Un metodo intuitivo per la progettazione di schemi di controllo

Metodo intuitivo: un metodo per sviluppare schemi di controllo basati sull'esperienza acquisita in varie organizzazioni di progettazione nell'automazione di vari meccanismi. Si basa sull'intuizione ingegneristica del progettista.

Solo chi ha assorbito tutta l'esperienza precedente e ha determinate capacità in termini di elaborazione di schemi, che può pensare in modo astratto e ragionare in modo logico, può padroneggiare perfettamente questo metodo. Nonostante la sua complessità, la maggior parte dei progettisti elettrici utilizza ampiamente il metodo intuitivo.

Ad esempio, si consideri un diagramma cinematico semplificato di una leva di spinta (Fig. 1). Quando la ruota 5 ruota in senso orario, la leva 4 fa ruotare la leva 1 attorno all'asse O, costringendo così la scarpa 3 con la leva 2 a traslare. Con un'ulteriore rotazione della ruota 5, la direzione di movimento della leva 1 cambia e la scarpa ritorna nella sua posizione originale, dopodiché il motore deve spegnersi.

Riso. 1. Diagramma schematico del comando dello spintore a leva

Il meccanismo considerato è un tipico rappresentante di un dispositivo di spinta.Nel primo ciclo, il meccanismo è attivo e funzionante. Nella seconda battuta non funziona. Il ciclo in cui il meccanismo non funziona si chiama zero. Sebbene la scarpa sia completamente alternativa (avanti e indietro), per la propulsione può essere utilizzato un motore elettrico non reversibile.

Il circuito di controllo del motore elettrico a pistone a leva è costituito da due parti (in Fig. 1 sono separate da una linea tratteggiata): il circuito di potenza e il circuito di controllo.

Considera lo scopo degli elementi del circuito di alimentazione. La corrente trifase viene fornita all'interruttore QS, che interrompe l'alimentazione al motore elettrico in caso di riparazione o danneggiamento dell'avviatore magnetico. Quindi la corrente scorre attraverso l'interruttore il cui rilascio QF è mostrato nel diagramma. È progettato per proteggere e disconnettere l'alimentazione al drive in caso di correnti di corto circuito. I contatti principali dell'avviatore magnetico KM accendono o spengono l'avvolgimento del motore elettrico M.

I relè termici KK1 e KK2, i cui elementi riscaldanti sono mostrati nei circuiti di potenza, sono progettati per proteggere il motore elettrico da sovraccarichi prolungati:

Lo schema di controllo funziona come segue. Quando si preme il pulsante di avviamento SB1, la bobina dell'avviatore magnetico KM viene eccitata e quindi i contatti del circuito di alimentazione di KM vengono chiusi e la corrente elettrica entra nell'avvolgimento del motore. Il rotore del motore viene ruotato e il tamburo inizia ad avanzare. Contemporaneamente si allontana dalla leva del finecorsa SQ e i suoi contatti si chiudono.

Quando il pulsante di avviamento SB1 viene rilasciato e i suoi contatti si aprono, la bobina KM dell'avviatore magnetico riceverà alimentazione attraverso i contatti del finecorsa SQ.Dopo essersi mosso in avanti, e poi indietro, il pistone premerà la leva del finecorsa SQ, i suoi contatti si apriranno e la bobina di KM si spegnerà. Ciò causerà l'apertura dei contatti KM nel circuito di alimentazione e l'arresto del motore elettrico.

Il circuito considerato contiene circuiti di potenza e di controllo. In futuro verranno presi in considerazione solo schemi di controllo.

Per funzione, ad es. allo scopo, tutti gli elementi coinvolti nel funzionamento del circuito possono essere suddivisi in tre gruppi: contatti di controllo, elementi intermedi ed elementi esecutivi.

I contatti di controllo sono gli elementi con cui vengono impartiti i comandi (pulsanti di controllo, interruttori, finecorsa, convertitori primari, contatti relè, ecc.).

Il nome stesso degli elementi intermedi indica che occupano una posizione intermedia tra gli elementi di controllo e quelli esecutivi. Nei circuiti di contatto a relè, includono relè a tempo e relè intermedi e nei circuiti senza contatto - porte logiche.

Gli elementi esecutivi sono meccanismi esecutivi. Tuttavia, quando si sviluppano circuiti di controllo, non vengono utilizzati i meccanismi di azionamento stessi (motori elettrici o elementi riscaldanti), ma i dispositivi che li includono, ad es. avviatori magnetici, contattori, ecc.

Tutti i contatti di comando, in base al loro principio di funzionamento, sono suddivisi in cinque tipologie: contatto di start ad azione breve (PC), contatto di start ad azione lunga (PD), contatto di stop ad azione breve (OK), contatto di stop ad azione lunga (OD ), contatto start-stop (software). Questi contatti sono chiamati i principali.

I ciclogrammi del funzionamento di tutti i contatti tipici nel controllo dei meccanismi ciclici sono mostrati in fig. 2.

Riso. 2.Ciclogramma dei contatti di controllo

Ciascuno dei cinque contatti inizia a funzionare (si chiude) e termina (si apre) in momenti specifici. Quindi, i contatti di avvio iniziano il loro lavoro insieme all'inizio della corsa di lavoro, ma il contatto YAK smette di funzionare durante la corsa di lavoro, OD — durante la pausa, cioè differiscono l'uno dall'altro solo nei momenti di spegnimento ( apertura).

I contatti di arresto, che, a differenza dei contatti di avvio, smettono di funzionare contemporaneamente alla fine della corsa utile, si differenziano per i momenti di inclusione (chiusura). Il contatto di arresto OK inizia il suo funzionamento durante la corsa di lavoro e il contatto OD - durante la pausa. Solo il contatto del software inizia il suo lavoro insieme all'inizio del corso di lavoro e termina con la sua fine.

Con l'aiuto dei cinque contatti principali considerati, è possibile ottenere quattro schemi per il controllo di elementi esecutivi e intermedi, che sono chiamati schemi tipici (Fig. 3).

Riso. 3. Tipici schemi di controllo per circuiti esecutivi e intermedi

Il primo circuito tipico (Fig. 3, a) ha un solo contatto di controllo software. Se è chiuso, la corrente elettrica scorre attraverso l'attuatore X e se è aperto, non scorre corrente. Il contatto PO ha un proprio significato e tutti gli altri contatti devono essere utilizzati in coppia (avvio e arresto).

Il secondo circuito tipico ha due contatti di controllo ad azione continua: PD e OD (Fig. 3, b).

Il terzo circuito tipico è costituito dal contatto di avvio del computer e dal contatto di arresto OD, oltre ai contatti di controllo, questo circuito dovrebbe includere un contatto di blocco x, attraverso il quale l'attuatore X continuerà a ricevere alimentazione dopo il contatto di avvio del il computer è aperto (Fig. 3, c).

Il quarto schema tipico si basa su due contatti a breve termine: avviare un computer e arrestare OK, collegati in parallelo (Fig. 3, d).

I quattro schemi tipici dati consentono (come da cubi) di comporre complessi schemi paralleli seriali per il controllo dei contatti. Quindi, ad esempio, lo schema di controllo della leva in esame (vedi Fig. 1) si basa sul quarto schema tipico. Utilizza i pulsanti SB1 come contatto di avvio a breve termine e il finecorsa SQ come contatto di arresto a breve termine.

Quando si elabora uno schema di controllo utilizzando un metodo intuitivo, è necessario determinare correttamente il tipo di contatto di controllo, ovvero la durata della sua azione.

Considera un esempio di sviluppo di uno schema di controllo utilizzando un metodo intuitivo utilizzando schemi tipici.

Sia necessario sviluppare un dispositivo semiautomatico per il controllo di un induttore e un dispositivo per spruzzare un impianto progettato per riscaldare un prodotto con correnti ad alta frequenza e quindi raffreddarlo con getti d'acqua. Il tempo di riscaldamento del prodotto nell'induttore è di 12 se il tempo di raffreddamento è di 8 ore Il prodotto viene installato manualmente nell'induttore.

In primo luogo, analizzeremo il funzionamento del dispositivo semiautomatico e determineremo tutti gli elementi esecutivi e intermedi. Il lavoratore installa manualmente il prodotto nell'induttore e preme il pulsante di avvio.A questo punto si accende l'induttore e inizia il riscaldamento del prodotto. Allo stesso tempo, dovrebbe accendersi anche il relè orario, tenendo conto del tempo di riscaldamento (12 s).

Questo relè temporizzato (più precisamente i suoi contatti) spegne l'induttore e accende l'irrigatore, che fornisce acqua per il raffreddamento. Allo stesso tempo, è necessario attivare un secondo relè per il conto alla rovescia del tempo di raffreddamento, ovvero per spegnere l'irroratore. In questo modo è necessario controllare quattro elementi: un induttore, un dispositivo spray e due relè temporizzati.

L'induttore viene acceso e spento tramite un contattore, motivo per cui è necessario controllare quest'ultimo. Lo spruzzatore è controllato da un'elettrovalvola.

Designiamo rispettivamente la bobina (bobina) del contattore KM1, la bobina dell'elettrovalvola KM2 e le bobine del relè temporale KT1 e K.T2. Abbiamo quindi due attuatori: KM1 e KM2 e due elementi intermedi: KT1 e KT2.

Dall'analisi effettuata risulta che dovrebbe partire per primo il riscaldamento, cioè verrà eccitata la bobina KM1. Il pulsante di attivazione SB (azione breve) viene utilizzato come contatto di avvio. Pertanto, è applicabile il terzo o il quarto schema tipico.

Lascia che l'induttore sia disconnesso dai contatti del relè temporale KT1.1, che in questo caso sono contatti ad azione prolungata. Pertanto, scegliamo il terzo schema tipico. Contemporaneamente all'avvolgimento dell'avviatore magnetico KM1, è necessario accendere il relè temporale KT1, operazione molto semplice collegandoli in parallelo.

Considera il funzionamento del circuito risultante (Fig. 4, a).

Riso. 4.Circuiti di controllo: a — induttore e relè per il tempo di riscaldamento, b — dispositivo sprinkler e tempo di raffreddamento del relè, c — installazione nel suo insieme

Quando si preme il pulsante di avvio SB, la bobina del contattore KM1 viene eccitata, ovvero inizia il riscaldamento del prodotto. Allo stesso tempo, la bobina del relè orario KT1 viene eccitata e inizia il conto alla rovescia del tempo di riscaldamento. Con l'aiuto del contatto di blocco KM1.1, la tensione della bobina KM1 verrà mantenuta anche dopo aver rilasciato il pulsante di attivazione SB, ad es. dopo aver aperto i suoi contatti.

Dopo che il tempo di riscaldamento è scaduto, il relè orario KT1 funzionerà, il suo contatto KT1.1 si aprirà. Ciò causerà lo spegnimento della bobina KM1 (il riscaldamento del prodotto terminerà). Lo spruzzatore dovrebbe ora essere acceso. Può essere attivato dal relè orario KT1 chiudendo il contatto. Quando lo spruzzatore è acceso, il relè temporale KT1 è spento. Pertanto, il contatto di chiusura KT1.1 sarà un contatto a breve termine. Pertanto, utilizzeremo nuovamente il terzo schema tipico.

Contemporaneamente allo spruzzatore, è necessario accendere il relè orario KT2, che esegue il conto alla rovescia del tempo di raffreddamento. A tale scopo, utilizzeremo la tecnica applicata e collegheremo la bobina del relè temporale KT2 in parallelo con la bobina KM2. Quindi otteniamo il secondo schema di controllo (Fig. 4, b). Combinando i due circuiti (Fig. 4, aeb), otteniamo uno schema generale di controllo (Fig. 4, c).

Consideriamo ora il funzionamento del circuito nel suo insieme (Fig. 4, c). Quando si preme il pulsante di avvio SB, le bobine del contattore KM1 e il relè temporizzatore KT1 vengono eccitate e il prodotto inizia a riscaldarsi.Dopo 12 s, il relè temporizzatore KT1 entrerà in funzione ei suoi contatti nel circuito 1 si apriranno e nel circuito 2 si chiuderanno. Il prodotto inizierà a raffreddarsi. Contemporaneamente alla bobina KM2 dell'elettrovalvola, verrà eccitato il temporizzatore K T2, contando alla rovescia il tempo di raffreddamento.Quando il contatto KT2.1 (circuito 3) si apre, la valvola KM2 e il temporizzatore KT2 vengono spenti, e il circuito ritorna nella sua posizione originale.

Lo schema di controllo dell'induttore e dell'irrigatore risultante è stato sviluppato utilizzando un metodo intuitivo. Tuttavia, non ci sono prove che questo schema sia corretto e ottimale. La questione dell'operabilità del circuito può essere risolta solo dopo la sua produzione e un'attenta verifica sperimentale. Questo è precisamente il più grande svantaggio del metodo intuitivo. Il difetto notato è assente nel metodo analitico. Il metodo analitico per lo sviluppo di schemi di controllo sarà discusso nel prossimo articolo.