Un mètode intuïtiu per dissenyar esquemes de control
Mètode intuïtiu: un mètode per desenvolupar esquemes de control basat en l'experiència adquirida en diverses organitzacions de disseny en l'automatització de diversos mecanismes. Es basa en la intuïció d'enginyeria del dissenyador.
Només aquell que ha absorbit tota l'experiència prèvia i té certes habilitats pel que fa a l'elaboració d'esquemes, que pot pensar de manera abstracta i raonar lògicament, pot dominar perfectament aquest mètode. Malgrat la seva complexitat, la majoria dels dissenyadors elèctrics utilitzen àmpliament el mètode intuïtiu.
Per exemple, considereu un diagrama cinemàtic simplificat d'una palanca d'empenta (Fig. 1). Quan la roda 5 gira en el sentit de les agulles del rellotge, la palanca 4 fa girar la palanca 1 al voltant de l'eix O, forçant així la sabata 3 amb la palanca 2 a traslladar-se. Amb una rotació addicional de la roda 5, la direcció del moviment de la palanca 1 canvia i la sabata torna a la seva posició original, després de la qual el motor s'ha d'aturar.
Arròs. 1. Esquema del control de la palanca de l'empenta
El mecanisme considerat és un representant típic d'un dispositiu d'empenta.En el primer cicle, el mecanisme està en marxa i funciona. En la segona mesura no funciona. El cicle en què el mecanisme no funciona s'anomena zero. Tot i que la sabata és totalment alterna (cap endavant i cap enrere), es pot utilitzar un motor elèctric no reversible per a la propulsió.
El circuit de control del motor elèctric de palanca-pistó consta de dues parts (a la figura 1 estan separades per una línia de punts): el circuit de potència i el circuit de control.
Considereu la finalitat dels elements del circuit de potència. El corrent trifàsic es subministra a l'interruptor QS, que talla l'alimentació del motor elèctric en cas de reparació o dany a l'arrencada magnètica. Aleshores, el corrent flueix a través de l'interruptor, l'alliberament QF del qual es mostra al diagrama. Està dissenyat per protegir i desconnectar la font d'alimentació del variador en cas de corrents de curtcircuit. Els contactes principals de l'arrencada magnètica KM encenen o apaguen el bobinatge del motor elèctric M.
Els relés tèrmics KK1 i KK2, els elements de calefacció dels quals es mostren als circuits de potència, estan dissenyats per protegir el motor elèctric de sobrecàrregues prolongades:
L'esquema de control funciona de la següent manera. Quan premeu el botó d'arrencada SB1, la bobina de l'arrencada magnètica KM s'activa i, per tant, els contactes del circuit d'alimentació de KM es tanquen i el corrent elèctric entra al bobinat del motor. El rotor del motor gira i el tambor comença a avançar. Al mateix temps, s'allunya de la palanca de l'interruptor SQ i els seus contactes es tanquen.
Quan es deixa anar el botó d'arrencada SB1 i els seus contactes s'obren, la bobina KM de l'arrencada magnètica rebrà energia a través dels contactes de l'interruptor de límit SQ.Després d'avançar i després cap enrere, el pistó pressionarà la palanca de l'interruptor SQ, els seus contactes s'obriran i la bobina de KM s'apagarà. Això farà que els contactes KM del circuit d'alimentació s'obrin i s'aturi el motor elèctric.
El circuit considerat conté circuits de potència i de control. En el futur, només es tindran en compte els esquemes de control.
Per funció, és a dir. per finalitat, tots els elements que intervenen en el funcionament del circuit es poden dividir en tres grups: contactes de control, elements intermedis i elements executius.
Els contactes de control són els elements amb els quals s'emeten ordres (botons de control, interruptors, interruptors de final de carrera, convertidors primaris, contactes de relé, etc.).
El mateix nom dels elements intermedis indica que ocupen una posició intermèdia entre els elements de control i executius. En els circuits de relé de contacte, inclouen relés de temps i relés intermedis, i en circuits sense contacte: portes lògiques.
Els elements executius són mecanismes executius. Tanmateix, quan es desenvolupen circuits de control, no s'utilitzen els propis mecanismes d'accionament (motors elèctrics o elements de calefacció), sinó els dispositius que els inclouen, és a dir. arrencadors magnètics, contactors, etc.
Tots els contactes de control, segons el seu principi funcional, es divideixen en cinc tipus: inici de contacte amb acció curta (PC), inici de contacte amb acció llarga (PD), aturada de contacte amb acció curta (OK), aturada de contacte amb acció llarga (OD). ), contacte start-stop (programari). Aquests contactes s'anomenen els principals.
A la fig. 2.
Arròs. 2.Ciclograma de contactes de control
Cadascun dels cinc contactes comença a funcionar (es tanca) i acaba (obre) en moments concrets. Per tant, els contactes d'inici comencen el seu treball juntament amb l'inici de la carrera de treball, però el contacte YAK deixa de funcionar durant la carrera de treball, OD, durant la pausa, és a dir, es diferencien entre si només en els moments d'apagat ( obertura).
Els contactes de parada, que, a diferència dels contactes d'arrencada, deixen de funcionar al mateix temps que el final de la carrera de treball, es diferencien en els moments d'inclusió (tancament). El contacte d'aturada OK comença el seu funcionament durant la carrera de treball, i el contacte OD - durant la pausa. Només el contacte del programari comença el seu treball juntament amb l'inici del curs de treball i acaba amb el seu final.
Amb l'ajuda dels cinc contactes principals considerats, és possible obtenir quatre esquemes de control d'elements executius i intermedis, que s'anomenen esquemes típics (Fig. 3).
Arròs. 3. Esquemes de control típics de circuits executius i intermedis
El primer circuit típic (Fig. 3, a) només té un contacte de control de programari. Si està tancat, aleshores circula corrent elèctric a través de l'actuador X, i si està obert, no passa corrent. El contacte PO té el seu propi significat i tots els altres contactes s'han d'utilitzar per parelles (inici i aturada).
El segon circuit típic té dos contactes de control amb acció contínua: PD i OD (Fig. 3, b).
El tercer circuit típic consisteix en el contacte d'arrencada de l'ordinador i el contacte de parada OD, a més dels contactes de control, aquest circuit hauria d'incloure un contacte de bloqueig x, a través del qual l'actuador X continuarà rebent potència després del contacte d'arrencada del s'obre l'ordinador (Fig. 3, c).
El quart esquema típic es basa en dos contactes a curt termini: engegar un ordinador i parar OK, connectats en paral·lel (Fig. 3, d).
Els quatre esquemes típics donats permeten (com si fossin de cubs) compondre esquemes complexos en sèrie paral·lel per controlar els contactes. Així, per exemple, l'esquema de control de palanca que s'està considerant (vegeu la figura 1) es basa en el quart esquema típic. Utilitza els polsadors SB1 com a contacte d'arrencada a curt termini i l'interruptor de límit SQ com a contacte de parada a curt termini.
Quan s'elabora un esquema de control mitjançant un mètode intuïtiu, cal determinar correctament el tipus de contacte de control, és a dir, la durada de la seva acció.
Penseu en un exemple de desenvolupament d'un esquema de control mitjançant un mètode intuïtiu utilitzant esquemes típics.
Caldrà desenvolupar un dispositiu semiautomàtic de control d'un inductor i un dispositiu de polvorització d'una instal·lació destinada a escalfar un producte amb corrents d'alta freqüència i després refredar-lo amb raigs d'aigua. El temps d'escalfament del producte a l'inductor és de 12 s i el temps de refredament és de 8 h. El producte s'instal·la manualment a l'inductor.
En primer lloc, analitzarem el funcionament del dispositiu semiautomàtic i determinarem tots els elements executius i intermedis. El treballador instal·la manualment el producte a l'inductor i prem el botó d'inici.En aquest punt, l'inductor s'encén i comença l'escalfament del producte. Al mateix temps, el relé de temps també s'ha d'encendre, tenint en compte el temps de calefacció (12 s).
Aquest relé de temps (més precisament, els seus contactes) apaga l'inductor i encén l'aspersor, que subministra aigua per a la refrigeració. Al mateix temps, s'ha d'activar un segon relé per comptar enrere el temps de refredament, és a dir, per apagar el polvoritzador. D'aquesta manera, cal controlar quatre elements: un inductor, un dispositiu de polvorització i dos relés de temps.
L'inductor s'encén i s'apaga mitjançant un contactor, per això cal controlar aquest últim. El polvoritzador està controlat per una vàlvula solenoide.
Designem la bobina (bobina) del contactor KM1, la bobina de la vàlvula solenoide KM2 i les bobines del relé de temps KT1 i K.T2, respectivament. Així, tenim dos actuadors: KM1 i KM2 i dos elements intermedis: KT1 i KT2.
De l'anàlisi realitzada es desprèn que primer s'ha de començar l'escalfament, és a dir, la bobina KM1 s'excitarà. El botó d'activació SB (acció curta) s'utilitza com a contacte d'inici. Per tant, s'aplica el tercer o el quart esquema típic.
Desconnecteu l'inductor dels contactes del relé de temps KT1.1, que en aquest cas són contactes de llarga durada. Per tant, escollim el tercer esquema típic. Simultàniament a l'enrotllament de l'arrencada magnètica KM1, cal encendre el relé de temps KT1, que és molt fàcil de fer connectant-los en paral·lel.
Considereu el funcionament del circuit resultant (Fig. 4, a).
Arròs. 4.Circuits de control: a — inductor i relé per al temps d'escalfament, b — dispositiu d'aspersió i temps de refredament del relé, c — instal·lació en conjunt
Quan premeu el botó d'arrencada SB, la bobina del contactor KM1 s'activa, és a dir, comença l'escalfament del producte. Al mateix temps, la bobina del relé de temps KT1 s'activa i comença a comptar enrere el temps d'escalfament. Amb l'ajuda del contacte de bloqueig KM1.1, la tensió de la bobina KM1 es mantindrà fins i tot després de deixar anar el botó d'activació SB, és a dir. després d'obrir els seus contactes.
Un cop transcorregut el temps de calefacció, el relé de temps KT1 funcionarà, el seu contacte KT1.1 s'obrirà. Això farà que la bobina KM1 s'apagui (s'acabarà l'escalfament del producte). Ara s'ha d'encendre el polvoritzador. Es pot activar mitjançant el relé de temps KT1 tancant el contacte. Quan el polvoritzador està encès, el relé de temps KT1 s'apaga. Per tant, el contacte de tancament KT1.1 serà un contacte a curt termini. Per tant, tornarem a utilitzar el tercer esquema típic.
Simultàniament amb el polvoritzador, cal encendre el relé de temps KT2, que compta enrere el temps de refredament. Per a això, utilitzarem la tècnica aplicada i connectarem la bobina del relé de temps KT2 en paral·lel amb la bobina KM2. Així obtenim el segon esquema de control (Fig. 4, b). Combinant els dos circuits (Fig. 4, a i b), obtenim un esquema de control general (Fig. 4, c).
Considerem ara el funcionament del circuit en el seu conjunt (Fig. 4, c). Quan premeu el botó d'inici SB, les bobines del contactor KM1 i el relé de temps KT1 s'activen i el producte comença a escalfar-se.Després de 12 s, el relé de temps KT1 funcionarà i els seus contactes del circuit 1 s'obriran i del circuit 2 es tancaran. El producte començarà a refredar-se. Simultàniament a la bobina KM2 de l'electrovàlvula, el relé de temps K s'activarà T2, comptant enrere el temps de refrigeració. Quan s'obre el contacte KT2.1 (circuit 3), la vàlvula KM2 i el relé de temps KT2 s'apagaran, i el circuit torna a la seva posició original.
L'esquema de control de l'inductor i els ruixadors resultant es va desenvolupar mitjançant un mètode intuïtiu. Tanmateix, no hi ha proves que aquest esquema sigui correcte i òptim. La qüestió de l'operabilitat del circuit només es pot resoldre després de la seva producció i una acurada verificació experimental. Aquest és precisament el major inconvenient del mètode intuïtiu. La mancança assenyalada està absent en el mètode analític. El mètode analític per desenvolupar esquemes de control es discutirà al següent article.