Intuitívna metóda navrhovania riadiacich schém

Intuitívna metóda — metóda vývoja riadiacich schém na základe skúseností získaných v rôznych projekčných organizáciách pri automatizácii rôznych mechanizmov. Vychádza z inžinierskej intuície dizajnéra.

Dokonale túto metódu ovláda len ten, kto vstrebal všetky doterajšie skúsenosti a má určité schopnosti v oblasti zostavovania schém, kto vie myslieť abstraktne a logicky uvažovať. Napriek jej zložitosti väčšina elektrických dizajnérov používa intuitívnu metódu vo veľkej miere.

Zoberme si napríklad zjednodušenú kinematickú schému tlačnej páky (obr. 1). Keď sa koleso 5 otáča v smere hodinových ručičiek, páka 4 otáča pákou 1 okolo osi O, čím núti topánku 3 s pákou 2, aby sa posúvala. Pri ďalšom otáčaní kolesa 5 sa mení smer pohybu páky 1 a pätka sa vracia do pôvodnej polohy, po ktorej sa motor musí zastaviť.

Ryža. 1. Schematický nákres pákového tlačného ovládača

Uvažovaný mechanizmus je typickým predstaviteľom tlačného zariadenia.V prvom cykle je mechanizmus zapnutý a beží. V druhom opatrení to nefunguje. Cyklus, v ktorom mechanizmus nefunguje, sa nazýva nula. Hoci je topánka plne vratná (vpred aj vzad), na pohon možno použiť nereverzibilný elektromotor.

Riadiaci obvod pákovo-piestového elektromotora pozostáva z dvoch častí (na obr. 1 sú oddelené bodkovanou čiarou): silového obvodu a riadiaceho obvodu.

Zvážte účel prvkov napájacieho obvodu. Trojfázový prúd je privádzaný do spínača QS, ktorý v prípade opravy alebo poškodenia magnetického štartéra preruší napájanie elektromotora. Potom prúd preteká ističom, ktorého uvoľnenie QF je znázornené na diagrame. Je určený na ochranu a odpojenie napájania pohonu v prípade skratových prúdov. Hlavné kontakty magnetického štartéra KM zapínajú alebo vypínajú vinutie elektromotora M.

Tepelné relé KK1 a KK2, ktorých vykurovacie články sú zobrazené v silových obvodoch, sú určené na ochranu elektromotora pred dlhodobým preťažením:

Schéma ovládania funguje nasledovne. Keď stlačíte štartovacie tlačidlo SB1, cievka magnetického štartéra KM je pod napätím, a preto sú kontakty napájacieho obvodu KM uzavreté a elektrický prúd vstupuje do vinutia motora. Rotor motora sa otočí a bubon sa začne pohybovať dopredu. Zároveň sa vzdiali od páky koncového spínača SQ a jeho kontakty sa zatvoria.

Po uvoľnení štartovacieho tlačidla SB1 a otvorení jeho kontaktov bude cievka KM magnetického štartéra napájaná cez kontakty koncového spínača SQ.Po pohybe dopredu a potom dozadu piest stlačí páku koncového spínača SQ, jeho kontakty sa otvoria a cievka KM sa vypne. To spôsobí otvorenie kontaktov KM v napájacom obvode a zastavenie elektromotora.

Uvažovaný obvod obsahuje silové a riadiace obvody. V budúcnosti sa budú brať do úvahy iba kontrolné schémy.

Podľa funkcie, t.j. podľa účelu možno všetky prvky zapojené do prevádzky obvodu rozdeliť do troch skupín: ovládacie kontakty, medziľahlé prvky a výkonné prvky.

Ovládacie kontakty sú prvky, pomocou ktorých sa vydávajú príkazy (ovládacie tlačidláspínače, koncové spínače, primárne meniče, reléové kontakty atď.).

Už samotný názov medzičlánkov naznačuje, že zaujímajú medzipolohu medzi riadiacimi a výkonnými prvkami. V reléových kontaktných obvodoch zahŕňajú časové relé a medziľahlé relé a v bezkontaktných obvodoch — logické brány.

Výkonné prvky sú výkonné mechanizmy. Pri vývoji riadiacich obvodov sa však nepoužívajú samotné hnacie mechanizmy (elektromotory alebo vykurovacie telesá), ale zariadenia, ktoré ich obsahujú, t.j. magnetické štartéry, stýkače atď.

Všetky ovládacie kontakty sú podľa funkčného princípu rozdelené do piatich typov: spínací kontakt s krátkou činnosťou (PC), spínací kontakt s dlhou činnosťou (PD), vypínací kontakt s krátkou činnosťou (OK), vypínací kontakt s dlhou činnosťou (OD ), kontakt štart-stop (softvér). Tieto kontakty sa nazývajú hlavné.

Cyklogramy činnosti všetkých typických kontaktov pri riadení cyklických mechanizmov sú znázornené na obr. 2.

Ryža. 2.Cyklogram ovládacích kontaktov

Každý z piatich kontaktov začína pracovať (zatvára sa) a končí (otvára sa) v určitých časových okamihoch. Štartovacie kontakty teda začnú pracovať spolu so začiatkom pracovného zdvihu, ale kontakt YAK prestane pracovať počas pracovného zdvihu, OD — počas pauzy, to znamená, že sa navzájom líšia iba v momentoch vypnutia ( otváranie).

Zastavovacie kontakty, ktoré na rozdiel od štartovacích kontaktov prestanú fungovať súčasne s koncom pracovného zdvihu, sa líšia v momentoch zaradenia (zatvorenia). Stop kontakt OK spustí svoju činnosť počas pracovného zdvihu a kontakt OD - počas pauzy. Iba kontakt softvéru začína svoju prácu spolu so začiatkom pracovného kurzu a končí jeho koncom.

Pomocou uvažovaných piatich hlavných kontaktov je možné získať štyri schémy ovládania výkonných a medziľahlých prvkov, ktoré sa nazývajú typické schémy (obr. 3).

Ryža. 3. Typické riadiace schémy pre výkonné a medziobvody

Prvý typický obvod (obr. 3, a) má iba jeden softvérový ovládací kontakt. Ak je zatvorený, potom cez ovládač X preteká elektrický prúd a ak je otvorený, netečie žiadny prúd. Kontakt PO má svoj vlastný význam a všetky ostatné kontakty musia byť použité v pároch (štart a stop).

Druhý typický obvod má dva ovládacie kontakty s nepretržitým pôsobením: PD a OD (obr. 3, b).

Tretí typický obvod pozostáva zo štartovacieho kontaktu počítača a zastavovacieho kontaktu OD, okrem ovládacích kontaktov by tento obvod mal obsahovať blokovací kontakt x, cez ktorý bude akčný člen X naďalej napájaný po štartovom kontakte počítač sa otvorí (obr. 3, c).

Štvrtá typická schéma je založená na dvoch krátkodobých kontaktoch: spustenie počítača a zastavenie OK, zapojené paralelne (obr. 3, d).

Uvedené štyri typické schémy umožňujú (akoby z kociek) skladať zložité paralelno-sériové schémy ovládania kontaktov. Takže napríklad uvažovaná schéma ovládania páky (pozri obr. 1) je založená na štvrtej typickej schéme. Používa tlačidlá SB1 ako kontakt pre krátkodobý štart a koncový spínač SQ ako kontakt pre krátkodobé zastavenie.

Pri zostavovaní schémy ovládania pomocou intuitívnej metódy je potrebné správne určiť typ ovládacieho kontaktu, to znamená trvanie jeho pôsobenia.

Zvážte príklad vývoja riadiacej schémy pomocou intuitívnej metódy s použitím typických schém.

Nech je potrebné vyvinúť poloautomatické zariadenie na ovládanie induktora a zariadenie na striekanie zariadenia určeného na ohrev produktu vysokofrekvenčnými prúdmi a jeho následné chladenie vodnými lúčmi. Doba ohrevu produktu v induktore je 12 s a doba chladenia je 8 h. Produkt je ručne inštalovaný v induktore.

Najprv rozoberieme činnosť poloautomatického zariadenia a určíme všetky výkonné a medziľahlé prvky. Pracovník manuálne nainštaluje produkt do induktora a stlačí tlačidlo štart.V tomto bode sa induktor zapne a začne sa zahrievanie produktu. Súčasne by sa malo zopnúť aj časové relé, berúc do úvahy čas ohrevu (12 s).

Toto časové relé (presnejšie jeho kontakty) vypína tlmivku a zapína postrekovač, ktorý dodáva vodu na chladenie. Zároveň musí byť zapnuté druhé relé na odpočítavanie času chladenia, teda na vypnutie postrekovača. Týmto spôsobom je potrebné ovládať štyri prvky: tlmivku, rozprašovacie zariadenie a dve časové relé.

Induktor sa zapína a vypína cez stýkač, preto je potrebné ho ovládať. Postrekovač je ovládaný solenoidovým ventilom.

Označme cievku (cievku) stýkača KM1, cievku solenoidového ventilu KM2 a cievky časového relé KT1 a K.T2. Máme teda dva ovládače: KM1 a KM2 a dva medzičlánky: KT1 a KT2.

Z vykonanej analýzy vyplýva, že najskôr by sa malo spustiť zahrievanie, to znamená, že cievka KM1 bude vybudená. Spúšťové tlačidlo SB (krátke pôsobenie) sa používa ako štartovací kontakt. Preto je použiteľná tretia alebo štvrtá typická schéma.

Nechajte tlmivku odpojiť od kontaktov časového relé KT1.1, čo sú v tomto prípade kontakty s dlhou činnosťou. Preto volíme tretiu typickú schému. Súčasne s navíjaním magnetického štartéra KM1 je potrebné zapnúť časové relé KT1, čo je veľmi jednoduché vykonať ich paralelným zapojením.

Zvážte fungovanie výsledného obvodu (obr. 4, a).

Ryža. 4.Riadiace obvody: a — tlmivka a relé pre čas ohrevu, b — zavlažovacie zariadenie a čas chladenia relé, c — inštalácia ako celok

Keď stlačíte štartovacie tlačidlo SB, cievka stýkača KM1 je pod napätím, to znamená, že sa začne zahrievanie produktu. Súčasne sa zopne cievka časového relé KT1 a začne odpočítavať čas ohrevu. Pomocou blokovacieho kontaktu KM1.1 bude napätie cievky KM1 udržiavané aj po uvoľnení spúšťacieho tlačidla SB, t.j. po otvorení jeho kontaktov.

Po uplynutí doby ohrevu bude fungovať časové relé KT1, jeho kontakt KT1.1 sa rozopne. To spôsobí, že sa cievka KM1 vypne (zahrievanie produktu sa skončí). Teraz by mal byť postrekovač zapnutý. Môže byť zapnutý časovým relé KT1 zopnutím kontaktu. Po zapnutí postrekovača sa vypne časové relé KT1. Preto bude uzatvárací kontakt KT1.1 krátkodobý kontakt. Preto opäť použijeme tretiu typickú schému.

Súčasne s postrekovačom je potrebné zopnúť časové relé KT2, ktoré odpočítava čas chladenia. Na tento účel použijeme použitú techniku ​​a zapojíme cievku časového relé KT2 paralelne s cievkou KM2. Tak dostaneme druhú schému riadenia (obr. 4, b). Kombináciou dvoch obvodov (obr. 4, a a b) dostaneme všeobecnú schému riadenia (obr. 4, c).

Uvažujme teraz fungovanie obvodu ako celku (obr. 4, c). Keď stlačíte štartovacie tlačidlo SB, cievky stýkača KM1 a časového relé KT1 sú pod napätím a výrobok sa začne zahrievať.Po 12 s sa zopne časové relé KT1 a jeho kontakty v obvode 1 sa rozopnú a v obvode 2 zopnú. Produkt začne chladnúť. Súčasne s cievkou KM2 elektromagnetického ventilu sa zopne časové relé K, ktoré bude odpočítavať čas chladenia. Keď sa kontakt KT2.1 (obvod 3) otvorí, ventil KM2 a časové relé KT2 sa vypnú a obvod sa vráti do pôvodnej polohy.

Výsledná schéma ovládania induktora a postrekovača bola vyvinutá pomocou intuitívnej metódy. Neexistuje však žiadny dôkaz, že táto schéma bude správna a optimálna. Otázku prevádzkyschopnosti obvodu je možné vyriešiť až po jeho výrobe a dôkladnom experimentálnom overení. To je práve najväčšia nevýhoda intuitívnej metódy. Uvedený nedostatok chýba v analytickej metóde. Analytická metóda na vývoj kontrolných schém bude diskutovaná v nasledujúcom článku.