Изучение методов проектирования бесконтактных логических устройств управления агрегатами стройиндустрии.

Цель – изучение основных приемов логического синтеза управляющих логических устройств на основе анализа релейно-контактных схем; ознакомление со схемами автоматического управления насосами водоотливной установки и турбовоздуходувным агрегатом; получение практических навыков логического синтеза.

Последовательность изучения.

1. Изучить последовательность синтеза управляющих логических устройств по релейно-контактным схемам и разобрать приведенные примеры

2. Ознакомиться со схемами автоматического управления турбовоздуходувным агрегатом.

3. Составить структурные формулы по релейно-контактный схеме для указанному преподавателем функционального узла схемы управления турбовоздуходувным агрегатам.

4. Составить функциональную схему узла бесконтактного логического устройства по структурным формулам на элементах из таб.1.

5. Составить отсчет.

Краткие теоретические сведения.

Последовательность синтеза управляющих логических устройств по релейно-контактным схемам

Релейно-контактные принципиальные электрические схемы управления содержат контакты и катушки электрических аппаратов, обмотки электрических машин, магнитных усилителей и т.п. На схемах можно выделить входные элементы А, В, С, D с контактами a, b, c, d, выходные исполнительные элементы Z, Y, X с контактами z, y, x и промежуточные элементы Р₁ ,Р₂ с контактами р_1, р₂ . Через входные элементы в функциональную часть схемы управления подаются входные сигналы. Выходные сигналы поступают в исполнительные элементы непосредственно от выходных элементов или через промежуточные аппараты. Входные промежуточные и входные сигналы обозначаются так, же как контакты соответствующих элементов. Сигналы замыкающих контактов обозначаются в структурных формулах буквами без черточек над ними, а размыкающие – буквами с черточками. Работа по составлению структурных формул производиться в два этапа.

Первый этап. В результате анализа релейно-контактной схемы и разделения ее на функциональные узлы производится подразделение всех действующих в схеме сигналов на входные, выходные и промежуточные. Каждому сигналу присваивается буквенное обозначение.

Второй этап. На втором этапе составления структурных формул производится запись алгебраических выражений, соответствующих цепям выходных и промежуточных переменных релейно-контактной схемы.

По полученным структурным формулам может быть построена логическая схема из элементов И, ИЛИ, НЕ. Схемы этого типа не учитывают особенностей включения элементов конкретной унифицированной серии, однако составление этих схем в процессе разработки проекта желательно для облегчения уяснения их работы.

После выбора бесконтактных логических элементов должны быть выполнены преобразования структурных формул с учетом выполняемых элементами логических функций и условий их включения.

По преобразованным структурным формулам производится построение принципиальной схемы из элементов выбранной серии. Структурные формулы предварительно группируются в соответствии с отдельными функциональными узлами релейно-контактной схемы.

Таким образом, рекомендуется следующий порядок составления алгебраических выражений:

• составить алгебраические выражения для выходных сигналов;

• составить алгебраические выражения для промежуточных сигналов без обратных связей;

• составить алгебраические выражения для промежуточных сигналов с обратными связями;

• заменить значения встречающихся промежуточных сигналов без обратных связей их выражениями через входные сигналы в выражениях выходных сигналов и промежуточных сигналов с обратными связями;

• упростить полученные выражения, если это окажется возможным, на основе законов алгебры логики;

• составить логическую схему управления из элементов И, ИЛИ, НЕ реализующих полученные выражения / не обязательно/;

• произвести преобразования структурных формул с учетом особенностей выбранной серии логических элементов;

• произвести группировку преобразованных структурных формул по функциональным узлам схемы.

Прежде чем перейти к примерам применения этой методики, отметим одну требующую специального учета особенность релейно-контактных схем, связанную с возможным наличием в них реле времени, обеспечивающих выдержку времени либо при включении этих реле, либо при их отключении, а следовательно, и выдержку времени при переключении контактов этих реле. Для обозначения логических переменных, имеющих выдержку времени, им присваивается индекс t, например a_t. Поскольку в релейно-контактной схеме может быть несколько реле времени, к этому обозначению добавляется также цифровой индекс, например, a_t1, b_t2 и т.д.

При наличии реле времени необходимо также учитывать, что эти реле могут иметь выдержку времени или при включении, т.е. при переходе реле в состояние 1, ил при выключении, т.е. при переходе реле состояние 0. Указанными выше обозначениями это обстоятельство не учитывается, поэтому при указании выдержек времени необходимо также давать словесное описание – соответствует ли эта выдержка времени выключению реле / т.е. переходу описывающей состояние реле логической переменной к значению 1/ или отключению реле / т.е. переходу описывающей состояние реле логической переменной к значению 0/. Для уменьшения возможности ошибок и обеспечению более строгого описания работы схемы с помощью структурных формул целесообразно в качестве индексов логических переменных использовать обозначения /+t/ и /-t/, например, a(+t), b(-t). Первый индекс означает, что логическая переменная переходит к значению 1 / появление сигнала/ с выдержкой времени, а второй индекс означает, что логическая переменная переходит к значению 0 / исчезновение сигнала/ с выдержкой времени.

Условное обозначение элемента задержки времени приведено на рис.3 / элемент времени/, причем такое обозначение используется при выдержке как на появление сигнала, так и на его исчезновение.

Рис.3

Отметим так же, что если в релейно-контактных схемах сами реле обычно являются усилителями мощности / разрывная мощность их контактов обычно бывает достаточной для переключения исполнительных элементов, таких, как контакторы, электромагниты и т.д./, то мощность выходных сигналов бесконтактных логических элементов чаще всего недостаточна для воздействия на исполнительные устройства логических схем, следствии чего для указанных целей требуется введение дополнительных усилителей, условное обозначение которых на функциональных схемах приведено на рис.3.

Примеры анализа релейно-контактных схем.

Пример1

На рис.4, а дана релейно-контактная схема, которую необходимо преобразовать в бесконтактную.

Сначала производится запись структурной формулы для контактов цепи включения исполнительного элемента Х

Этой формуле соответствует бесконтактная схема из логических элементов И, ИЛИ, НЕ, представленная на рис.4,б. Полученную схему можно упростить, применяя, например, элемент, осуществляющий логическую функцию ЗАПРЕТ из табл.1/рис.4.в/. Число элементов в схеме при этом вместо пяти стало четыре.

Рис. 4

Пример 2

Исходная релейно-контактная схема управления насосами водоотливной установки приведена на рис. 5,а. Требуется составить структурную схему из бесконтактных логических элементов.

В соответствии с изложенной выше методикой производиться разделение элементов релейно-контактной схемы и соответствующих им сигналов на выходные , входные и промежуточные.

Входные сигналы

1. датчик нижнего уровня воды НУ

2. датчик верхнего уровня воды ВУ

3. Датчик среднего уровня воды СУ

К₁ – кнопка ручного включения первого насоса 1пуск

К₂- кнопка ручного включения второго насоса 2пукс

К ₃ – кнопка съема звукового сигнала СС

Выходные сигналы

X-контактор первого насоса 1Н

У- контактор второго насоса 2Н

Z-звуковой сигнал С

Промежуточные сигналы

Р₁,Р₂ – промежуточное реле 1 РП, 2РП

Р₃ – реле съема сигнала РСС

На рис. 5,б показана релейно-контактная схема с указанием принятых обозначений элементов. Такая схема облегчает составление структурных формул, которые группируются по функциональному назначению и являются основой для разделения устройства на функциональные узлы.

Узел насосов:

Узел для сигнализации:

₃

Узел формирования промежуточных команд:

П о этим выражениям составлена бесконтактная логическая схема из элементов И, ИЛИ, НЕ /рис.6/.

После выбора конкретной серии логических элементов для реализации управляющего устройства все структурные формулы должны преобразовываться в соответствии с логическими функциями элементов выбранной серии. Преобразованные формулы являются основой для построения принципиальной электрической схемы управляющего устройства.

Схемы автоматического управления турбовоздуходувным агрегатом

Схема автоматического управления турбовоздуходувным агрегатом приведена на рис. 7

Первичный импульс пусковой кнопки воспринимается маслонасосом. По достижении рабочего давления в системе маслоподачи электроконтактный манометр дает импульс на включение двигателя воздуходувки. В начальный период , контролируемый реле времени, воздуходувка направляет воздух через выхлопной патрубок в атмосферу. После выдержки заданного времени реле подает импульс на закрытие задвижки на выхлопном патрубке. Когда воздуходувка разовьет рабочее давление, электроконтактный манометр дает импульс на открытие напорной задвижки на воздухопроводе. В начальный период пуска заслонка на всасывающей линии воздуходувки открывается частично, полное ее открытие происходит одновременно с открытием напорной задвижки.

Для контроля давления масла в маслосистеме служит реле давления масла. Вибрация нагнетателя контролируется виброизмерительной аппаратурой, температура подшипников нагнетателя – аппаратурой встроенной температурной защиты. Наличие масла в маслобаке про

веряется поплавком реле, которое отключает нагнетатель при понижении уровня масла ниже заданной отметки.

Сигнал о включении, отключении и аварийном отключении нагнетателя передается на диспетчерский пункт.

Варианты задания для закрепления.

Составить структурные формулы элементов релейно-контактной схемы, приведенной на рис. 7:

1. Цепи управления

2. Цепи включения выключателя

3. Цепи отключения выключателя.

4. Цепи сигнализации.

Содержание отсчета.

Отчет о задание должен содержать:

1. Задачи занятия.

2. Последовательность синтеза логических управляющих устройств.

3. Релейно-контактную схему функционального узла управления в соответствии с вариантом задания.

4. Обозначения входных, выходных и промежуточных переменных.

5. Полученные по релейно-контактной схеме структурные формулы функционального узла.

6. Функциональную схему узла бесконтактного логического устройства.

7. Результаты проверки работы устройства на лабораторной установке.