开关量控制的基础知识综述

1、1.1 概述一 开关量信号和开关量变送器 在实际系统中，由于某种原因，被控参数超过给定值并达到某一规定数值时，控制系统会自动发出报警信号，这个信号不再是连续变化的模拟量信号，而是以开关触点动作给出的开关量信号。 开关量信号的输入输出一般只有两种状态，即“有和“无”，或者“开”和“关”。象这种具有两种状态的信息称为开关量信息。在热工过程自动控制中，这种以开关量信息作为控制信号的控制系统称为热工开关量控制系统。 1 开关量变送器 能够输出标准开关量信号的控制仪表，称为开关量变送器。如：行程开关、料位开关、压力开关、温度开关等装置，称为相应的开关量变送器。 当输入P1时，输出12通 当输入P1+P时

2、，输出13通；2、主要技术要求 在火电厂中，开关量变送器的主要任务是，将被测物理量或机械量按照一定的预期参考值转换成标准的开关量电信号输出。 开关量变送器主要技术要求有下列几点：1）动作的稳定性 在选择开关量变送器时，应该选择重复偏差值小的产品，即要求其 动作值和返回值的稳 定性好，长期工作中 均能保持在原有的整 定值上。 2）动作的可靠性 火电厂开关量控制系统中，开关量变送器的工作间歇时间长，要求既不能“拒动”，又不能“误动”。 系统不应该动作而动作称为误动作；系统应该动作而不动作称为拒动作。 3）切换差(死区) 在大部分开关量控制系统中，不但不要求切换差为零，相反还要求 它有足够大的数值并

3、 且还有调节范围，以 避免执行机构频繁动 作。二、开关量信息的获取方法 1 通过各种形式的开关量变速器获得 2 通过模拟量转换至开关量 3 通过各种设备的辅助触点及控制电路获得 三、开关量信号的摄取方法 开关量控制系统的完好状态由正确“动作”和正确“不动作”组成。 故障状态也有两种，即“不正确动作”和“不正确不动作”。 误动作：系统不应该动作而动作；拒动作：系统应该动作而不动作。 可靠性:系统在规定的工作条件下和预定的时间内持续完成规定功能的概率。 Pp 误动作次数误动作率:或实际动作次数Qq 拒动作次数拒动作率:或应当动作次数1、单一信号法 是指用单个检测元件组成信号单元的方法；2、信号串联

4、法 为了减少信号单元的误动作率，将反映同一故障的检测元件触点进行串联；3、信号并联法 为了减少信号单元的拒动作率，将反映同一故障的检测元件触点进行串联；4、信号串并联法 为了综合信号串联后误动作率降低和信号并联后拒动作率降低的优点，将两个信号先串联 然后进行并联。5、“三取二”信号法 为了既减小误动作率又减小拒动作故障率，可采用“三取二信号”法，如汽包水位保护信号。6、信号表决法 在某些热工保护系统中装设多个检测元件，设置逻辑表决电路进行信号处理。 如层燃烧器有火焰和无火焰的表决。1.2 开关量变送器一、微动开关 微动开关是多种开关量变送器的核心部件，微动开关种类很多，结构也很不相同。 举例：

5、铍青铜弹簧片为核心部件的微动开关 二、行程开关 行程开关也称限位开关。它装在预定的位置上，当被控设备运动到此位置时，装在运动部件上的突起部分(挡铁)碰撞行程开关，使常闭触点断开，切断控制电路，设备停止运动，同时还可送出设备的终止状态，作为控制反馈信号送给控制装置。三压力开关 压力开关用来将被测压力转换成为开关信号。 当介质的压力达到(高于或低于)切换值时，输出开关量信息。 四、差压开关 差压开关也称差压控制器或差压继电器，传感器大多采用膜片或波纹管。差压开关和压力开关的区别仅是，压力开关的测量传感元件是单室的，而差压开关的测量传感元件是双室的。五、温度开关 0-100摄氏度范围内：固体膨胀式温

6、度开关 100-250摄氏度范围内：气体膨胀式温度开关 250摄氏度以上：温度变送器转换成模拟量信息，再通过电量转换开关转换为开关量。 六液位开关 液位开关种类很多，常见的主要有浮子式和电极式两种。浮子式液位开关是利用容器内的液体对浮子的浮力来监测液位的。当液位变动达到一定数值时，浮子带动的磁钢将使外部的舌簧管触点动作，送出开关量信号 七、流量开关 流量开关也称流量控制器或流量继电器。流量开关的种类很多，按其工作原理来分，可分成差压式、电磁式、活塞式、浮子式、翼板式和叶片式等。 1.3 常用控制电器一 手动电器1 按钮 按钮开关是一种最简单的手动主令电器，由操作人员通过按钮对系统发出指令。 2 万能转换开关 控制开关是一种具有多种操作位置、能够换接多个电路的手动电器。一般用来控制电动机的启停，电动门的开大或关小，联锁回路的接通和断开等。 二 自动电器1 交流接触器 接触器是一种可以频繁接通和切断交直流电动机等各种电气设备主电路的自动开关。接触器是利用电磁吸引原理使电路接通和断开的，因此，它可以用在远距离自动控制操作场合。 构成：电磁系统 触点系统 灭弧装置 2 中间继电器 主要作用是在