En intuitiv metode til at designe kontrolskemaer

Intuitiv metode - en metode til at udvikle kontrolordninger baseret på erfaringerne fra forskellige designorganisationer med automatisering af forskellige mekanismer. Det er baseret på designerens tekniske intuition.

Kun én, der har absorberet al tidligere erfaring og har visse evner med hensyn til at udarbejde skemaer, som kan tænke abstrakt og ræsonnere logisk, kan perfekt mestre denne metode. På trods af dens kompleksitet bruger de fleste elektriske designere den intuitive metode i vid udstrækning.

Overvej for eksempel et forenklet kinematisk diagram af et skubbehåndtag (fig. 1). Når hjulet 5 roterer med uret, drejer armen 4 armen 1 om aksen O, hvorved skoen 3 med armen 2 tvinges til at forskydes. Ved yderligere drejning af hjulet 5 ændres grebets 1 bevægelsesretning, og skoen vender tilbage til sin oprindelige position, hvorefter motoren skal stoppe.

Ris. 1. Skematisk diagram af håndtagets skubbekontrol

Den betragtede mekanisme er en typisk repræsentant for en skubbeanordning.I den første cyklus er mekanismen tændt og kører. I den anden foranstaltning virker det ikke. Den cyklus, hvor mekanismen ikke virker, kaldes nul. Selvom skoen er fuldt frem- og tilbagegående (fremad og bagud), kan en ikke-vendbar elmotor bruges til fremdrift.

Styrekredsløbet for den elektriske motor med håndtagsstempel består af to dele (i fig. 1 er de adskilt af en stiplet linje): strømkredsløbet og styrekredsløbet.

Overvej formålet med elementerne i strømkredsløbet. Trefaset strøm tilføres til QS-kontakten, som afbryder strømforsyningen til elmotoren ved reparation eller beskadigelse af magnetstarteren. Derefter løber strømmen gennem afbryderen, hvis QF-udløsning er vist i diagrammet. Den er designet til at beskytte og afbryde strømforsyningen til drevet i tilfælde af kortslutningsstrømme. Hovedkontakterne på den magnetiske starter KM tænder eller slukker for viklingen af ​​den elektriske motor M.

Termiske relæer KK1 og KK2, hvis varmeelementer er vist i strømkredsløbene, er designet til at beskytte den elektriske motor mod langvarig overbelastning:

Kontrolskemaet fungerer som følger. Når du trykker på startknappen SB1, aktiveres spolen på den magnetiske starter KM, og derfor er kontakterne på forsyningskredsløbet til KM lukket, og elektrisk strøm kommer ind i motorviklingen. Motorrotoren drejes, og tromlen begynder at bevæge sig fremad. Samtidig bevæger den sig væk fra håndtaget på endestopkontakten SQ, og dens kontakter er lukkede.

Når startknappen SB1 slippes, og dens kontakter åbner, vil KM-spolen på den magnetiske starter modtage strøm gennem kontakterne på endestopkontakten SQ.Efter at have bevæget sig fremad og derefter bagud, vil stemplet trykke på håndtaget på endestopkontakten SQ, dets kontakter åbnes, og KM-spolen slukkes. Dette vil få KM-kontakterne i strømkredsløbet til at åbne og stoppe den elektriske motor.

Det betragtede kredsløb indeholder strøm- og kontrolkredsløb. Fremover vil kun kontrolordninger komme i betragtning.

Efter funktion, dvs. efter formål kan alle elementer, der er involveret i driften af ​​kredsløbet, opdeles i tre grupper: styrekontakter, mellemelementer og udøvende elementer.

Kontrolkontakter er de elementer, som kommandoer afgives med (kontrolknapper, kontakter, endestopkontakter, primære omformere, relækontakter osv.).

Selve navnet på de mellemliggende elementer indikerer, at de indtager en mellemposition mellem kontrol- og udøvende elementer. I relækontaktkredsløb omfatter de tidsrelæer og mellemrelæer, og i berøringsfrie kredsløb — logiske porte.

Eksekutive elementer er udøvende mekanismer. Men når man udvikler styrekredsløb, bruges selve drivmekanismerne (elektriske motorer eller varmeelementer), men de enheder, der inkluderer dem, dvs. magnetiske startere, kontaktorer mv.

Alle styrekontakter er i henhold til deres funktionsprincip opdelt i fem typer: start kontakt med kort handling (PC), start kontakt med lang handling (PD), stop kontakt med kort handling (OK), stop kontakt med lang handling (OD) ), start-stop-kontakt (software). Disse kontakter kaldes de vigtigste.

Cyklogrammer over driften af ​​alle typiske kontakter i styringen af ​​cykliske mekanismer er vist i fig. 2.

Ris. 2.Cyklogram af kontrolkontakter

Hver af de fem kontakter begynder at arbejde (lukker) og slutter (åbner) på bestemte tidspunkter. Så startkontakterne starter deres arbejde sammen med begyndelsen af ​​arbejdsslaget, men YAK-kontakten holder op med at fungere under arbejdsslaget, OD - under pausen, det vil sige, at de kun adskiller sig fra hinanden i de øjeblikke, de slukker ( åbning).

Stopkontakter, som i modsætning til startkontakter holder op med at virke samtidig med afslutningen af ​​arbejdsslaget, adskiller sig i inklusionsmomenterne (lukningen). Stopkontakten OK starter sin drift under arbejdsslaget, og kontakten OD - under pausen. Kun softwarens kontakt starter sit arbejde sammen med begyndelsen af ​​arbejdsforløbet og slutter med dets afslutning.

Ved hjælp af de betragtede fem hovedkontakter er det muligt at opnå fire skemaer til styring af eksekutive og mellemliggende elementer, som kaldes typiske skemaer (fig. 3).

Ris. 3. Typiske kontrolordninger for executive- og mellemkredsløb

Det første typiske kredsløb (fig. 3, a) har kun én softwarekontrolkontakt. Hvis den er lukket, løber der elektrisk strøm gennem aktuator X, og hvis den er åben, løber der ingen strøm. PO-kontakten har sin egen betydning, og alle andre kontakter skal bruges i par (start og stop).

Det andet typiske kredsløb har to styrekontakter med kontinuerlig virkning: PD og OD (fig. 3, b).

Det tredje typiske kredsløb består af computerens startkontakt og stopkontakten OD, ud over styrekontakterne bør dette kredsløb omfatte en blokeringskontakt x, hvorigennem aktuatoren X vil fortsætte med at modtage strøm efter startkontakten af computeren åbnes (fig. 3, c).

Den fjerde typiske ordning er baseret på to kortvarige kontakter: start en computer og stop OK, forbundet parallelt (fig. 3, d).

De givne fire typiske skemaer tillader (som fra terninger) at sammensætte komplekse parallel-serielle skemaer til styring af kontakter. Så f.eks. er det overvejede håndtagskontrolskema (se fig. 1) baseret på det fjerde typiske skema. Den bruger trykknapper SB1 som korttidsstartkontakt og SQ-endestopkontakt som korttidsstopkontakt.

Når du udarbejder et kontrolskema ved hjælp af en intuitiv metode, er det nødvendigt at bestemme typen af ​​kontrolkontakt korrekt, det vil sige varigheden af ​​dens handling.

Overvej et eksempel på udvikling af et kontrolskema ved hjælp af en intuitiv metode ved hjælp af typiske skemaer.

Lad det være nødvendigt at udvikle en halvautomatisk enhed til styring af en induktor og en enhed til sprøjtning af en installation designet til at opvarme et produkt med højfrekvente strømme og derefter afkøle det med vandstråler. Produktopvarmningstiden i induktoren er 12 s, og køletiden er 8 h. Produktet monteres manuelt i induktoren.

Først vil vi analysere driften af ​​den semi-automatiske enhed og bestemme alle udøvende og mellemliggende elementer. Arbejderen installerer manuelt produktet i induktoren og trykker på startknappen.På dette tidspunkt tændes induktoren, og opvarmningen af ​​produktet begynder. Samtidig skal tidsrelæet også tænde under hensyntagen til opvarmningstiden (12 s).

Dette tidsrelæ (mere præcist, dets kontakter) slukker induktoren og tænder for sprinkleren, som leverer vand til afkøling. Samtidig skal et andet relæ tændes for at tælle nedkølingstiden, det vil sige for at slukke for sprøjten. På denne måde er det nødvendigt at styre fire elementer: en induktor, en sprøjteanordning og to tidsrelæer.

Induktoren tændes og slukkes via en kontaktor, hvorfor det er nødvendigt at styre sidstnævnte. Sprøjten styres af en magnetventil.

Lad os betegne spolen (spolen) af kontaktoren KM1, spolen til magnetventilen KM2 og spolerne til henholdsvis tidsrelæet KT1 og K.T2. Vi har således to aktuatorer: KM1 og KM2 og to mellemelementer: KT1 og KT2.

Af den udførte analyse følger det, at opvarmningen skal starte først, det vil sige, at spolen KM1 vil blive exciteret. SB-udløserknappen (kort handling) bruges som startkontakt. Således er enten den tredje eller fjerde typiske ordning gældende.

Lad induktoren afbrydes fra kontakterne på tidsrelæet KT1.1, som i dette tilfælde er langtidsvirkende kontakter. Derfor vælger vi den tredje typiske ordning. Samtidig med viklingen af ​​den magnetiske starter KM1 er det nødvendigt at tænde for tidsrelæet KT1, hvilket er meget nemt at gøre ved at forbinde dem parallelt.

Overvej driften af ​​det resulterende kredsløb (fig. 4, a).

Ris. 4.Styrekredsløb: a — induktor og relæ for opvarmningstid, b — sprinkleranordning og relækøletid, c — installation som helhed

Når du trykker på startknappen SB, aktiveres spolen på kontaktoren KM1, det vil sige, at opvarmningen af ​​produktet begynder. Samtidig aktiveres spolen til tidsrelæet KT1 og begynder at tælle opvarmningstiden ned. Ved hjælp af spærrekontakten KM1.1 vil spændingen af ​​spolen KM1 blive opretholdt, selv efter at udløserknappen SB slippes, dvs. efter at have åbnet dens kontakter.

Efter opvarmningstiden er udløbet, vil tidsrelæet KT1 virke, dets kontakt KT1.1 åbner. Dette vil få KM1-spolen til at slukke (opvarmning af produktet afsluttes). Sprøjten skal nu være tændt. Den kan tændes af tidsrelæet KT1 ved at lukke kontakten. Når sprøjten er tændt, slukkes tidsrelæet KT1. Derfor vil den afsluttende kontakt KT1.1 være en kortvarig kontakt. Derfor vil vi igen bruge den tredje typiske ordning.

Samtidig med sprøjten er det nødvendigt at tænde for tidsrelæet KT2, som tæller nedkølingstiden. Til dette formål vil vi bruge den anvendte teknik og forbinde spolen på tidsrelæet KT2 parallelt med spolen KM2. Således får vi det andet kontrolskema (fig. 4, b). Ved at kombinere de to kredsløb (fig. 4, a og b), får vi et generelt kontrolskema (fig. 4, c).

Lad os nu overveje driften af ​​kredsløbet som helhed (fig. 4, c). Når du trykker på SB-startknappen, aktiveres spolerne på kontaktoren KM1 og tidsrelæet KT1, og produktet begynder at varme op.Efter 12 s vil tidsrelæet KT1 fungere, og dets kontakter i kreds 1 vil åbne og i kreds 2 vil lukke. Produktet begynder at køle af. Samtidig med magnetventilens spole KM2 vil tidsrelæet K blive aktiveret T2, idet køletiden tælles ned Når kontakten KT2.1 (kreds 3) åbner, slukkes ventilen KM2 og tidsrelæet KT2, og kredsløbet vender tilbage til sin oprindelige position.

Det resulterende induktor- og sprinklerstyringssystem blev udviklet ved hjælp af en intuitiv metode. Der er dog intet bevis for, at denne ordning vil være korrekt og optimal. Spørgsmålet om kredsløbets funktionalitet kan kun løses efter dets produktion og omhyggelig eksperimentel verifikation. Dette er netop den største ulempe ved den intuitive metode. Den bemærkede mangel er fraværende i den analytiske metode. Den analytiske metode til udvikling af kontrolordninger vil blive diskuteret i den næste artikel.