BADANIE UKŁADÓW BLOKAD AUTOMATYCZNYCH Autor

BADANIE UKŁADÓW BLOKAD AUTOMATYCZNYCH
Autor: Zbigniew Tuzimek
Opracowanie wersji elektronicznej: Tomasz Wdowiak
Cel i zakres ćwiczenia
Celem ćwiczenia jest zapoznanie studentów z budową oraz
działaniem zabezpieczeń i blokad stosowanych w zabezpieczeniach obiektów
technicznych. Zakres ćwiczenia obejmuje realizację różnego typu blokad
na stanowisku laboratoryjnym.
1.
Wprowadzenie
Funkcjonowanie obiektów technicznych związane jest często
z realizacją złożonych i zautomatyzowanych procesów technologicznych.
W razie wystąpienia stanów niebezpiecznych (np. awarii) w obiekcie
technicznym dokonanie przez obsługę w odpowiednio krótkim czasie
przewidzianych czynności może być bardzo uciążliwe lub ze względu
na złożoność realizowanych procesów technologicznych nawet niemożliwe.
Wystąpienie stanów niebezpiecznych w obiekcie technicznym może
spowodować powstanie poważnych jego uszkodzeń oraz zagrożeń, w tym
zagrożenia pożarowego. W związku z tym wystąpiła konieczność
zastosowania układów zabezpieczeń i blokad. Urządzenia zabezpieczeń i urządzenia blokad spełniają podobną funkcją i dlatego zazwyczaj łączy się
je w jedną grupę – urządzeń zabezpieczeń i blokad. W przypadku
zastosowania zabezpieczeń informacja o stanie poszczególnych obiektów
procesu technologicznego pozwala na przeciwdziałanie awariom, które mogą
powstać z winy obsługi lub wystąpienia zakłóceń. Często działanie układu
zabezpieczeń sprowadza się do wyłączenia zasilania obiektu w chwili
wystąpienia awarii. Układy blokad zapobiegają wystąpieniu stanów
awaryjnych. Realizacja układów blokad i zabezpieczeń może być:
mechaniczna, elektryczna lub elektromechaniczna. Często układy blokad
i zabezpieczeń stanowią nierozłączne obwody chronionych urządzeń technologicznych.
2.
1
Rodzaje zabezpieczeń i blokad
Urządzenia zabezpieczeniowe, nazywane zwykle zabezpieczeniami,
reagują na zmiany wartości określonej wielkości fizycznej (np. prądu,
ciśnienia,
temperatury
itp.)
zależne
od
stopnia
grożącego
im niebezpieczeństwa. Zabezpieczenia procesów technologicznych można
podzielić na:
 zabezpieczenia prowadzące do zatrzymania wszystkich urządzeń,
 zabezpieczenia indywidualne poszczególnych urządzeń,
 zabezpieczenia w warunkach rozruchowych.
Wśród wielu rodzajów blokad prostych można wyróżnić kilka
charakterystycznych, do których można zaliczyć:
 blokadę kaskadową,
 blokadę współdziałającą,
 blokadę przeciwdziałającą,
 blokadę wykluczającą,
 blokadę załączającą,
 blokadę wyłączeniową,
 blokadę załączeniową ,
 blokadę przeciwzałączeniową.
W układzie blokady można wyróżnić element blokujący, oznaczony literą A.
i element blokowany, oznaczony literą B.
Blokada kaskadowa - umożliwia załączenie elementu blokowanego tylko
wtedy, gdy element blokujący jest załączony. Na rysunku 1 a) przedstawiony
jest schemat blokady kaskadowej. Załączenie elementu blokującego A,
następujące po naciśnięciu łącznika ŁA, umożliwia załączenie elementu
blokowanego B. Wyłączenie elementu blokującego przez rozwarcie zestyku
a wyłącza automatycznie załączony element blokowany. Na rysunku 1 b)
przedstawiono diagram czasowy dla tej blokady.
2.1.
2
a)
b)
ŁA
Zał
Wył
+
ŁA
ŁB
0
ŁB
a
A
A
0
B
B
0
t
t
t
t
Rys. 1. Blokada kaskadowa: a) schemat, b) diagram czasowy.
Blokada współdziałająca - może być zrealizowana jako uprzywilejowana
(rys. 2) lub równorzędna (rys. 3). W przypadku blokady współdziałającej
uprzywilejowanej załączenie (wyłączenie) elementu blokującego A powoduje
załączenie (wyłączenie) elementu blokowanego B.
a)
b)
+
ŁA
a
ŁA
Zał
Wył
t
A
0
t
A
B
B
0
t
-
Rys. 2. Blokada współdziałająca uprzywilejowana: .a) schemat,
b) diagram czasowy.
3
b)
a)
+
ZŁ
Zał
Wył
WA
ZA
ZB
0
WB
b
ZB
a
WA
0
WB
0
A
-
B
t
t
t
A
0
t
B
0
t
t
Rys. 3. Blokada współdziałająca: a) schemat; b) diagram czasowy
Działanie blokady równorzędnej polega na tym, że załączenie lub
wyłączenie jednego z elementów powoduje załączenie lub wyłączenie
drugiego, przy czym dopuszczalne jest równoczesne działanie tych
elementów. Załączenie elementu blokującego A, spowodowane naciśnięciem
przycisku niestabilizowanego (załączającego) ZA, powoduje załączenie
elementu blokowanego B przez zwarcie zestyku a. Wyłączenie elementu A,
dokonane przez wciśnięcie przycisku WA (wyłączenie B przez wciśnięcie
przycisku WB), spowoduje wyłączenie elementu B przez rozwarcie zestyku
a (A przez rozwarcie zestyku b).
Blokada przeciwdziałająca uprzywilejowana - jest przeciwieństwem blokady
współdziałającej. Działanie blokady przeciwdziałającej równorzędnej polega
na tym, że załączenie jednego z dwóch elementów powoduje wyłączenie
elementu drugiego. Wyłączenie natomiast elementu jednego z nich powoduje
automatyczne załączenie elementu drugiego.
Blokada wykluczająca uprzywilejowana (rys. 4) - wyklucza możliwość załączenia elementu blokowanego B, jeżeli element blokujący A jest załączony.
Umożliwia on natomiast załączenie elementu blokowanego przy wyłączonym
elemencie blokującym. Załączenie elementu blokującego automatycznie
4
wyłącza uprzednio załączony element blokowany.
a)
b)
ŁA
Zał
Wył
+
ŁA
t
ŁB
0
ŁB
a
A
t
A
0
B
t
B
0
-
t
Rys. 4. Blokada wykluczająca uprzywilejowana a) schemat,
b) diagram czasowy.
Blokada załączająca (wyłączająca) - powoduje automatyczne załączenie
(wyłączenie) nie załączonego (załączonego) elementu blokowanego B, jeżeli
element blokujący A zostanie załączony. Wyłączenie elementu blokującego
nie powoduje wyłączenia (załączenia) załączonego (wyłączonego) elementu
blokowanego. Schematy blokad załączającej i wyłączającej przedstawiono
na rysunku 5.
a)
b)
+
+
ZA
ZB
b
A
-
ZB
ZA
b
a
a
B
A
B
-
Rys. 5. Schematy blokad: a) załączającej, b) wyłączającej.
5
Blokada załączeniowa - umożliwia załączenie elementu blokowanego B,
jeżeli element blokujący A jest nie załączony. Włączenie elementu
blokującego nie wyłącza uprzednio załączonego elementu blokowanego
(rys. 6).
b)
a)
+
b
ŁA
WB
ZŁ
Zał
Wył
ZB
0
WB
0
ZB
a
b
A
0
B
0
A
B
t
t
t
t
t
-
Rys. 6. Blokada zalączeniowa: a) schemat, b) diagram czasowy.
Blokada przeciwzalączeniowa - wyklucza możliwość załączenia nie
załączonego elementu blokowanego B przy nie załączonym elemencie
blokującym A, natomiast nie wyłącza uprzednio załączonego elementu
blokowanego. Wyłączony element blokujący nie ma wpływu na stan pracy
elementu blokowanego (rys. 7).
6
b)
a)
+
b
ŁA
WB
ZŁ
Zał
Wył
ZB
0
WB
0
ZB
a
b
A
0
B
0
A
B
t
t
t
t
t
-
Rys. 7. Blokada przeciwzałączeniowa: a) schemat, b) diagram
czasowy.
Opis stanowiska laboratoryjnego
Stanowisko laboratoryjne stanowi urządzenie wykonane w formie tablicowej.
Widok płyty czołowej stanowiska laboratoryjnego przedstawiono
na rysunku 8.
3.
7
Łączniki rozwierne stabilne
Łączniki zwierne stabilne
Sygn.
Pracy
Urz. 1
P
P
P
Sygn.
Pracy
Urz. 2
P
P
0
0
0
0
0
1
1
1
1
1
Sygn.
Pracy
Urz. 3
Sygn.
Pracy
Urz. 4
Łączniki zwierne niestabilne
Łączniki rozwierne niestabilne
Rys. 8. Schemat płyty czołowej stanowiska laboratoryjnego.
W górnej części płyty czołowej znajdują się łączniki stabilne zwierne
i rozwierne. W środkowej części urządzenia zamontowane jest pięć przekaźników, których zaciski cewek i zestyków wyprowadzono na tablicę czołową.
Każdy z przekaźników ma wyprowadzone pięć zacisków na płycie czołowej:
dwa do zasilania cewki, jeden wspólny, jeden zwiemy i jeden rozwierny.
Schemat ideowy przekaźnika pokazano na rysunku 9.
8
5
1
2
3
4
Rys. 9. Schemat ideowy przekaźnika:
1,2 - zaciski cewki przekaźnika, 3 - zacisk zestyku
rozwiernego, 4 - zacisk zestyku zwiernego, 5 - zacisk wspólny
Stan pracy każdego przekaźnika sygnalizowany jest świeceniem
lampek umieszczonych na płycie czołowej. Świecenie lampki zielonej oznacza
działanie przekaźnika (płynie prąd przez cewkę) – zestyk zwiemy jest zwarty,
zestyk rozwierny jest rozwarty. Świecenie lampki czerwonej oznacza brak
działania (prąd przez cewkę nie płynie) – zestyk zwiemy jest rozwarty, zestyk
rozwierny jest zwarty.
Przebieg ćwiczenia
Po załączeniu przycisku głównego oznaczonego 220 V,
umieszczonego na bocznej ścianie stanowiska laboratoryjnego, doprowadzone
jest napięcie 12 V na zaciski umieszczone wzdłuż lewej krawędzi płyty
czołowej. Dokonując łączenia odpowiednich zacisków na płycie czołowej
za pomocą przewodów zgodnie ze schematami ideowymi przedstawionymi
we wprowadzeniu, należy zbadać działanie poszczególnych blokad. Stan
pracy elementu blokującego i blokowanego należy kontrolować za pomocą
czerwonych lampek umieszczonych wzdłuż prawej krawędzi płyty czołowej.
W następnej kolejności należy zaprojektować i narysować schemat
ideowy układu blokad na podstawie algorytmu podanego przez prowadzącego
ćwiczenie. Zgodnie z wykonanym schematem ideowym należy zrealizować
układ blokad na stanowisku laboratoryjnym.
4.
9
5.
Opracowanie sprawozdania
W sprawozdaniu należy:
1.
Krótko scharakteryzować badane blokady i przedstawić wyniki badań
ich działania.
2.
Przedstawić schemat i opis działania zaprojektowanego układu blokad.
3.
Opracować wnioski.
6.
Pytania kontrolne
1.
Opisz, jak działa blokada kaskadowa?
2.
Opisz, jak działa blokada współdziałająca uprzywilejowana?
3.
Opisz, jak działa blokada współdziałająca równorzędna?
4.
Opisz, jak działa blokada wykluczająca uprzywilejowana?
5.
Opisz, jak działa blokada załączająca?
6.
Opisz, jak działa blokada wyłączająca?
7.
Opisz, jak działa blokada załączeniowa?
8.
Opisz, jak działa blokada przeciwzałączeniowa?
9.
Podaj, z jakich elementów składa się blokada, i opisz ich role.
10. Jaką funkcje pełnią blokady w procesach technologicznych?
7.
Literatura
[1]
W.J. Kościelny, Materiały pomocnicze do nauczania podstaw
automatyki, Wyd. Politechniki Warszawskiej, Warszawa 1981.
[2]
J. Kostro, Elementy, urządzenia i układy automatyki, Wydawnictwa
Szkolne i Pedagogiczne, Warszawa 1983.
[3]
B. Pochopień, Automatyka przemysłowa dla elektroników automatyki,
Wydawnictwa Szkolne i Pedagogiczne, Warszawa 1976.
10