Описание с помощью диаграммы взаимодействия.

Диаграмма взаимодействия для той же схемы показана на рис. 5,б. Для ее понимания следует познакомиться с правилами построения этих диаграмм, которые состоят в следующем.

1. Диаграмма строится в масштабе времени. В зависимости от цели построения масштаб может быть условным (не количественным) и нормированным.

2. Диаграмма имеет столько горизонтальных строк, сколько устройств и объектов управления содержит принципиальная схема.

3. На диаграмме работа таких элементов, как аппараты ручного управления (тумблеры, рубильники, переключатели, кнопки), изображается прямоугольником. Передний (левый) фронт прямоугольника означает замыкание контактов этих устройств, задний (правый) – размыкание.

4. Работа таких элементов, как реле, контакторы, пускатели, изображается трапецией.

Трапеция имеет характерные точки (см. рис.5, б):

- точка 1 соответствует моменту времени, когда на катушку

(обмотку) реле подано напряжение;

- точка 2 соответствует моменту времени, когда все контакты, принадлежащие этому реле, изменят свое состояние на противоположное тому, в каком они изображены на схеме;

- точка 3 соответствует моменту времени, когда катушка реле отключается от напряжения питания;

- точка 4 соответствует моменту времени, когда все контакты, принадлежащие этому реле, вернулись в исходное состояние.

а)

б)

Рис. 5. Принципиальная схема управления нагревателем Е (а) и

описание ее работы диаграммой взаимодействия (б)

Промежуток времени от точки 1 до точки 2 называется временем срабатывания реле; промежуток времени от точки 3 до точки 4 – временем отпускания.

5. Работа объектов управления изображается обычно прямоугольником. Однако допускается на диаграмме изображать закон изменения какого-либо параметра объекта (например, скорость вращения двигателя), если в этом есть необходимость.

6. Амплитуда (высота) всех фигур на диаграмме произвольна.

7. Направление воздействия одного элемента на другой на диаграмме можно указывать стрелками или пунктирной линией.

8. Диаграмма строится слева направо последовательно для каждого характерного момента времени по вертикали.

Элементарные типовые релейно-контактные схемы

Дистанционного управления

На рис. 6 представлены несколько типовых элементарных схем, позволяющих осуществлять включение и отключение объекта дистанционно. Чтобы не усложнять материал, в качестве объекта управления выбран простейший – нагревательный элемент, обозначаемый буквой Е.

Схема подключения объекта к сети изображена на рис. 6,а (схема аналогична рис. 5,а). Все остальные схемы этого рисунка – возможные варианты релейного управления работой этого объекта.

а) б)

в) г)

д)

Рис. 6. Элементарные типовые схемы включения реле

(пояснение в тексте)

Схема б) – объект включен, пока нажата кнопка S, и, следовательно, включено реле К1. Подобная схема применяется в сварочной технике для управления работой сварочных полуавтоматов (например, для включения привода подачи электродной проволоки). Причем кнопка S располагается на рукоятке сварочной горелки и нажата в процессе сварки.

Схема в) – повторяет схему на рис. 5, по которому объяснения даны выше.

При дистанционном управлении объектом часто возникает необходимость управлять его работой с различных рабочих мест или с различных пультов управления (например, с основного и переносного). В этом случае применяют схему г) – замыкающие контакты пусковых кнопок (кнопки S3 и S4) включают параллельно, размыкающие контакты стоповых кнопок (кнопки S1 и S2) включают последовательно. На одном из пультов располагают, например, кнопки S1 и S3, на другом - кнопки S2 и S4.

Очень часто для включения и отключения объекта используют мощные пускатели или контакторы, а для управления такими пускателями – маломощные реле (схема рис. 6,д).

К типовым схемам дистанционного управления следует отнести и схемы управления реверсивным включением электропривода, которые широко применяются в сварочной технике для управления направлением перемещения сварочного инструмента, электродной и присадочной проволоки.

В качестве приводных электродвигателей в различных сварочных автоматах и полуавтоматах используют или трехфазные асинхронные двигатели переменного тока с короткозамкнутым ротором, или двигатели постоянного тока, как правило, с независимым возбуждением.

На рис. 7 показана одна из возможных схем управления асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором. Чтобы осуществить реверс такого двигателя, необходимо поменять на его клеммах (клеммы «а», «в», «с») любые две фазы (на рисунке меняются местами фазы L1 и L3).

В схемах управления реверсом обязательно предусматривается взаимная блокировка пускателей К1 и К2. Для этой цели в цепь катушки пускателя К1 включают размыкающий контакт пускателя К2, а в цепь катушки пускателя К2 – размыкающий контакт пускателя К1. Такая блокировка запрещает одновременное включение пускателей, ведущее к двухфазному короткому замыканию в цепи двигателя М, при случайном, например, одновременном нажатии пусковых кнопок.

При включении пускателя К1 (нажата кнопка S2) вал двигателя М вращается в одну сторону. При включении пускателя К2 (нажата кнопка S3) – в другую.

Для управления реверсом двигателя постоянного тока с независимым возбуждением может быть использована эта же релейная схема, поэтому на рис. 8 показаны лишь варианты включения контактов пускателей в цепи якоря двигателя для его реверсирования.

Вообще, чтобы осуществить реверс такого двигателя, необходимо изменить полярность питающего напряжения или на его обмотке возбуждения, или на его якоре. При управлении двигателями малой и

Рис. 7. Реверсивное включение асинхронного двигателя

с короткозамкнутым ротором

а) б)

Рис. 8. Реверсивное включение двигателя постоянного тока

с независимым возбуждением:

а) – останов со «свободным выбегом;

б) – останов с электродинамическим торможением

средней мощности реверс осуществляют обычно по цепи якоря двигателя. Для этого можно применить схему (рис. 8,а), в которой останов двигателя при его отключении происходит по принципу «свободного выбега» за счет трения между механическими частями привода, или схему (рис. 8,б), в которой использовано электродинамическое торможение двигателя за счет создания

короткозамкнутого контура «а-б-в-г», в котором при отключении двигателя от сети возникает бросок тока в момент замыкания контактов К1 и К2 в цепи якоря, что обусловливает, в свою очередь, возникновение тормозного момента, гасящего остаточную кинетическую энергию вращения якоря. Двигатель останавливается практически мгновенно. Такое включение двигателей широко применяется в сварочных автоматах и автоматических сварочных головках. Однако следует иметь в виду, что короткозамкнутый контур можно создавать только для двигателей малой и средней мощности, со сравнительно большим активным сопротивлением обмотки якоря.

2.3. Автоматическое управление циклом работы объектов в функции времени

Задача создания выдержек времени, обеспечивающих необходимую последовательность включения и отключения технологического оборудования и его отдельных устройств, в зависимости от величины выдержек времени может решаться на основе различной элементной базы.

Для диапазона выдержек времени примерно от 0,01 до 1,0 с, которые характерны для контактной точечной сварки и для дуговой сварки неплавящимся электродом в импульсном режиме, применяются электронные устройства, содержащие счетчики импульсов, шифраторы и дешифраторы. Устройства эти можно назвать «датчиками временных импульсов», т.е. импульсов, выдаваемых через заданные промежутки времени. Эти импульсы далее могут быть использованы для управления бесконтактными силовыми элементами (например, тиристорами) или контактной аппаратурой.

Для создания выдержек времени более одной секунды применяют, как правило, реле специальной конструкции, которые в каталогах именуются как «реле времени». Эти реле имеют обычно настроечный орган, позволяющий плавно или дискретно изменять время срабатывания контактов или время их отпускания, или и то и другое время их работы.

Изображение контактов реле времени на принципиальных электрических схемах зависит от того, какой промежуток времени (срабатывания или отпускания) является регулируемым (табл.2).

Реле времени на схемах могут обозначаться или только буквой К,

которая обязательна для обозначения любого реле, или сочетанием двух букв - КТ.

В зависимости от конструкции реле времени могут иметь или только контакты, работающие с выдержкой времени, или с выдержкой и без выдержки в различных сочетаниях и в различном количестве.

Таблица 2

Обозначение и наименование контактов

с выдержкой времени

Изображение на диаграмме взаимодействия работы реле с различными по типу группами контактов показано в табл. 3.

Рассмотрим две простые схемы, которые дают представление о способе автоматического управления в функции времени.

На рис. 9,а представлена схема управления работой нагревательного элемента Е, на рис. 9,б – диаграмма взаимодействия для этой схемы. В автоматическом режиме схема обеспечивает включенное состояние объекта в течение заданного промежутка

времени и его отключение. Отключение схемы производит реле времени К2 своим размыкающим контактом, при размыкании которого само теряет питание. По этой причине работа этого реле изображается не трапецией, а треугольником, т.к. смена состояния контактов и прекращение питания катушки совпадают по времени.

Таблица 3

Изображение на диаграмме взаимодействия

работы реле с различными контактами

На рис. 10,а показан цикл работы двух нагревательных элементов (Е1 и Е2). В автоматическом режиме схема должна обеспечить работу первого объекта в течение времени t₁, отключение объекта Е1 через этот промежуток времени и одновременное включение второго объекта. Объект Е2 должен проработать в течение времени t₂, после чего должен быть отключен, а схема должна придти в исходное состояние. Обеспечить такой цикл позволяет, например, схема, изображенная на рис. 10,б, чему подтверждение – диаграмма взаимодействия для нее, представленная на рис. 10,в.