CN206946659U - 一种用于dcs系统的可调式声光报警装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于DCS系统的可调式声光报警装置，属于应用电子及自动化技术领域。本实用新型主要由电流转电压模块、防雷电路模块、电压跟随器模块、电压比较模块、光耦隔离驱动模块、电磁继电器模块和声光报警输出模块组成。可将DCS系统I/O站输出模块0‑24mA电流信号转化为1‑5V电压信号，当DCS中央控制系统中所控制的任何指标超出控制范围时及时有效的报警，以提示工作人员，避免因工作人员的疏漏导致事故扩大，解决了工作人员不能同时兼顾两台或多台控制机的问题，其报警值可通过精密可调电阻进行手动调整，以根据生产实际随时做出调整，成本低、灵活性高。
Description
技术领域
本实用新型属于应用电子及自动化技术领域，具体涉及一种用于DCS系统的可调式声光报警装置及该装置的使用方法。
背景技术
目前，DCS中央控制系统应用较为广泛，该系统主要由现场控制站（I/O站）、数据通讯系统、人机接口单元（操作员站OPS、工程师站ENS）、机柜、电源等组成，具备开放的体系结构，可以提供多层开放数据接口。该系统的设计采用合适的冗余配置和诊断至模件级的自诊断功能，具有高度的可靠性。系统内任一组件发生故障，均不会影响整个系统的工作。系统的参数、报警、自诊断及其他管理功能高度集中在CRT上显示和在打印机上打印，并在功能和物理上真正分散，其整个系统的可利用率至少为99.9％；系统平均无故障时间为10万小时，可实现对核电、火电、热电、石化、化工、冶金、建材等诸多领域的完整监控。在实际使用中，当系统内组件发生故障时，一般采用DCS联锁报警来提示操作人员，但此报警状态只显示于电脑屏幕上，若不仔细观察，则不能及时发现报警信息并排出相应的故障，使整个系统存在安全隐患。
实用新型内容
本实用新型的目的是针对上述DCS中央控制系统报警方式存在的不足，提供一种用于DCS系统的可调式声光报警装置。
本实用新型一种用于DCS系统的可调式声光报警装置，包括电流信号输入模块，该电流信号输入模块JP2分别串接电流转电压模块、电压跟随器模块、电压比较模块、光耦隔离驱动模块、电磁继电器模块和声光报警输出模块；电流转电压模块为250Ω随机电阻R5，R5一端接地；电压跟随器模块为运算放大器芯片U1，U1由DC24V电源供电；电压比较模块包括电压比较器U2，U2一个输入端串接1KΩ调试电阻R2，另一个输入端串接10KΩ精密可调电阻R6，R6一端接地，另一端串接30 KΩ分压电阻R7，R7由DC24V电源供电；U2一端接地，并由DC24V电源供电，其输出端分别连接10KΩ上拉电阻R1和限流R3，R1由DC24V电源供电；光耦隔离驱动模块包括光耦隔离驱动U3，U3一端接地，并由DC24V电源供电；电磁继电器模块包括电磁继电器J，J与续流二极管D2并接后串接10Ω限流电阻ⅠR4，R4由DC24V电源供电；声光报警输出模块为声光报警器JP1。
上述R1-R5以及R7均为成本低、性能稳定、阻值范围宽、温度系数和电压系数低的碳膜电阻。
J为动合型电磁继电器，K1为其吸合开关。
本实用新型装置利用250Ω串接电阻R5将I/O站4-20mA的电流信号转为1-5V的电压信号，再将电压信号输送至运算放大器芯片U1，以提高检测电路的输入电阻，从而降低检测电路与R5并联产生的分流影响。运算放大器芯片U1输出的信号电压输送至电压比较器U2的反相输入端与U2同相输入端、由精密可调电阻R6决定的设定电压相比较，U2输出为集电极开路门，正常情况下信号电压低于设定电压，U2输出被R1上拉至 24V 高电平，光耦隔离驱动U3截止，K1不吸合；当信号电压高于设定电压时，U2输出低电平，U3导通，K1吸合，声光报警器JP1提示报警。
由于I/O 站的电流信号需经双绞线经室外送至室内，需做好必要的 EMC 设计，用于雷雨天气等外界因素造成的过电压保护。本实用新型采用三级保护，第一级采用气体放电管G1，在过电压时瞬间导通，形成泄流回路，然后再经第二级压敏电阻F1，在过电压时电阻瞬间增大，进一步阻碍大电流流入后级保护电路，最后级利用相应速度最快的瞬态电压抑制管D1，将电压钳位至安全电压后送入后级检测电路，从而起到后级电路保护作用。针对前述，本实用新型电流转电压模块与电压跟随器模块间还串接防雷电路模块，该防雷电路模块包括压敏电阻F1，F1分别并接气体放电管G1和瞬态电压抑制管D1，G1和D1一端分别接地。
上述一种用于DCS系统的可调式声光报警装置，采用250Ω碳膜电阻R5，可将0-24mA电流信号转化为1-5V电压信号，其使用方法为：先设定报警值，根据报警值与4-20mA电流信号所对应的函数关系确定测量电压和输出电流，然后通过万用表调节精密可调电阻R6的阻值使测量电压为该确定值，最后将DCS系统I/O站输出模块4-20mA信号线接入电流输入模块JP2，当系统电流大于输出电流时，声光报警器JP1报警提示；
所述函数关系为：
相对于现有技术，本实用新型具有以下有益效果：
1、采用本实用新型的可调式声光报警装置，可以在DCS中央控制系统中所控制的任何指标超出控制范围时及时有效的报警，以提示工作人员，避免因工作人员的疏漏导致事故扩大。
2、解决了工作人员不能同时兼顾两台或多台控制机的问题。
3、报警值可通过精密可调电阻R6进行手动调整，以根据生产实际随时做出调整，成本低、灵活性高。
附图说明
图1为本实用新型的电路原理图。
附图标记：1、电流转电压模块；2、防雷电路模块；3、电压跟随器模块；4、电压比较器模块；5、光耦隔离驱动模块；6、电磁继电器模块；JP2、电流信号输入模块；R1、上拉电阻；R2、调试电阻；R3、限流电阻；R4、限流电阻Ⅰ；R5、随机电阻；R7、分压电阻；G1、气体放电管；F1、压敏电阻；D1、瞬态电压抑制管；D2、续流二极管；U1、运算放大器芯片；R6、精密可调电阻；U2、电压比较器；U3、光耦隔离驱动；J、电磁继电器；K1、吸合开关；JP1、声光报警器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型可调式声光报警装置的使用方法作进一步说明。
本实用新型一种用于DCS系统的可调式声光报警装置，采用250Ω碳膜电阻R5，可将DCS系统I/O站输出模块0-24mA电流信号转化为1-5V电压信号，使用万用表测定精密可调电阻R6电压值，通过电压值调节R6阻值来达到报警值所对应的测量电压，R7用于分压；由于电压比较器U2采用DC24V供电，但进行电压比较时应该在0-5V之间，故采用R2将24V电压的1/4电压分出去用于做电压比较，而设置R3可以限制电流，以更好的进行电压比较；当输入信号电压大于该测量电压时，电压比较器U2输出低电频信号，使光耦隔离驱动U3连通，驱动电磁继电器J的开关K1吸合，声光报警器JP1报警提示；当输入信号电压小于该测量电压时，电压比较器U2输出高电频信号，此时由于精密可调电阻R6并联10KΩ碳膜电阻R1，光耦隔离驱动U3两端电势差为零，光耦隔离驱动U3处于关断状态，电磁继电器J线圈无电流通过，开关K1处于开闸状态，声光报警器JP1无报警提示。
由于电磁继电器J的线圈断电后，线圈内会有一部分电流储存，采用续流二极管D2可以消耗这部分电流，防止电流瞬间过大而烧毁其他元件，R4的设置可进一步起到限制电流的作用。
应用例1
将本实用新型可调式声光报警装置应用于烟气在线分析CEMS2000系统机柜，DCS系统尾气SO2含量的量程为1000mg/Nm3。根据《中华人民共和国环境保护法》中要求，尾气中SO2气体排放量应在400 mg/Nm3以下，故设定报警值为360 mg/Nm3，根据函数关系：
其中，已知：报警值=360 mg/Nm3，量程=1000 mg/Nm3，求得测量电压为2.44V，输入电流=9.76mA。
使用万用表测定精密可调电阻R6两端电压，调节精密可调电阻R6至测量电压为2.44V。将DCS系统4-20mA信号电缆接入本实用新型电流信号输入模块JP2，当输入电流大于9.76mA时，声光报警器JP1报警提示工作人员，DCS系统尾气SO2含量大于360 mg/Nm3；反之，当输入电流小于9.76mA时，声光报警器JP1无报警提示，表明DCS系统尾气SO2含量小于360mg/Nm3。
应用例2
将本实用新型可调式声光报警装置应用于烟气在线分析CEMS2000系统机柜，DCS系统尾气SO2含量的量程为1000mg/Nm3。根据《中华人民共和国环境保护法》中要求，尾气中SO2气体排放量应在400 mg/Nm3以下，故设定报警值为380 mg/Nm3，根据函数关系：
其中，已知：报警值=380 mg/Nm3，量程=1000 mg/Nm3，求得测量电压为2.52V，输入电流=10.08mA。
使用万用表测定精密可调电阻R6两端电压，调节精密可调电阻R6至测量电压为2.52V。将DCS系统4-20mA信号电缆接入本实用新型电流信号输入模块JP2，当输入电流大于10.08mA时，声光报警器JP1报警提示工作人员，DCS系统尾气SO2含量大于380 mg/Nm3；反之，当输入电流小于10.08mA时，声光报警器JP1无报警提示，表明DCS系统尾气SO2含量小于380mg/Nm3。
Claims (4)
1.一种用于DCS系统的可调式声光报警装置，包括电流信号输入模块，其特征在于：该电流信号输入模块JP2分别串接电流转电压模块（1）、电压跟随器模块（3）、电压比较模块（4）、光耦隔离驱动模块（5）、电磁继电器模块（6）和声光报警输出模块；所述电流转电压模块为250Ω随机电阻R5，R5一端接地；所述电压跟随器模块为运算放大器芯片U1，U1由DC24V电源供电；所述电压比较模块包括电压比较器U2，U2一个输入端串接1KΩ调试电阻R2，另一个输入端串接10KΩ精密可调电阻R6，R6一端接地，另一端串接30 KΩ分压电阻R7，R7由DC24V电源供电；U2一端接地，并由DC24V电源供电，其输出端分别连接10KΩ上拉电阻R1和限流电阻R3，R1由DC24V电源供电；所述光耦隔离驱动模块包括光耦隔离驱动U3，U3一端接地，并由DC24V电源供电；电磁继电器模块包括电磁继电器J，J与续流二极管D2并接后串接10Ω限流电阻ⅠR4，R4由DC24V电源供电；所述声光报警输出模块为声光报警器JP1。
2.根据权利要求1所述的一种用于DCS系统的可调式声光报警装置，其特征在于：所述R1-R5以及R7均为碳膜电阻。
3.根据权利要求1所述的一种用于DCS系统的可调式声光报警装置，其特征在于：所述J为动合型电磁继电器，K1为其吸合开关。
4.根据权利要求1所述的一种用于DCS系统的可调式声光报警装置，其特征在于：所述电流转电压模块（1）与电压跟随器模块（3）间还串接防雷电路模块（2），该防雷电路模块（2）包括压敏电阻F1，F1分别并接气体放电管G1和瞬态电压抑制管D1，G1和D1一端分别接地。
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| CN201720820263.6U CN206946659U (zh) | 2017-07-07 | 2017-07-07 | 一种用于dcs系统的可调式声光报警装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107170188A (zh) * | 2017-07-07 | 2017-09-15 | 金川集团股份有限公司 | 一种用于dcs系统的可调式声光报警装置及其使用方法 |
| EP3547477A4 (en) * | 2018-02-05 | 2021-06-09 | G-Technology Co., Ltd. | ELECTRONIC SAFETY SWITCH |
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- 2017-07-07 CN CN201720820263.6U patent/CN206946659U/zh active Active
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