Một phương pháp trực quan để thiết kế sơ đồ điều khiển

Phương pháp trực quan — một phương pháp phát triển các sơ đồ điều khiển dựa trên kinh nghiệm thu được trong các tổ chức thiết kế khác nhau trong việc tự động hóa các cơ chế khác nhau. Nó dựa trên trực giác kỹ thuật của nhà thiết kế.

Chỉ những người đã tiếp thu tất cả kinh nghiệm trước đó và có những khả năng nhất định về việc vạch ra các sơ đồ, người có thể suy nghĩ trừu tượng và suy luận logic, mới có thể thành thạo phương pháp này một cách hoàn hảo. Bất chấp sự phức tạp của nó, hầu hết các nhà thiết kế điện đều sử dụng phương pháp trực quan một cách rộng rãi.

Ví dụ, hãy xem xét sơ đồ động học đơn giản hóa của cần đẩy (Hình 1). Khi bánh xe 5 quay theo chiều kim đồng hồ, cần số 4 sẽ quay cần số 1 quanh trục O, do đó buộc bánh răng 3 dịch chuyển với cần số 2. Khi bánh xe 5 quay thêm, hướng chuyển động của cần 1 thay đổi và guốc trở về vị trí ban đầu, sau đó động cơ phải dừng.

Cơm. 1. Sơ đồ điều khiển cần gạt

Cơ chế được xem xét là một đại diện điển hình của thiết bị đẩy.Trong chu kỳ đầu tiên, cơ chế được bật và chạy. Trong biện pháp thứ hai, nó không hoạt động. Chu kỳ mà cơ chế không hoạt động được gọi là số không. Mặc dù giày hoàn toàn chuyển động qua lại (tiến và lùi), một động cơ điện không đảo chiều có thể được sử dụng để đẩy.

Mạch điều khiển của động cơ điện piston đòn bẩy bao gồm hai phần (trong Hình 1, chúng được phân tách bằng một đường chấm): mạch nguồn và mạch điều khiển.

Xem xét mục đích của các phần tử của mạch điện. Dòng điện ba pha được cung cấp cho công tắc QS, công tắc này sẽ cắt nguồn điện cho động cơ điện trong trường hợp sửa chữa hoặc làm hỏng bộ khởi động từ. Sau đó, dòng điện chạy qua bộ ngắt mạch có bộ nhả QF được hiển thị trong sơ đồ. Nó được thiết kế để bảo vệ và ngắt nguồn điện cung cấp cho biến tần trong trường hợp có dòng điện ngắn mạch. Các tiếp điểm chính của bộ khởi động từ KM bật hoặc tắt cuộn dây của động cơ điện M.

Rơle nhiệt KK1 và KK2, các bộ phận làm nóng được hiển thị trong mạch nguồn, được thiết kế để bảo vệ động cơ điện khỏi tình trạng quá tải kéo dài:

Sơ đồ điều khiển hoạt động như sau. Khi bạn nhấn nút khởi động SB1, cuộn dây của bộ khởi động từ KM được cấp điện và do đó các tiếp điểm của mạch cung cấp KM được đóng lại và dòng điện đi vào cuộn dây của động cơ. Rôto động cơ được quay và trống bắt đầu di chuyển về phía trước. Đồng thời, nó di chuyển ra khỏi cần của công tắc giới hạn SQ và các tiếp điểm của nó được đóng lại.

Khi nhả nút khởi động SB1 và ​​các tiếp điểm của nó mở ra, cuộn dây KM của bộ khởi động từ sẽ nhận điện thông qua các tiếp điểm của công tắc hành trình SQ.Sau khi di chuyển tiến rồi lùi, pít-tông sẽ nhấn cần của công tắc hành trình SQ, các tiếp điểm của nó sẽ mở ra và cuộn dây KM sẽ tắt. Điều này sẽ làm cho các tiếp điểm KM trong mạch điện mở ra và dừng động cơ điện.

Mạch được xem xét chứa các mạch nguồn và điều khiển. Trong tương lai, chỉ các kế hoạch kiểm soát sẽ được xem xét.

Theo chức năng, tức là theo mục đích, tất cả các phần tử liên quan đến hoạt động của mạch có thể được chia thành ba nhóm: tiếp điểm điều khiển, phần tử trung gian và phần tử điều hành.

Các tiếp điểm điều khiển là các phần tử mà các lệnh được ban hành (nút điều khiển, công tắc, công tắc giới hạn, bộ chuyển đổi sơ cấp, tiếp điểm rơle, v.v.).

Chính tên của các phần tử trung gian chỉ ra rằng chúng chiếm vị trí trung gian giữa các phần tử điều khiển và điều hành. Trong mạch tiếp điểm, chúng bao gồm rơle thời gian và rơle trung gian, và trong mạch không tiếp điểm — cổng logic.

Yếu tố chấp hành là cơ chế chấp hành. Tuy nhiên, khi phát triển các mạch điều khiển, bản thân các cơ chế truyền động (động cơ điện hoặc bộ phận làm nóng) không được sử dụng mà sử dụng các thiết bị bao gồm chúng, tức là. bộ khởi động từ, công tắc tơ, v.v.

Tất cả các tiếp điểm điều khiển, theo nguyên tắc chức năng của chúng, được chia thành năm loại: bắt đầu tiếp xúc với hành động ngắn (PC), bắt đầu tiếp xúc với hành động dài (PD), dừng tiếp xúc với hành động ngắn (OK), dừng tiếp xúc với hành động dài (OD) ), tiếp điểm start-stop (phần mềm). Những liên hệ này được gọi là những liên hệ chính.

Biểu đồ hoạt động của tất cả các tiếp điểm điển hình trong việc điều khiển các cơ chế tuần hoàn được thể hiện trong hình. 2.

Cơm. 2.Cyclogram của các tiếp điểm điều khiển

Mỗi trong số năm liên hệ bắt đầu hoạt động (đóng) và kết thúc (mở) vào những thời điểm cụ thể. Vì vậy, các tiếp điểm khởi động bắt đầu công việc của chúng khi bắt đầu hành trình làm việc, nhưng tiếp điểm YAK ngừng hoạt động trong hành trình làm việc, OD — trong thời gian tạm dừng, nghĩa là chúng chỉ khác nhau ở thời điểm tắt ( khai trương).

Các tiếp điểm dừng, không giống như các tiếp điểm bắt đầu, ngừng hoạt động cùng lúc với thời điểm kết thúc hành trình làm việc, khác nhau ở thời điểm đưa vào (đóng). Tiếp điểm dừng OK bắt đầu hoạt động trong quá trình làm việc và tiếp điểm OD - trong thời gian tạm dừng. Chỉ liên hệ của phần mềm bắt đầu hoạt động cùng với việc bắt đầu quá trình làm việc và kết thúc khi kết thúc.

Với sự trợ giúp của năm liên hệ chính được xem xét, có thể có được bốn sơ đồ kiểm soát các yếu tố điều hành và trung gian, được gọi là sơ đồ điển hình (Hình 3).

Cơm. 3. Sơ đồ điều khiển điển hình cho mạch chấp hành và mạch trung gian

Mạch điển hình đầu tiên (Hình 3, a) chỉ có một tiếp điểm điều khiển phần mềm. Nếu nó đóng, thì dòng điện chạy qua bộ truyền động X, và nếu nó mở, thì không có dòng điện chạy qua. Tiếp điểm PO có ý nghĩa riêng và tất cả các tiếp điểm khác phải được sử dụng theo cặp (bắt đầu và dừng).

Mạch điển hình thứ hai có hai tiếp điểm điều khiển hoạt động liên tục: PD và OD (Hình 3, b).

Mạch điển hình thứ ba bao gồm tiếp điểm khởi động của máy tính và tiếp điểm dừng OD, ngoài các tiếp điểm điều khiển, mạch này phải bao gồm tiếp điểm chặn x, qua đó bộ truyền động X sẽ tiếp tục nhận điện sau tiếp điểm khởi động của máy tính. máy tính được mở (Hình 3, c).

Sơ đồ điển hình thứ tư dựa trên hai liên hệ ngắn hạn: khởi động máy tính và dừng OK, được kết nối song song (Hình 3, d).

Bốn sơ đồ điển hình đã cho cho phép (như thể từ các khối lập phương) tạo ra các sơ đồ nối tiếp song song phức tạp để điều khiển các tiếp điểm. Vì vậy, ví dụ, sơ đồ điều khiển đòn bẩy đang được xem xét (xem Hình 1) dựa trên sơ đồ điển hình thứ tư. Nó sử dụng các nút ấn SB1 làm tiếp điểm khởi động ngắn hạn và công tắc giới hạn SQ làm tiếp điểm dừng ngắn hạn.

Khi vẽ sơ đồ điều khiển bằng phương pháp trực quan, cần xác định chính xác loại tiếp điểm điều khiển, tức là thời lượng tác dụng của nó.

Hãy xem xét một ví dụ về việc phát triển sơ đồ điều khiển bằng phương pháp trực quan bằng cách sử dụng các sơ đồ điển hình.

Cần phải phát triển một thiết bị bán tự động để điều khiển cuộn cảm và thiết bị phun một hệ thống lắp đặt được thiết kế để làm nóng sản phẩm bằng dòng điện tần số cao và sau đó làm mát sản phẩm bằng vòi phun nước. Thời gian làm nóng sản phẩm trong cuộn cảm là 12 giây và thời gian làm mát là 8 giờ Sản phẩm được lắp đặt thủ công trong cuộn cảm.

Đầu tiên, chúng tôi sẽ phân tích hoạt động của thiết bị bán tự động và xác định tất cả các yếu tố điều hành và trung gian. Người thợ tự lắp sản phẩm vào cuộn cảm và bấm nút khởi động.Tại thời điểm này, cuộn cảm được bật và quá trình gia nhiệt của sản phẩm bắt đầu. Đồng thời, rơle thời gian cũng nên bật, có tính đến thời gian gia nhiệt (12 giây).

Rơle thời gian này (chính xác hơn là các tiếp điểm của nó) tắt cuộn cảm và bật vòi phun nước cung cấp nước để làm mát. Đồng thời, phải bật rơle thứ hai để đếm ngược thời gian làm mát, tức là tắt máy phun. Theo cách này, cần điều khiển bốn yếu tố: cuộn cảm, thiết bị phun và hai rơle thời gian.

Cuộn cảm được bật và tắt thông qua một công tắc tơ, đó là lý do tại sao cần phải điều khiển cuộn cảm sau. Máy phun được điều khiển bằng van điện từ.

Hãy chỉ định cuộn dây (cuộn dây) của công tắc tơ KM1, cuộn dây của van điện từ KM2 và cuộn dây của rơle thời gian KT1 và K.T2 tương ứng. Như vậy, chúng ta có hai bộ truyền động: KM1 và KM2 và hai phần tử trung gian: KT1 và KT2.

Từ quá trình phân tích được thực hiện, có thể thấy rằng quá trình gia nhiệt sẽ bắt đầu trước, nghĩa là cuộn dây KM1 sẽ được kích thích. Nút kích hoạt SB (hành động ngắn) được sử dụng làm tiếp điểm khởi động. Do đó, sơ đồ điển hình thứ ba hoặc thứ tư đều có thể áp dụng được.

Hãy ngắt kết nối cuộn cảm khỏi các tiếp điểm của rơle thời gian KT1.1, trong trường hợp này là các tiếp điểm tác động dài. Do đó, chúng tôi chọn sơ đồ tiêu biểu thứ ba. Đồng thời với cuộn dây của bộ khởi động từ KM1, cần bật rơle thời gian KT1, điều này rất dễ thực hiện bằng cách kết nối chúng song song.

Xem xét hoạt động của mạch kết quả (Hình 4, a).

Cơm. 4.Mạch điều khiển: a — cuộn cảm và rơle cho thời gian gia nhiệt, b — thiết bị phun nước và thời gian làm mát rơle, c — toàn bộ quá trình lắp đặt

Khi bạn nhấn nút khởi động SB, cuộn dây của công tắc tơ KM1 được cấp điện, tức là quá trình gia nhiệt của sản phẩm bắt đầu. Đồng thời, cuộn dây của rơle thời gian KT1 được cấp điện và bắt đầu đếm ngược thời gian làm nóng. Với sự trợ giúp của tiếp điểm chặn KM1.1, điện áp của cuộn dây KM1 sẽ được duy trì ngay cả sau khi nhả nút kích hoạt SB, tức là. sau khi mở danh bạ của nó.

Sau khi hết thời gian làm nóng, rơle thời gian KT1 sẽ hoạt động, tiếp điểm KT1.1 của nó sẽ mở. Điều này sẽ khiến cuộn dây KM1 tắt (quá trình gia nhiệt của sản phẩm sẽ kết thúc). Máy phun bây giờ sẽ được bật. Nó có thể được bật bằng rơle thời gian KT1 bằng cách đóng tiếp điểm. Khi bật máy phun, rơle thời gian KT1 sẽ tắt. Do đó, tiếp điểm đóng KT1.1 sẽ là tiếp điểm ngắn hạn. Do đó, chúng tôi sẽ lại sử dụng lược đồ điển hình thứ ba.

Đồng thời với máy phun, cần bật rơle thời gian KT2, đếm ngược thời gian làm mát. Với mục đích này, chúng tôi sẽ sử dụng kỹ thuật được áp dụng và kết nối cuộn dây của rơle thời gian KT2 song song với cuộn dây KM2. Do đó, chúng ta có sơ đồ điều khiển thứ hai (Hình 4, b). Kết hợp hai mạch (Hình 4, a và b), chúng ta có sơ đồ điều khiển chung (Hình 4, c).

Bây giờ chúng ta hãy xem xét toàn bộ hoạt động của mạch (Hình 4, c). Khi bạn nhấn nút khởi động SB, các cuộn dây của công tắc tơ KM1 và rơle thời gian KT1 được cấp điện và sản phẩm bắt đầu nóng lên.Sau 12 giây, rơle thời gian KT1 sẽ hoạt động và các tiếp điểm của nó trong mạch 1 sẽ mở và trong mạch 2 sẽ đóng. Sản phẩm sẽ bắt đầu nguội. Đồng thời với cuộn dây KM2 của van điện từ, rơle thời gian K sẽ được cấp điện cho T2, đếm ngược thời gian làm lạnh, khi tiếp điểm KT2.1 (mạch 3) mở thì van KM2 và rơle thời gian KT2 sẽ tắt, đồng thời mạch trở về vị trí ban đầu.

Kết quả sơ đồ điều khiển cuộn cảm và vòi phun nước được phát triển bằng phương pháp trực quan. Tuy nhiên, không có bằng chứng cho thấy kế hoạch này sẽ đúng và tối ưu. Câu hỏi về khả năng hoạt động của mạch chỉ có thể được giải quyết sau khi sản xuất và kiểm tra thử nghiệm cẩn thận. Đây chính xác là nhược điểm lớn nhất của phương pháp trực quan. Thiếu sót được lưu ý là không có trong phương pháp phân tích. Phương pháp phân tích để phát triển các sơ đồ điều khiển sẽ được thảo luận trong bài viết tiếp theo.