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關(guān)鍵詞：過(guò)程控制 自動(dòng)化 模擬信號(hào) 信號(hào)高低選擇 比較變送器 控制系統(tǒng)軟保護(hù) 超馳控制
概述：
在工控智能化和自動(dòng)化運(yùn)行中，通常自動(dòng)控制系統(tǒng)都是在運(yùn)行過(guò)程處于正常工作狀況時(shí)發(fā)揮作用的。當(dāng)控制中出現(xiàn)不正常工作狀況時(shí)，則往往要退出自動(dòng)控制而切換為手動(dòng)控制，待工作狀況基本恢復(fù)正常以后再投入自動(dòng)控制狀態(tài)的。
現(xiàn)代石油化工、電力監(jiān)控、食品加工、軌道交通等過(guò)程工業(yè)中，越來(lái)越多的生產(chǎn)裝置要求控制系統(tǒng)既能在正常工藝狀況下發(fā)揮控制作用，又能在非正常工作狀況下仍然起到自動(dòng)控制作用，使生產(chǎn)過(guò)程盡快恢復(fù)到正常工作狀況，至少也是有助于或有待于工作狀況恢復(fù)正常。這種非正常工作狀況時(shí)的控制系統(tǒng)屬于安全保護(hù)措施。
安保措施有兩大類：一是硬保護(hù)，二是軟保護(hù)。
硬保護(hù)措施就是聯(lián)鎖保護(hù)控制系統(tǒng)。當(dāng)生產(chǎn)過(guò)程工作狀況超出一定控制范圍時(shí)，聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)采取一系列相應(yīng)的措施，如報(bào)警、由自動(dòng)控制轉(zhuǎn)接到手動(dòng)控制、聯(lián)鎖動(dòng)作等，使生產(chǎn)過(guò)程處于相對(duì)安全的狀態(tài)。但這種硬保護(hù)措施經(jīng)常會(huì)使運(yùn)行中的設(shè)備停車或速度轉(zhuǎn)緩，造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。于是，人們?cè)趯?shí)踐中探索出許多更為安全經(jīng)濟(jì)的軟保護(hù)措施來(lái)減少停車造成的損失。
所謂軟保護(hù)措施，就是當(dāng)生產(chǎn)工作狀況超出一定控制范圍時(shí)，不是消極地輸入聯(lián)鎖保護(hù)甚至停車，而是自動(dòng)地切換到一種新的控制系統(tǒng)中，這個(gè)新的控制系統(tǒng)取代了原來(lái)的控制系統(tǒng)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行控制，當(dāng)工作狀況恢復(fù)正常時(shí)，又自動(dòng)地切換到原來(lái)的控制系統(tǒng)中。由于要對(duì)工作狀況是否正常進(jìn)行判斷，要在兩個(gè)控制系統(tǒng)當(dāng)中選擇。因此，稱為選擇性控制系統(tǒng)，有時(shí)也稱為取代控制或超馳控制。
解決方案：
選擇性控制系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上的最大特點(diǎn)是用一個(gè)模擬信號(hào)比較變送器作為選擇器，選擇器通常是兩個(gè)輸入信號(hào)，一個(gè)輸出信號(hào)。
對(duì)于高選器，輸出信號(hào) Y等于一路輸入信號(hào)X1和另一路輸入信號(hào)X2中選出數(shù)值較大的一個(gè)。
例如: X1＝5mA，X2＝4mA； Ymax＝X1＝5mA。如圖1示。
對(duì)于低選器，輸出信號(hào) Y等于一路輸入信號(hào)X1和另一路輸入信號(hào)X2中選出數(shù)值較小的一個(gè)。
例如: X1＝5mA，X2＝4mA； Ymin＝X2＝4mA。 如圖1示。
圖1· 模擬信號(hào)比較變送器的高選器和低選器 邏輯框圖
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模擬信號(hào)比較變送器的高選器選型：DIN ISO C1-P1-O1-SH |
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第一路輸入信號(hào) X1 |
第二路輸入信號(hào) X2 |
信號(hào)輸出 Ymax |
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4mA |
12mA |
12mA |
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20mA |
16mA |
20mA |
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模擬信號(hào)比較變送器的低選器選型：DIN ISO C3-P2-O6-SL |
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第一路輸入信號(hào) X1 |
第二路輸入信號(hào) X2 |
信號(hào)輸出 Ymin |
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3.3V |
10V |
3.3V |
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2.5V |
5V |
2.5V |
原理應(yīng)用接線示意圖（如圖2所示）
圖2·原理應(yīng)用接線示意圖
模擬信號(hào)比較變送器在過(guò)程控制中的應(yīng)用方案舉例
應(yīng)用一：兩個(gè)傳感器產(chǎn)生兩路4-20mA模擬信號(hào)，經(jīng)變送器進(jìn)行選擇比較、隔離放大后輸出4-20mA。（如圖3示）
圖3· 兩路模擬信號(hào)比較選擇、隔離放大原理框圖（信號(hào)低選放大器）
DIN ISO C1-P1-O1-SL比較變送器將兩個(gè)傳感器產(chǎn)生的兩路4-20mA模擬信號(hào)，進(jìn)行選擇比較、隔離放大后輸出4-20mA，通過(guò)比較選擇其中低的一路輸出來(lái)實(shí)現(xiàn)工業(yè)過(guò)程控制的軟保護(hù)措施。這種比較變送器只需要一個(gè)單電源(5V/9V/12V/24VDC)作為輔助電源供電，并且在信號(hào)輸入/信號(hào)輸出/輔助電源之間3KV三隔離。通過(guò)隔離放大后的4-20mA輸出信號(hào)抗干擾能力和負(fù)載驅(qū)動(dòng)能力大大增強(qiáng)（最大帶載可達(dá)650Ω）,因此還可用于信號(hào)的遠(yuǎn)程無(wú)失真?zhèn)鬏敗?/DIV>
應(yīng)用二：兩個(gè)傳感器產(chǎn)生兩路4-20mA模擬信號(hào)，經(jīng)變送器進(jìn)行選擇比較、隔離轉(zhuǎn)換后輸出0-5V。（如圖4示）
圖4·兩路模擬信號(hào)比較選擇、隔離變送原理框圖（信號(hào)高選變送器）
DIN ISO C1-P2-O6-SH比較變送器是將兩個(gè)傳感器產(chǎn)生的兩路4-20mA模擬信號(hào)進(jìn)行選擇比較、隔離，然后按比例轉(zhuǎn)換為0-5V的電壓信號(hào)輸出，這與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)PLC、MCU和DCS的數(shù)據(jù)采集（通常5V、3.3V）電路相匹配。通過(guò)比較選擇其中高的一路信號(hào)輸出來(lái)實(shí)現(xiàn)工業(yè)過(guò)程控制的軟保護(hù)措施。這種比較變送器只需要一個(gè)單電源(5V/9V/12V/24VDC)作為輔助電源供電，并且在信號(hào)輸入/信號(hào)輸出/輔助電源之間3KV三隔離。
結(jié)束語(yǔ)：
在過(guò)程控制中，自動(dòng)控制系統(tǒng)既要能工作在正常工作狀況，又要能工作于非正常工作狀況。這就需要先對(duì)工作狀況是否正常進(jìn)行判斷，再對(duì)兩個(gè)控制系統(tǒng)進(jìn)行選擇。DIN ISO C-P-O-S系列產(chǎn)品能將兩路直接輸入的模擬信號(hào)進(jìn)行比較，并按設(shè)定要求選擇出其中的高信號(hào)或低信號(hào)（髙選或低選），然后將選出信號(hào)進(jìn)行隔離放大轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)工控智能化，減少因停車等原因造成的損失。
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