关键词:油气管道；开关量继电器
自动控制技术中最为传统使用的就是继电器。通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”，在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。
一、仪表自动化设备的日常管理模式
为保障企业设备的正常运行，我们必须做好日常的故障预防管理工作，从而保障企业的油气产量，降低由于机器故障给企业造成的经济损失。常被油气储运企业采用的是巡回检查制度，可及时的发现仪表自动化设备在运行中是否出现异常，在设备故障发生前及时解决。随着企业的扩大，为了适应企业发展的需求，仪表设备自动化设备的管理模式也要不断的更新。结合日常巡回检查制度，可以将仪表自动化设备进行分级管理，将设备维护分为一级维护，二级维护和全体维护。将设备按照区域进行划分，具体到责任到人，由区域主管工程师负责对各自区域的设备定期进行抽查，以保证设备维护质量。此外，企业主要部门还要针对重要关键设备实行定期的特别维护，从而来保证仪表自动化设备的正常运行。分级管理模式分工明确，可以有效的体改企业仪表自动化设备的故障维护工作。实行分级维护之后，各级维护人员的职责明确，分工清晰，突出重点及关键设备，设备维护水平有了明显的提高，影响装置运行的仪表故障明显减少。
二、相关理论以及工作原理概述
1.继电器基本概念。仪表自动化是科技迅速发展的产物，在电网、机械、电子等各项领域，都会运用自动化控制装置，同时，自动化控制技术中最为基础和原始的就是继电器的使用以及发展。目前在市面上流动较多的就是电继电器以及固态继电器，鉴于固态继电器具有更加稳定的特征，使用寿命更高，所以文章基于固态继电器的讨论。
2.固态继电器工作原理。固态继电器也称之为固态开关，是一类新式的四端以弱控器的无触点功率控制元件。通常基于输入信号后其主控回路会表现出通路状态，在没有信号时候呈现断路状况，固态继电器是一类四端组件：其由两个输入控制器和两个输出受控端组成。输入控制部分、隔离部分及输出控制部分三个构件组成了固态继电器。输入控制通常由有限流量电阻器或恒流电路和二极管组成;隔离通常由光隔离器组成。输出部分一般由光敏感控制器、电压零交叉控制器、驱动程序、晶闸管和电阻吸收部分组成。
3.固态继电器工作特点分析。(1)固态继电器的输入控制电压偏低，通常在3-14V，其驱动电流较小，通常在3-15mA，输入控制电压与TTL/DTL/HTL电平兼容。无论是直流电压还是交流电压均能用作输入控制电压。(2)输入和输出之间的光隔离，弱和强控制可以同时实现，因此弱电完全隔离，两部分之间的安全绝缘大于电压2kV,UL标准与国际电气设备一致。(3)输出无接触，无噪声，无火花，切换速度快。(4)输出部分通常包含一个内部RC超高压吸收器电路,从而防范因为瞬时间的高压损坏固态继电器。(5)目前有很多规格可以供电网选择：恒流直流类型、交流类型、输入有电阻限流直流类型。有两种输入方式，即为直流输出方式、交流输出方式。输出额定电压有两大类，分别为交流电压，一般为220V-380V，以及直流电压，一般为30-180V。交流电压输出中，一般分为过零触发型以及非过零触发型,非过零触发型有称之为移相型。(6)过零触发型固态继电器的抗干扰能力非常强，不容易受到外界干扰。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆(7)固态继电器选用的环氧树脂，全方位密封装，其具有防尘、寿命长、抗潮湿等各项优点。
4.固态继电器的应用电路设计。目前正在使用一种固态继电器开关量，达到对不同的负载量的电源进行控制。为了提升开关量的输出的可靠性、电路设计简单化等，将电路板的尺寸尽量做到最小，而固态继电器作为开关量的输出零部件刚好能满足上述要输。固态继电器的输出与输入之间相互隔离，选用的电阻达到了高绝缘性，同时与TTL电路设计能够做到兼容输入。单片机8031通过P1.0、P1.3的清零或者是执委来达到控制LD1～LD4交流电源的通断。YM1～YM4是防过压的MOV压敏电阻，RD1～RD4是防负载短路的熔断器。P1.0清零，驱动器7407到SSR1(固态继电器1)负载输入低，SSR1获得输入控制电压，导致SSR1输出路径连接负载LD1到电源。与此同时，发光管D1亮起，表明LD1的电源开启。P1.1设置，通过内相驱动器到SSR2负载输出高，SSR2无输入控制电压，阻断SSR2输出。切断负载LD2的电源。D2没有被照亮，说明LD2的电源被阻挡。
三、案例分析
某油管道公司站控系统采用了Rockwell公司的Controllogix5563控制器，组态软件为Telvent公司的OASYS 6.22系统;RTU阀室采用了BB公司的控制器。主要控制设备有:输油泵、电动阀、电液调节阀、减压阀,计量撬座和体积管、内浮顶储油罐等。主要检测仪表有:智能压力变送器、智能温度变送器、智能差压变送器、振动变送器、等。
1.继电器常开常闭问题的讨论。这里再来讨论常闭常开的问题。通常继电器开关要同时做两件事:(1)切断控制回路,使运行机构停下来。这是硬件级保护,一定是常闭。(2)通知PLC系统停机。这是软件级的保护,一般用常开。对于液位开关、压力开关、流量开关,由于他们主要为触发P L C程序逻辑,而且PLC逻辑回路在进行程序编译时,由设计方提供的设备数据点采用常开N O。采用常开回路即外部回路带电时逻辑回路常闭。这种回路在低压回路中的优势明显。主要缺陷在于长期带电，对设备会有一些损耗,对于高压回路非必须情况下不宜采用。
2.继电器故障分析。一般电路出现故障的情况有两种:(1)外部供电回路掉电。(2)控制回路非正常的短路和断路。通常情况下,继电器接线头出现短路的情况非常罕见。为了上位机在出现故障情况下和正常报警情况下都能得到显示,就尽量要做到让逻辑回路保持带电。这样做能够达到外部回路掉电、逻辑回路接头松动或者锈蚀导致的断路、以及正常报警等三种情况下,都能在上位机上报警提示。为继电器型开关量的故障进行较全面的上位机提示,给维护工作带来便利。
3.现场实际情况。变电站开关量正常接线未出现故障下的指示状态，高低报处在min处，常开触点6-7与逻辑回路接通，外部电源绿灯亮起，警报知识等红灯亮起，说明该情况下是PLC采用常开模式。上述接法有两大弊端：(1)接线不够规范，将低报的报警状态来对高报的正常状态表达，导致运维人员对开关量状态形成误判。(2)当6-7接头松动或者是遭受到腐蚀导致线路断路时，该故障情况在上位机上基本看不出，一旦出现超高状态，上机位也不会出现报警提示。
对于液位开关。高报的接法：高报打到max位。逻辑回路接6-7(或者3-4)。外部电源绿灯亮，报警指示红灯灭，为正常。此时逻辑回路为正常常闭。PLC逻辑为：。低报的接法：低报打到min位，其他与高报相同。流量与压力的开关，结构与功能基本相同，可以选用一样的接法。
参考文献：
[1]邓建.机电传动控制.武汉:华中科技大学出版社,2018.
[2]杨昊.机电工程控制基础.国防工业出版社,2018.
论文作者:卢传英1刘忠亮2
论文发表刊物:《工程管理前沿》2020年2月第5期
论文发表时间:2020/5/9