淺析繼電器在化工儀表控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

曹麗莉

（國家能源集團寧夏煤業(yè)有限公司 煤制油分公司，銀川 750000）

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和進步，自動化控制技術(shù)在化工領(lǐng)域中得到深入而廣泛的應(yīng)用[1]，自動控制技術(shù)中最為原始和傳統(tǒng)的就是繼電器的使用和發(fā)展[2]。本文以本廠使用的和泉IDEC RJ2S-CLD-D24 型功率繼電器為例，配合DCS 控制系統(tǒng)來淺析繼電器在化工儀表控制系統(tǒng)中的實際應(yīng)用。

圖1 IDEC RJ2S-CLD-D24型繼電器實物圖Fig.1 IDEC RJ2S-CLD-D24 Relay physical map

圖2 繼電器工作原理圖Fig.2 Working principle diagram of the relay

1 繼電器工作原理

本文以和泉RJ 系列IDEC RJ2S-CLD-D24 薄型功率繼電器為例，如圖1 所示。它采用了高導(dǎo)電材料，確保即使在高電流下，也能具備穩(wěn)定的通電性能，利用RC 電路與二極管，抑制反動電勢。繼電器采用IDEC 獨自的復(fù)位彈簧結(jié)構(gòu)，提高了機械部的使用壽命及信賴性，外殼的頂部采用了照明式結(jié)構(gòu)，確保清晰的視認性。

工作原理：IDEC RJ2S-CLD-D24 薄型功率繼電器由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點簧片等組成。 觸點形式是兩開兩閉，下文中以一組為例進行介紹。如圖2 所示，觸點3 為動觸點，觸點2 和觸點4 為靜觸點。在不通電的狀態(tài)下，觸點2 和觸點3 為閉合狀態(tài)，觸點3 和觸點4 為斷開狀態(tài)。當線圈兩端（管腳1 和管腳8）接入一定的電壓后，線圈中就會流過一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動銜鐵的動觸點3 與靜觸點4 吸合。當線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會在彈簧的反作用力下返回原來的位置，使動觸點3 與原來的靜觸點2 吸合。這樣吸合、釋放，從而達到了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的。

2 數(shù)字量信號簡介

數(shù)字量[3]，是指在時間上和數(shù)量上都是離散的物理量，把表示數(shù)字量的信號叫做數(shù)字量信號。在儀表領(lǐng)域中，數(shù)字量信號包括數(shù)字量輸入信號和數(shù)字量輸出信號兩種。數(shù)字量輸入信號（英文全稱Digital Input ,下文中簡稱DI 信號），是指生產(chǎn)過程中接收到斷開或閉合信號，經(jīng)計算機系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為數(shù)字“1”或“0”信號，一般應(yīng)用在現(xiàn)場電動機運行反饋、就地/遠程切換等狀態(tài)的監(jiān)測與報警。數(shù)字量輸出信號（英文全稱Digital Output ,下文中簡稱DO 信號），是指生產(chǎn)過程中發(fā)出的“1”或“0”信號，一般應(yīng)用在電磁閥的開/關(guān)、機泵的啟/停、繼電器的通/斷、指示燈的亮/滅等設(shè)備的控制。

3 繼電器在數(shù)字量回路控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

3.1 繼電器在數(shù)字量輸入信號回路控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

在化工儀表控制系統(tǒng)中，數(shù)字量輸入信號常常表現(xiàn)為現(xiàn)場儀表采集的開關(guān)量信號，如電動機的運行狀態(tài)、就地/遠程切換狀態(tài)等。目前，本廠使用的艾默生DCS 控制系統(tǒng)，系統(tǒng)卡件的運行電壓都是24VDC，為了防止電氣強電信號竄入到儀表控制系統(tǒng)中，儀表專業(yè)一般會通過增加繼電器來對卡件進行隔離保護。下面就電動機泵運行反饋信號為例，簡要介紹一下DI 信號在儀表控制系統(tǒng)機柜內(nèi)繼電器的接線方法，如圖3 所示。

將繼電器觸點4 管腳連接到數(shù)字量輸入DI 卡件的接線端子上，觸點3 管腳連接到24VDC 電源負極，管腳8 連接到24VDC 電源正極，管腳1 連接到機泵運行信號?，F(xiàn)場機泵運行狀態(tài)有兩種，即運行或停止。當現(xiàn)場機泵運行時，繼電器線圈得電，使得觸點3 和觸點4 吸合接通，DCS 控制系統(tǒng)數(shù)字量輸入卡件接收到開關(guān)量閉合信號，經(jīng)運算處理后將其顯示在操作系統(tǒng)畫面上；當現(xiàn)場機泵停運時，繼電器線圈失電，觸點3 和觸點4 斷開，DCS 控制系統(tǒng)數(shù)字量輸入卡件接收到開關(guān)量斷開信號，經(jīng)運算處理后將其顯示在操作系統(tǒng)畫面上。

圖3 繼電器在機泵運行反饋應(yīng)用實例中的接線圖Fig.3 The wiring diagram of the relay in the application example of the pump operation feedback

圖4 繼電器在電磁閥應(yīng)用實例中的接線圖Fig.4 The wiring diagram of the relay in the application example of the solenoid valve

3.2 繼電器在數(shù)字量輸出信號回路控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

在化工儀表控制系統(tǒng)中，數(shù)字量輸出信號常常表現(xiàn)為操作人員向現(xiàn)場設(shè)備發(fā)出的指令信號，如電磁閥的得電/失電、指示燈的亮/滅、機泵的啟/停等，在這些開關(guān)量的輸出信號中，有一些設(shè)備需要儀表系統(tǒng)在發(fā)出指令的同時，還可以給現(xiàn)場設(shè)備提供動作電壓，這類設(shè)備的信號線稱之為濕接點。另外一些設(shè)備，由于某些因素不需要儀表供電，只是單純的接收指令信號進行啟停動作，這類設(shè)備的信號線稱之為干接點。下面將通過兩個應(yīng)用實例來介紹DO 信號在儀表控制系統(tǒng)機柜內(nèi)繼電器的接線方法。

3.2.1 繼電器在濕接點DO回路中的接線

本廠使用的很多電磁閥，信號線與供電線是同一組輸入線。當操作人員給出得電指令時，現(xiàn)場電磁閥接收到工作電壓并得電；當操作人員給出失電指令時，現(xiàn)場電磁閥接收到工作電壓并失電，這種需要提供電源的設(shè)備接線稱之為濕接點。下面就這類電磁閥設(shè)備為例，介紹繼電器在儀表機柜內(nèi)的接法，如圖4 所示。

將繼電器管腳8 連接到數(shù)字量輸出DO 卡件的接線端子上，管腳1 連接到24VDC 電源負極，觸點3 連接到24VDC 電源正極，觸點4 連接到現(xiàn)場電磁閥端子排上。當控制系統(tǒng)輸出數(shù)字量信號“1”時，繼電器線圈得電，使得觸點3 和觸點4 吸合接通，現(xiàn)場電磁閥供電回路接通，電磁閥得電，閥門打開；當控制系統(tǒng)輸出數(shù)字量信號“0”時，繼電器線圈失電，使得觸點3 和觸點4 斷開，現(xiàn)場電磁閥供電回路斷開，電磁閥失電，閥門關(guān)閉。該回路中繼電器控制電磁閥供電回路的斷開和導(dǎo)通狀態(tài)，從而控制現(xiàn)場閥門動作。

3.2.2 繼電器在干接點DO回路中的接線

圖5 繼電器在大型機泵應(yīng)用實例中的接線圖Fig.5 The wiring diagram of the relay in the application example of the mainframe pump

本廠使用的很多大功率轉(zhuǎn)動設(shè)備，其驅(qū)動電壓一般都是220VAC 或380VAC，一般都是由電氣人員負責(zé)設(shè)備的供電與斷電，而儀表部門負責(zé)現(xiàn)場機泵的運行、停止控制信號。這種不需要提供電源的設(shè)備接線稱之為干接點，下面就這類大功率設(shè)備為例，介紹繼電器在儀表機柜內(nèi)的接法，如圖5 所示。

將繼電器管腳8 連接到數(shù)字量輸出DO 卡件的接線端子上，管腳1 連接到24VDC 電源負極，觸點3 和觸點4 連接到儀表機柜端子排，經(jīng)過轉(zhuǎn)接線接入電氣設(shè)備中的機泵供電回路中。當控制系統(tǒng)輸出數(shù)字量信號“1”時，繼電器線圈得電，使得觸點3 和觸點4 吸合接通，機泵運行回路接通，現(xiàn)場設(shè)備開始運行；當控制系統(tǒng)輸出數(shù)字量信號“0”時，繼電器線圈失電，使得觸點3 和觸點4 斷開，機泵運行回路斷開，現(xiàn)場設(shè)備停止運行。在此需要注意，機泵接到指令后可以正常運行的前提條件是：電氣人員已經(jīng)給機泵提供符合要求的工作電壓。

4 結(jié)束語

綜上所述，在化工儀表控制系統(tǒng)中，可以利用電磁繼電器低電壓、弱電流的控制電路來控制高電壓、強電流的工作電路，實現(xiàn)遠程監(jiān)測和生產(chǎn)自動化?？茖W(xué)合理地使用合適型號的繼電器，并且根據(jù)其屬性特征選擇不同的接線方式，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)多種類型的控制方案，還能提高企業(yè)員工工作效率，減少安全生產(chǎn)事故，使企業(yè)在安全、高效、穩(wěn)定的自動控制模式中提升經(jīng)濟效益。