順保開關(guān)量控制基礎(chǔ)知識PPT課件

1、1.繼電器的邏輯控制知識 繼電器是由線圈和觸點(diǎn)組成的。依據(jù)線圈失磁（或勵磁）時觸點(diǎn)的常態(tài)狀態(tài)（或動態(tài)），觸點(diǎn)可以分為常開觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)（或動合和動斷）兩類。 繼電器元件符號繼電器狀態(tài)邏輯狀態(tài)軟繼電器”邏輯元件線圈失磁/勵磁0/1常開觸點(diǎn)斷/通0/1常閉觸點(diǎn)通/斷1/0第1頁/共40頁讀繼電器梯形圖的要點(diǎn) 繼電器的邏輯控制梯形圖主要是采用觸點(diǎn)（開關(guān)）、線圈和連線三種元件圖例； 在左、右母線之間連接元件而構(gòu)成梯形圖。從上到下，梯形圖分為若干階梯電路（支路或回路）； 從左到右，梯形圖中的觸點(diǎn)狀態(tài)為輸入條件，觸點(diǎn)的連接組合為邏輯，每一階梯右邊的線圈狀態(tài)為其輸出結(jié)果。 該線圈狀態(tài)決定了的該繼電器觸點(diǎn)狀態(tài)

2、，它的觸點(diǎn)接入相關(guān)階梯電路或其它報警電路、驅(qū)動電路等，從而實(shí)現(xiàn)對其它電路的通斷控制。第2頁/共40頁2、電子元件邏輯框圖 電子元件邏輯框圖是指用具有獨(dú)立邏輯運(yùn)算功能的電子邏輯元件組成所需的開關(guān)量控制電路。 在計算機(jī)控制中，已將有關(guān)的基本邏輯運(yùn)算功能特性編制成了軟件模塊庫（即子程序庫或?qū)Ｓ煤瘮?shù)庫），這些邏輯運(yùn)算模塊的界面形式常以電子基本邏輯功能元件圖例的形式供用戶調(diào)用。 許多實(shí)現(xiàn)開關(guān)量邏輯運(yùn)算方法就是調(diào)用基本邏輯運(yùn)算模塊，并連接構(gòu)成邏輯功能框圖形式，來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)邏輯控制功能。第3頁/共40頁讀邏輯元件圖的要點(diǎn) 知道了常用的電子邏輯功能元件圖例符號，就可以用邏輯功能元件連接的邏輯功能圖直接方便地分析

3、信號的邏輯運(yùn)算過程。 一般左邊（或上邊）為輸入條件，中間為邏輯運(yùn)算，右邊（或下邊）為輸出動作指令。 第4頁/共40頁3.基本邏輯環(huán)節(jié) 繼電器邏輯電路的基本邏輯環(huán)節(jié)： “與”回路； “或”回路； “非”回路。 熟悉典型的基本環(huán)節(jié)的功能是掌握繼電器邏輯電路的基礎(chǔ)。 布爾邏輯表達(dá)式是輸入輸出之間邏輯關(guān)系的數(shù)學(xué)描述，它可以通過計算機(jī)語言描述并上機(jī)運(yùn)行實(shí)現(xiàn)，也可以通過梯形圖、邏輯元件圖等形式反映輸入輸出之間的邏輯關(guān)系。第5頁/共40頁(1)“與”回路（AND） 由輸入觸點(diǎn)串聯(lián)再與繼電器線圈連接構(gòu)成的電路，稱為“與”回路。 AND也稱為邏輯乘，只要輸入中有一個為0則輸出為0。 其輸出為1的條件是輸入缺一不

4、可。 第6頁/共40頁(2)“或”回路（OR） 由輸入觸點(diǎn)并聯(lián)構(gòu)成的電路稱為“或”回路。 OR也稱為邏輯加，只要輸入中有一個為1則輸出為1。 其輸出為1的條件是輸入有1就行。 第7頁/共40頁(3)“非”回路（NOT） 邏輯“非”可用常閉觸點(diǎn)表示； NOT也稱為邏輯否，只要輸入為1則輸出為0。 其輸出與輸入的關(guān)系是出是入非。第8頁/共40頁4.邏輯功能環(huán)節(jié) 所謂邏輯功能環(huán)節(jié)就是指能夠完成具體特定功能特點(diǎn)的邏輯環(huán)節(jié)。它可以由基本邏輯環(huán)節(jié)的組合來實(shí)現(xiàn)。 常見的邏輯功能環(huán)節(jié)有 (1)自保持（自鎖）環(huán)節(jié) (2)優(yōu)先（互鎖）環(huán)節(jié) (3)判斷、記憶環(huán)節(jié) (4)計時環(huán)節(jié) (5)轉(zhuǎn)移環(huán)節(jié) 等。第9頁/共40頁

5、(1)自保持（自鎖）環(huán)節(jié) 自保持環(huán)節(jié)的工作特點(diǎn)是：利用繼電器線圈控制自己的觸點(diǎn)，并將自己線圈的狀態(tài)保持。同時也可以用其它的觸點(diǎn)來解除自保持，也就是說它的功能相當(dāng)于可以記憶和解除記憶。此時，可以有啟動優(yōu)先和停止優(yōu)先之分。如后圖所示。 在自保持后的多信號控制中有多信息停止優(yōu)先，常用于閉鎖控制之中。而多信息啟動優(yōu)先一般可以用在聯(lián)動控制控制之中。第10頁/共40頁自保持環(huán)節(jié)邏輯圖 自保持環(huán)節(jié)第11頁/共40頁(2)優(yōu)先（互鎖）環(huán)節(jié) 優(yōu)先環(huán)節(jié)的功能是：在兩個輸入信號控制中，當(dāng)一個信息出現(xiàn)一次后，它不僅產(chǎn)生一個輸出信息，而且禁止另一個信息的作用，破壞另一個信息的作用或保證另一個信息的作用。它的電路如圖所示

6、。 如：互鎖就是指兩個輸入，只能有一個輸出為1狀態(tài)；而先動作優(yōu)先環(huán)節(jié)就可以記憶或保持初始信息；后動作優(yōu)先環(huán)節(jié)則可以記憶或保持后動作的信息。 第12頁/共40頁互鎖-先動作優(yōu)先環(huán)節(jié)互鎖回路(先動作優(yōu)先,記初始信息)互鎖回路(后動作優(yōu)先)Y1Y2X1X2Y1Y1Y2Y22Y1YX1X2Y1Y1Y2Y21Y2Y1&Y1X111&Y2X21&11X2X1&11第13頁/共40頁互鎖-后動作優(yōu)先環(huán)節(jié)互鎖回路(先動作優(yōu)先,記初始信息)互鎖回路(后動作優(yōu)先)Y1Y2X1X2Y1Y1Y2Y22Y1YX1X2Y1Y1Y2Y21Y2Y1&Y1X111&Y2X21&a

7、mp;11X2X1&11第14頁/共40頁(3)判斷、記憶環(huán)節(jié) 判斷環(huán)節(jié)（表決環(huán)節(jié)）它是指在N個輸入中有M個輸入為1，則輸出為1。也稱為邏輯門檻單元。 如后圖中所示的判斷回路是一個三取二(2/3)邏輯表決。 記憶環(huán)節(jié)用來記憶某信息是否出現(xiàn)，并且把信息結(jié)果保存起來。 RS觸發(fā)器是一種雙穩(wěn)態(tài)電路，可以作為記憶存儲環(huán)節(jié)應(yīng)用。 第15頁/共40頁 判斷、記憶環(huán)節(jié) 第16頁/共40頁R-S觸發(fā)器真值表第17頁/共40頁(4)計時環(huán)節(jié) 計時環(huán)節(jié)可以通過輸入狀態(tài)、邏輯和時間參數(shù)T的設(shè)置來改變輸出信息的出現(xiàn)時間?？梢詫?shí)現(xiàn)延時輸出、定時輸出等功能。常用的計時環(huán)節(jié)有 接通延時； 斷開延時； 單穩(wěn)單元定時輸

8、出；等 計時環(huán)節(jié)的圖例符號如后圖所示。第18頁/共40頁典型計時環(huán)節(jié)時序圖第19頁/共40頁(5)轉(zhuǎn)移環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)移環(huán)節(jié)可以根據(jù)輸入信息或者上一順序步的完成作為轉(zhuǎn)移到下一個順序步的條件，進(jìn)行順序控制。轉(zhuǎn)移環(huán)節(jié)是實(shí)現(xiàn)步進(jìn)式順序控制的主要邏輯電路。第20頁/共40頁開關(guān)信號與模擬信號相互作用 在實(shí)際熱工計算機(jī)綜合控制系統(tǒng)中，一般是既有開關(guān)量信號，又有模擬量信號，除了完成各自的控制運(yùn)算任務(wù)外，還要二種信號共同完成具體的運(yùn)算控制任務(wù)。 一般用開關(guān)量信號主要是對模擬量信號通路進(jìn)行切換或選擇，以實(shí)現(xiàn)工作方式的切換或信號的切換。采用自動跟蹤，可以實(shí)現(xiàn)無擾切換。 而模擬量信號可以通過比較器開關(guān)轉(zhuǎn)換為開關(guān)量信號，以實(shí)

9、現(xiàn)條件生成信號、報警信息或邏輯控制運(yùn)算等。第21頁/共40頁第22頁/共40頁第23頁/共40頁第24頁/共40頁二、可靠性技術(shù)簡介1.可靠性的含義及度量2.故障及故障率3.故障率分析4.系統(tǒng)可靠動作的先決條件5.信號攝取方法及其特點(diǎn)6.冗余技術(shù)簡介第25頁/共40頁1.可靠性的含義及度量 可靠性的含義可以理解為：在一定的使用條件和規(guī)定使用的時間內(nèi)，持續(xù)完成設(shè)定功能的概率。 可靠性可以用多種度量指標(biāo)予以表達(dá)。比如：無故障率和故障率。無故障率是指在實(shí)際使用條件和規(guī)定時間內(nèi)，能完成設(shè)計功能的概率E；相應(yīng)地，不能完成設(shè)計功能的概率為故障率F。則有E+F=1。 第26頁/共40頁2.故障及故障率 可以

10、從控制動作發(fā)生故障的結(jié)果來表達(dá)可靠性。故障一般可以分為拒動作和誤動作。一般： 拒動作是指該動作而未動作，或者說是不正確的不動作。 誤動作是指不該動作卻動作了，或者說是不正確的動作。第27頁/共40頁故障中的拒動作率和誤動作率 拒動作率（或誤動作率）是指在單位時間內(nèi)（如一年內(nèi)）拒動作（或誤動作）次數(shù)的數(shù)學(xué)期望，即 誤動作率=誤動作次數(shù)/實(shí)際動作次數(shù)=誤動作次數(shù)/（正確動作次數(shù)+誤動作次數(shù)） 拒動作率=拒動作次數(shù)/應(yīng)當(dāng)動作次數(shù)=拒動作次數(shù)/（實(shí)際動作次數(shù)+拒動作次數(shù)-誤動作次數(shù)）第28頁/共40頁3.故障率分析從上式可以知道拒動作率或誤動作率的數(shù)值均小于1。從可靠性考慮，這類故障率數(shù)值越小越好。在

11、工程上，要求拒動作率或誤動作率的數(shù)值均遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于1，接近于0，但是一般不可能等于0。這是因為在工程實(shí)際中，100%可靠性概率是不現(xiàn)實(shí)的，因此要采取提高可靠性的措施。 第29頁/共40頁4.系統(tǒng)可靠動作的先決條件 控制系統(tǒng)可靠動作的先決條件是必須保證攝取的信號真實(shí)可靠。 為了做到這一點(diǎn)，通過將檢測元件組構(gòu)成信號單元，從而改進(jìn)攝取信號的可靠性。下面將對元件和不同結(jié)構(gòu)的信號單元的可靠性進(jìn)行簡要分析和介紹。 第30頁/共40頁5.信號攝取方法及其特點(diǎn) 5.1單一信號法 5.2信號串聯(lián)法 5.3信號并聯(lián)法 5.4信號串并聯(lián)法 5.5信號表決法 5.6信號多重化第31頁/共40頁5.1單一信號法 即用單個檢

12、測元件為一信號單元。這樣，單元的可靠性與元件的可靠性相同，即單一信號法單元相對元件來說可靠性沒改變。第32頁/共40頁5.2信號串聯(lián)法 將反映同一測點(diǎn)故障的檢測元件觸點(diǎn)進(jìn)行串聯(lián)作為一個信號單元。由圖可見，觸點(diǎn)間的關(guān)系為邏輯“與”。 只要一個元件拒動作，則單元就拒動作，而只有串聯(lián)元件都誤動作，則單元才會誤動作。 信號串聯(lián)法適用于對誤動作要求高，而對拒動作要求低的場合。X1X2Y信號串聯(lián)回路X1YX2信號并聯(lián)回路X1YX2信號串并聯(lián)回路X3X4第33頁/共40頁5.3信號并聯(lián)法 將反映同一測點(diǎn)故障的檢測元件觸點(diǎn)進(jìn)行并聯(lián)作為一個信號單元。由圖可見，觸點(diǎn)間的關(guān)系為邏輯“或”。 只要一個元件誤動作，則單

13、元就誤動作，而只有并聯(lián)元件都拒動作，則單元才會拒動作。 信號并聯(lián)法適用于對拒動作要求高，而對誤動作要求低的場合。X1X2Y信號串聯(lián)回路X1YX2信號并聯(lián)回路X1YX2信號串并聯(lián)回路X3X4第34頁/共40頁5.4信號串并聯(lián)法 通過計算可以看到：當(dāng)元件的拒動作率或誤動作率的數(shù)值很小時，單元的可靠性大大提高；而當(dāng)元件的拒動作率或誤動作率的數(shù)值大于一定數(shù)值時，單元的可靠性反而不如元件的可靠性。 所以，提高單元可靠性的前提是元件必須可靠。X1X2Y信號串聯(lián)回路X1YX2信號并聯(lián)回路X1YX2信號串并聯(lián)回路X3X4第35頁/共40頁5.5信號表決法 它是指在N個輸入中至少有M個輸入為1，則輸出為1?？梢?/p>

14、有“三取二”、“四取三“等邏輯， 信號表決法的基本理論依據(jù)是：在元件可靠性相同的條件下，多個元件同時出故障的幾率小于單個元件出故障的幾率。 第36頁/共40頁5.6信號多重化 它是指對若干個模擬量信號采取“二取一”、“二取均”、“三取中”、“三取均”等提高測量準(zhǔn)確度和可靠性的信號攝取法。目的就是要剔除粗大誤差（壞值）或減小干擾等因素的影響。第37頁/共40頁6.冗余技術(shù)簡介 除了要求攝取的信號可靠外，為了提高控制系統(tǒng)的可靠性，在元件、器件、部件、設(shè)備或裝置上采用冗余技術(shù)，如11，N1熱備用；雙電源，雙通訊，雙CPU等，以及UPS不間斷電源，軟件功能冗余，后備手操等方法，以提高控制系統(tǒng)的可靠性。 另外，在管路閥門執(zhí)行機(jī)構(gòu)連接中，除了工藝要求之外，從可靠