Een intuïtieve methode voor het ontwerpen van regelschema's

Intuïtieve methode - een methode voor het ontwikkelen van besturingsschema's op basis van de ervaring die is opgedaan in verschillende ontwerporganisaties bij het automatiseren van verschillende mechanismen. Het is gebaseerd op de technische intuïtie van de ontwerper.

Alleen iemand die alle eerdere ervaringen heeft geabsorbeerd en bepaalde vaardigheden heeft op het gebied van het opstellen van schema's, die abstract kan denken en logisch kan redeneren, kan deze methode perfect beheersen. Ondanks de complexiteit gebruiken de meeste elektrische ontwerpers de intuïtieve methode op grote schaal.

Beschouw bijvoorbeeld een vereenvoudigd kinematisch diagram van een duwhendel (fig. 1). Wanneer het wiel 5 met de klok mee draait, roteert de hefboom 4 de hefboom 1 rond de as O, waardoor de schoen 3 met de hefboom 2 gedwongen wordt te transleren. Bij verdere rotatie van het wiel 5 verandert de bewegingsrichting van de hendel 1 en keert de schoen terug naar zijn oorspronkelijke positie, waarna de motor moet stoppen.

Rijst. 1. Schematisch diagram van de bediening van de hendelduwer

Het beschouwde mechanisme is een typische vertegenwoordiger van een duwinrichting.In de eerste cyclus is het mechanisme ingeschakeld en loopt het. In de tweede maatregel werkt het niet. De cyclus waarin het mechanisme niet werkt, wordt nul genoemd. Hoewel de schoen volledig heen en weer beweegt (vooruit en achteruit), kan een niet-omkeerbare elektromotor worden gebruikt voor voortstuwing.

Het stuurcircuit van de hefboom-zuiger elektromotor bestaat uit twee delen (in Fig. 1 zijn ze gescheiden door een stippellijn): het vermogenscircuit en het stuurcircuit.

Overweeg het doel van de elementen van het stroomcircuit. Er wordt driefasige stroom geleverd aan de QS-schakelaar, die de stroomtoevoer naar de elektromotor onderbreekt in geval van reparatie of schade aan de magnetische starter. Vervolgens vloeit de stroom door de stroomonderbreker waarvan de QF-vrijgave in het diagram is weergegeven. Het is ontworpen om de voeding naar de omvormer te beschermen en los te koppelen in geval van kortsluitstromen. De hoofdcontacten van de magnetische starter KM schakelen de wikkeling van de elektromotor M in of uit.

Thermische relais KK1 en KK2, waarvan de verwarmingselementen worden weergegeven in de stroomcircuits, zijn ontworpen om de elektromotor te beschermen tegen langdurige overbelasting:

Het controleschema werkt als volgt. Wanneer u op de startknop SB1 drukt, wordt de spoel van de magnetische starter KM bekrachtigd en daarom worden de contacten van het voedingscircuit van KM gesloten en komt er elektrische stroom in de motorwikkeling. De motorrotor draait en de trommel begint vooruit te bewegen. Tegelijkertijd beweegt het weg van de hendel van de eindschakelaar SQ en zijn de contacten gesloten.

Wanneer de startknop SB1 wordt losgelaten en de contacten openen, krijgt de KM-spoel van de magnetische starter stroom via de contacten van de eindschakelaar SQ.Nadat hij vooruit en vervolgens achteruit is gegaan, drukt de zuiger op de hendel van de eindschakelaar SQ, de contacten gaan open en de spoel van KM wordt uitgeschakeld. Hierdoor gaan de KM-contacten in het stroomcircuit open en stopt de elektromotor.

Het beschouwde circuit bevat stroom- en regelcircuits. In de toekomst zullen alleen controleschema's worden overwogen.

Op functie, d.w.z. met opzet kunnen alle elementen die betrokken zijn bij de werking van het circuit worden onderverdeeld in drie groepen: stuurcontacten, tussenliggende elementen en uitvoerende elementen.

Stuurcontacten zijn de elementen waarmee commando's worden gegeven (bedieningsknoppen, schakelaars, eindschakelaars, primaire omvormers, relaiscontacten, enz.).

De naam zelf van de tussenliggende elementen geeft aan dat ze een tussenpositie innemen tussen de controle- en uitvoerende elementen. In relaiscontactcircuits omvatten ze tijdrelais en tussenrelais, en in contactloze circuits - logische poorten.

Uitvoerende elementen zijn uitvoerende mechanismen. Bij het ontwikkelen van regelcircuits worden echter niet de aandrijfmechanismen zelf (elektromotoren of verwarmingselementen) gebruikt, maar de apparaten die ze bevatten, d.w.z. magnetische starters, schakelaars, enz.

Alle stuurcontacten zijn volgens hun werkingsprincipe onderverdeeld in vijf typen: startcontact met korte actie (PC), startcontact met lange actie (PD), stopcontact met korte actie (OK), stopcontact met lange actie (OD ), start-stopcontact (software). Deze contacten worden de belangrijkste genoemd.

Cyclogrammen van de werking van alle typische contacten bij de besturing van cyclische mechanismen worden getoond in Fig. 2.

Rijst. 2.Cyclogram van stuurcontacten

Elk van de vijf contacten begint op specifieke momenten te werken (sluit) en eindigt (opent). Dus de startcontacten beginnen hun werk samen met het begin van de werkslag, maar het YAK-contact stopt met werken tijdens de werkslag, OD — tijdens de pauze, dat wil zeggen, ze verschillen alleen van elkaar op de momenten van uitschakelen ( openen).

Stopcontacten, die, in tegenstelling tot startcontacten, stoppen met werken op hetzelfde moment als het einde van de werkslag, verschillen in de momenten van opname (sluiten). Het stopcontact OK begint te werken tijdens de werkslag en het contact OD - tijdens de pauze. Alleen het contact van de software begint zijn werk samen met het begin van de werkcursus en eindigt met het einde ervan.

Met behulp van de beschouwde vijf hoofdcontacten is het mogelijk om vier schema's te verkrijgen voor het besturen van uitvoerende en intermediaire elementen, die typische schema's worden genoemd (Fig. 3).

Rijst. 3. Typische besturingsschema's voor uitvoerende en tussenliggende circuits

Het eerste typische circuit (Fig. 3, a) heeft slechts één softwarebesturingscontact. Als hij gesloten is, vloeit er elektrische stroom door actuator X, en als hij open is, vloeit er geen stroom. Het PO-contact heeft zijn eigen betekenis en alle andere contacten moeten in paren worden gebruikt (start en stop).

Het tweede typische circuit heeft twee stuurcontacten met continue actie: PD en OD (Fig. 3, b).

De derde typische schakeling bestaat uit het startcontact van de computer en het stopcontact OD, naast de stuurcontacten dient deze schakeling een blokkeercontact x te bevatten, waardoor de actuator X na het startcontact van de computer wordt geopend (Fig. 3, c).

Het vierde typische schema is gebaseerd op twee kortetermijncontacten: start een computer en stop OK, parallel aangesloten (Fig. 3, d).

De gegeven vier typische schema's maken het mogelijk (alsof het uit kubussen is) om complexe parallel-seriële schema's samen te stellen voor het besturen van contacten. Het beschouwde hendelbesturingsschema (zie Fig. 1) is bijvoorbeeld gebaseerd op het vierde typische schema. Het gebruikt drukknoppen SB1 als kortstondig startcontact en SQ eindschakelaar als kortstondig stopcontact.

Bij het opstellen van een besturingsschema met behulp van een intuïtieve methode, is het noodzakelijk om het type besturingscontact correct te bepalen, dat wil zeggen de duur van de actie.

Overweeg een voorbeeld van het ontwikkelen van een besturingsschema met behulp van een intuïtieve methode met behulp van typische schema's.

Laat het nodig zijn om een ​​halfautomatisch apparaat te ontwikkelen voor het aansturen van een inductor en een apparaat voor het besproeien van een installatie die is ontworpen om een ​​product met hoogfrequente stromen te verwarmen en vervolgens af te koelen met waterstralen. De opwarmtijd van het product in de inductor is 12 s en de afkoeltijd is 8 uur Het product wordt handmatig in de inductor geïnstalleerd.

Eerst analyseren we de werking van het halfautomatische apparaat en bepalen we alle uitvoerende en tussenliggende elementen. De werknemer installeert het product handmatig in de inductor en drukt op de startknop.Op dit punt wordt de inductor ingeschakeld en begint het opwarmen van het product. Tegelijkertijd moet ook het tijdrelais worden ingeschakeld, rekening houdend met de verwarmingstijd (12 s).

Dit tijdrelais (meer precies, zijn contacten) schakelt de inductor uit en zet de sprinkler aan, die water levert voor koeling. Tegelijkertijd moet een tweede relais worden ingeschakeld om de afkoeltijd af te tellen, dat wil zeggen om de veldspuit uit te schakelen. Op deze manier is het nodig om vier elementen te besturen: een inductor, een sproei-apparaat en twee tijdrelais.

De inductor wordt in- en uitgeschakeld via een contactor, daarom is het noodzakelijk om deze laatste aan te sturen. De sproeier wordt bestuurd door een magneetventiel.

Laten we respectievelijk de spoel (spoel) van de contactor KM1, de spoel van de magneetklep KM2 en de spoelen van het tijdrelais KT1 en K.T2 aanwijzen. We hebben dus twee actuatoren: KM1 en KM2 en twee tussenliggende elementen: KT1 en KT2.

Uit de uitgevoerde analyse volgt dat eerst de verwarming moet starten, dat wil zeggen dat de spoel KM1 wordt bekrachtigd. De SB-triggerknop (korte actie) wordt gebruikt als startcontact. Het derde of vierde typische schema is dus van toepassing.

Laat de inductor loskoppelen van de contacten van het tijdrelais KT1.1, in dit geval langwerkende contacten. Daarom kiezen we voor het derde typische schema. Gelijktijdig met het opwinden van de magnetische starter KM1, is het noodzakelijk om het tijdrelais KT1 in te schakelen, wat heel eenvoudig te doen is door ze parallel aan te sluiten.

Overweeg de werking van het resulterende circuit (Fig. 4, a).

Rijst. 4.Regelcircuits: a — inductor en relais voor verwarmingstijd, b — sprinklerapparaat en relais koeltijd, c — installatie als geheel

Wanneer u op de startknop SB drukt, wordt de spoel van de contactor KM1 bekrachtigd, dat wil zeggen dat de verwarming van het product begint. Tegelijkertijd wordt de spoel van het tijdrelais KT1 bekrachtigd en begint de verwarmingstijd af te tellen. Met behulp van het blokkeercontact KM1.1 blijft de spanning van de spoel KM1 behouden, zelfs na het loslaten van de triggerknop SB, d.w.z. na het openen van de contacten.

Nadat de verwarmingstijd is verstreken, werkt het tijdrelais KT1, het contact KT1.1 gaat open. Hierdoor wordt de KM1-spoel uitgeschakeld (opwarming van het product stopt). De spuit moet nu worden ingeschakeld. Het kan worden ingeschakeld door het tijdrelais KT1 door het contact te sluiten. Wanneer de veldspuit wordt ingeschakeld, wordt het tijdrelais KT1 uitgeschakeld. Daarom zal het sluitcontact KT1.1 een kortstondig contact zijn. Daarom zullen we opnieuw het derde typische schema gebruiken.

Gelijktijdig met de veldspuit is het noodzakelijk om het tijdrelais KT2 in te schakelen, dat de afkoeltijd aftelt. Hiervoor gebruiken we de toegepaste techniek en schakelen we de spoel van het tijdrelais KT2 parallel met de spoel KM2. Zo krijgen we het tweede controleschema (Fig. 4, b). Door de twee circuits te combineren (Fig. 4, a en b), krijgen we een algemeen regelschema (Fig. 4, c).

Laten we nu de werking van het circuit als geheel bekijken (afb. 4, c). Wanneer u op de SB-startknop drukt, worden de spoelen van de contactor KM1 en het tijdrelais KT1 bekrachtigd en begint het product op te warmen.Na 12 s zal het tijdrelais KT1 in werking treden en zijn contacten in circuit 1 openen en in circuit 2 sluiten. Het product begint af te koelen. Gelijktijdig met de spoel KM2 van de magneetklep wordt het tijdrelais K bekrachtigd T2, de afkoeltijd aftellend Wanneer het contact KT2.1 (circuit 3) opent, worden de klep KM2 en het tijdrelais KT2 uitgeschakeld, en het circuit keert terug naar zijn oorspronkelijke positie.

Het resulterende inductor- en sprinklerbesturingsschema is ontwikkeld met behulp van een intuïtieve methode. Er is echter geen bewijs dat dit schema correct en optimaal zal zijn. De kwestie van de bruikbaarheid van het circuit kan alleen worden opgelost na productie en zorgvuldige experimentele verificatie. Dit is precies het grootste nadeel van de intuïtieve methode. De geconstateerde tekortkoming is afwezig in de analytische methode. De analytische methode voor het ontwikkelen van controleschema's zal in het volgende artikel worden besproken.