ma時，聲光報警器jp1無報警提示，表明dcs系統尾氣so2含量小於360mg/nm3。
實施例2
將本發明可調式聲光報警裝置應用於煙氣在線分析cems2000系統機櫃，dcs系統尾氣so2含量的量程為1000mg/nm3。根據《中華人民共和國環境保護法》中要求，尾氣中so2氣體排放量應在400mg/nm3以下，故設定報警值為380mg/nm3，根據函數關係：
其中，已知：報警值=380mg/nm3，量程=1000mg/nm3，求得測量電壓為2.52v，輸入電流=10.08ma。
使用萬用表測定精密可調電阻r6兩端電壓，調節精密可調電阻r6至測量電壓為2.52v。將dcs系統4-20ma信號電纜接入本發明電流信號輸入模塊jp2，當輸入電流大於10.08ma時，聲光報警器jp1報警提示工作人員，dcs系統尾氣so2含量大於380mg/nm3；反之，當輸入電流小於10.08ma時，聲光報警器jp1無報警提示，表明dcs系統尾氣so2含量小於380mg/nm3。