控制系统DO卡与电磁阀的选配.pdf

过程控制实施技术 石 油 化 工 自 动 化 ，2 0 0 9 ，1 7 5 AUTOM AT1 0N I N PETR0 CHEM I CAI I NDU S TRY 控制系统 DO卡与电磁阀的选配 徐士信 福斯特 惠勒国际工程咨询 上海 有限公 司， 上海2 0 0 1 2 2 摘 要 针对石油化工和化工装置 中气动开关 阀上所配的 电磁阀与系统连接 的问题 ， 介绍 了系统 DO卡与 电磁 阀常用 的 4 种连接方式 ， 各种方式的主要优缺点和选型时的注意事项 ， 同时举 例加以说明。 关键词 D O； 电磁阀； 配合； 气动开关阀 中图分 类号T P 2 7 3 文献标 志码 B 文章编号 1 0 0 7 7 3 2 4 2 0 0 9 0 1 0 0 8 3 0 2 1 引 言 在装 置 控 制 中 ， 特 别 是 在 批 量 生 产 的 装 置 上 ， 经 常 要 用 到 许 多 气 动 开 关 阀 ， 同 时 也 要 用 到 电磁 阀 。 目前 ， 装 置 的 控 制 系统 一 般 都 采 用 分 散 控 制 系统 D C S 或 可 编 程 控 制 器 P L C 。控 制 系 统 的输 出与 电 磁 阀 之 间 不 可 避 免 地 存 在 着 配 合 问题 。下 面 就 工 程 中 经 常 遇 到 的 几 种 连 接 问题 加 以 阐述 。 2 系统 D O 卡加 隔离继 电器接 电磁 阀 这种方式 的配置 比较简单 ， 就是系统的 D O输 出驱动 中 间继 电器 ， 再 由中间继 电器 的触 点去 带 动 现 场 的电磁 阀 。中 间 继 电器 由 系统 的 D O 直 接 驱 动 。这种 配置 的优 点 配 置灵 活 ， 相 互 隔离 。电磁 阀的 电源 选 择 灵 活 ， 如 1 2 V D C， 2 4 V D C， 1 1 0 V AC， 2 2 0 V AC等 ， 而且 同一装置 中电磁 阀的电源 电压 可 以不 同。对 电磁 阀 的额 定 功率无 特殊 限制 ， 电磁 阀选用 简单 方 便 ， 可选 用 直 动 式 ， 也 可 选 用 先 导式 ， 电磁 阀的价格相 对 比较低 。当有 防爆要 求 时 ， 可 采用 隔爆 型 电磁 阀。 这 种配 置 中 ， 气动 开关 阀的 回讯 开关 信 号一般 也通过继 电器与 DI 卡件连接 。当有 防爆要求时 ， 采用 隔爆 型 回讯开 关 。因为 系统 的 D I ／ D O 都 经过 继 电器 隔离 ， 系统 的安全 性也 大大 提 高 。 这种 配 置 的 缺点 是 需 要增 加 中间 继 电器 和 这 些继 电器所 需 电源 ， 接线 复杂 ， 机 柜数量 也 要增加 ， 特别是 电磁 阀数 量很 多 时更是 繁 杂 。当然 ， 如果 采 用专用继电器板时， 继 电器与 DO卡用专用电缆连 接 ， 接线将大大简化。 如在某 一装置 中采 用横河 C S 3 0 0 0 R3系统 ， DO输出采用 ADV5 5 1 卡件 ， 3 2通道 ， 2 4 V D C。 配 用专用的继 电器板 ARM5 5 C可 构成上述 连结方 式 。继 电器板上有 3 2个继电器 ， 并设有专用的端 子排 ， 接线非常方便。D O输 出卡通过专用 电缆 与 继 电器板 连 接 ， 现 场 电磁 阀 电缆直接 连 接到 端子 排 上 ， 如 图 1 所 示 。 V DC 图 1 D O 卡 通过 继 电器 与 电磁 阀连 接 某一装置 中联 锁系统采用西 门子 的 S 7 4 0 0 P L C， 其输出采用 D O卡加继电器再接电磁阀的方 式 。回讯信号输入也采用继电器隔离 。 3 系统 D O 卡直 接接 电磁 阀 该连接方式与前一种方式不同之处在于取消了 中间继 电器 ， 系 统 的 D O 卡 直接 与 电磁 阀连 接 。对 于像横河 C S 3 0 0 0 R 3系统 ， 供 给电磁 阀的 2 4 V D C 电源由 DO卡提供 ， 但这一电源是由外部提供给 D O 卡件 的。而西 门 子 的 P L C系统 电磁 阀 电源 则 是 由 DO卡直接提供 ， 不是由外部接入的。 该 连接 方式 的优点是 不 采用 中问继 电器 ， 接线 简单 ， 机柜较少。缺点是电磁 阀的电压 、 电流和功 耗必须与 D O卡相匹配 ， 特别是 由 DO卡 内部供 电 收稿 日期 2 0 0 8 一 O 9 2 1 修改稿 。 作者简介 徐 士信 1 9 4 5 ， 男 ， 河南襄 城人 ， 1 9 6 8年毕 业于 西北工业大学船舶工程系 自控专 业 ， 现 任福斯特 惠勒 国际工 程咨 询 上海 有限公司高级仪 表工程 师 ， 从 事石油化 工 自动化工 程设 计咨询工作 ， 教授级高工 ， 已发表论文多篇。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 石油化工 自动化 时对电磁 阀则有更高的要求 。当有防爆要求时， 电 磁 阀需采 用 隔爆型 ， 回讯 开关 也宜采 用 隔爆型 。 4 系统 D O卡 加安全 栅接 本安 电磁 阀 这种 方式 是 D O 卡 输 出接 隔 离 式安 全 栅 然 后 再接 电磁 阀。当装置防爆要求高， 需要采用本安型 电磁 阀时， 可采用这种连接方式。该方式防爆等级 高 ， 可用在 0区、 1区和 2区。 这里用的隔离式安全栅有两种 一种是不供电 的， 电磁阀的电源由 D O卡供电， 这种方式对 D 0卡 要求较高， 一般不采用； 另一种是供电的， 向安全栅 提供 2 4 V D C电源 ， 再由安全栅提供电磁阀电源 ， 这 时安全 栅 直接 接 受 D C S或 P L C的 卡件 来 的 信 号 。 装置中一般采用第二种方式， 如图 2 所示 。 2 4V DC D0 图 2 采 用安 全栅 与 电磁 阀连 接 这种 方式 的优 点是对 DO卡 件要 求不 高 ， 只要 能给安全栅提供接点信号 即可。安全栅配置灵活 ， 较 易选 型 。对 于 电磁 阀来 说 ， 选型 时必 须考虑 与安 全栅的匹配以及满足构成本安回路的要求 ， 最好与 安全 栅厂 家 和 电磁 阀 厂 家确 认 。这 种 方 式 的不 足 之处 对 于气动开关阀， 电磁 阀采用了本安型 ， 回 讯 开关也 应选 用 本 安 型 。 因为 采 用 了大 量 的 安全 栅 ， 需要配置专门的安全栅柜 ， 这样增加 了机柜数 量 ， 控制 室 的面积 也要相 应扩 大 。 例 如采用 K F D 2 一 S L 2 一 E x隔 离式 安 全 栅 ， 电 源2 4 V DC 。 输人逻 辑 1为 1 6 ～3 O V D C， 逻 辑 0为 0 ～ 5 V D C， 输 出 1 1 ． 8～ 2 4 V DC， 电 流 4 5～ 0 mA。 选用 电磁 阀 低 功耗先 导式 2位 3通本 安 型 电磁 阀 ， 工 作 电压 1 2 V DC，U j 一 1 1 ． 9 V D C， U 一2 3 V D C；工作 电 流 I 【 jN 一3 3 mA。 这种情况下与任何系统的 D O卡都可以相配。 5 内带安 全栅 的 D O卡 与本 安 电磁 阀的连接 采用这种配置方式时， 系统的 D0卡本身带有 安全栅 ， 连接 时， 把电磁 阀直接连接到系统 的 D O 卡 上 即可 ， 这 样就 构成 了本 安 回路 。这 种方式 最 大 的优点是接线方便简单 ， 便于维修 。但在这种连接 方式 中 ， 对 电磁 阀的选 型和 系统 D O 卡 的选 用 有较 高 的要求 ， 否 则会 导致无 法 工作或 不能 构成本 安 回 路 。因为 D O 卡 的输 出 电压 、 电流 有 严 格 的 限制 ， 所 以所配电磁阀的规格应满足这些 限制。这种情 况下 ， 气动开关阀的回讯开关也选用本安型， 回讯 信号直接进入带有安全栅功能的 D I 卡。对于开关 阀数量较大， 装置较多 时， 可采用远程 I ／ O箱 ， 这 样既可节省大量电缆 ， 系统组成又非常简单 。当然 远程 I ／ O箱 需要 具有 防爆 功能 。 如某装置控制系统是西门子的 S 7 ～ 4 0 0 ， 输入输 出采用的是远程 I ／ O箱 E T 2 0 0 i S P 。E P 2 0 0 i S P隔爆 加本安配置 ， 可以安装在 1区爆炸危险场所， 其输入 输出卡都是本安结构， 进人 E P 2 0 0 i S P的信号也必须 是本安信号。D 0卡是 4通道， 有 3 种规格 ， 分别是 2 3 ． 1 V DC ／ 2 0 mA， 1 7 ． 4 V 1 3 2 ／ 4 0 mA， 1 7 ． 4 V I X； ／ 2 7 mA， 装 置 中选用 的是第 一种 I X 卡 。所 配的 电磁 阀是超低功耗 型先 导式 本 安型 电磁 阀， 该 电磁 阀动 作工作电压 2 4 V 1 3 2 ， 工作电流非常小， 经核算可以 匹配并可构成本安回路。当然 ， 在这一系统中， 气动 开关 阀的 回讯开关信号也是本安信号， 直接进入 E T 2 0 0 i S P 。如 图 3 所示 。 l D O 0 N F 1 ， 2 一5 D O1 端子5 ， 6 9 D O 2 端子9 ， 1 0 l l 1 3 DO3 端子1 3 ，l 4 1 5 交 图 3 内带安全栅 的 D o 卡 与 电磁 阀 的 连 接 6 结束 语 控制系统与电磁 阀的选配是个复杂的问题 ， 需 要考 虑 的问题 较 多 。一 般要 考 虑 装 置 的 规模 和类 型 、 采 用 的气动 开关 阀 的数 量 、 防爆 要求 、 一次性 投 资、 现场环境条件以及所采用的控制系统 。通常是 根据装置类型先确定控制系统 ， 然后再依据装置要 求确定 电磁 阀的类型， 最后确定 DO卡与电磁阀的 连接方式 。 在选用 D O卡与 电磁阀连接方式 时还要考虑 到 回讯 开 关 ， 电磁 阀和 回讯 开关 的 防爆形 式尽 可能 要一致。如不能准确确定电磁 阀是否能与相应 的 卡件匹配的话 ， 与有关厂家沟通是比较好的方法。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m