Устройства ЭПА

Рис. 2.2. Подсистема обработки сигналов релейно-контактной системы управления

Элементы ввода сигналов (на рис. 2.2 индуктивные датчики 1В1 и 1В2) через входные разъемы (I1, I2 и и т.д.) подключены к катушкам реле

(К1,К2 и т.д.).

Обработка сигналов осуществляется за счет соотвествующего подлключения катушек реле и контактов.Выходные элементы (катушки 1Y1 и 1Y2 электромагнитов распределителей) подключены к выходным разъемам (О1,О2 и т.д.) через группы контактов реле.

На рис. 2.3. представлена подсистема обработки сигналов электропневматической системы, в которой для обработки сигналов используется программируемый логический контроллер (ПЛК).

Элементы ввода сигналов (индуктивные датчики 1В1 и 1В2) подключены к входам ПЛК (I1, I2). Обработка сигналов осуществляется микпроцессорной частью ПЛК. Выходные элементы (катушки 1Y1 и 1Y2 электромагнитов распределителей) подключены к выходам (О1,О2) ПЛК.

11

Они включаются электронными цепями, входящими в состав микропроцессора.

Рис. 2.3. Подсистема обработки сигналов на базе ПЛК

Особенности электропневматической системы управления

Первое и явное различие между электрическими и пневматическими символами касается понятия: ОТКРЫТАЯ и ЗАКРЫТАЯ СХЕМА.

Для пневматических (также как и для гидравлических): схема ОТКРЫТА, когда воздух (или какая-либо рабочая жидкость) циркулирует по трубопроводам.

Для электрических: схема ОТКРЫТА, когда электрический ток не протекает по проводникам.

Если контакты, до воздействия на них ручного, механического или электрического устройства обеспечивают соединение проводников, такие контакты называются НЗ (нормально замкнутыми). Если, вместо этого, в исходном положении (не включенном) они выполняют функцию переключателя, то они называются НР (нормально разомкнутыми). Понятие

12

НЗ или НР контакта не ограничивается, например, выключателем освещения или кнопкой звонка, оно также касается контактов, которые имеются в реле и таймерах. Эти элементы ни что иное, как электромагниты, которые воздействуют механически на некоторое число НР и/или НЗ контактов.

Второе различие касается схем управления:

-В пневматическом оборудовании, цепи питания распределителей обозначаются непрерывной линией, а линии управления обозначаются пунктиром.

-В электрических схемах, все соединения, которые представляют электрические проводники, рисуются основной линией.

Выборочные символы УГО, используемые для составления комбинированных электропневматических схем представлены в Приложении (таблицы 1-3).

Релейные схемы управления

Реле состоит из электромагнита и одного или более контактов. Они переключаются посредством небольшого подвижного рычага, и происходит это каждый раз при подаче или снятия питания с катушки. Отличительной особенностью реле является то, что оно может использоваться в цепях с различным напряжением. Другими словами, электромагнит может быть рассчитан, например, на переменное напряжение 220 В, а контакты могут коммутировать постоянный ток 24 В и наоборот.

Реле могут иметь:

a) Один или более НЗ контактов: они размыкаются, когда маленький рычаг притянут магнитным полем возбужденной катушки, и они замыкаются, как только магнитное поле пропадает.

б) Один или более НР контактов: они замыкаются, когда маленький рычаг притянут магнитным полем возбужденной катушки, и они размыкаются, как только магнитное поле пропадает.

в) Переключающие контакты: один контакт выполняет функцию НЗ и НР контакта. Функции противоположны при включенной и выключенной катушке.

Используя реле, можно реализовать различные временные задержки, логические функции и функции памяти.

13

Реализация временных задержек

Для реализации временных задержек (функция таймера) используются реле времени - специфический тип реле, которое позволяет управлять продолжительностью электрического сигнала посредством включенной системы подсчета, воздействующей на НР или НЗ контакты. УГО реле времени представлены в табл. 3 Приложения.

В соответствии с его функциональными характеристиками, действие реле времени может быть описано в виде, показанном на циклограмме (рис.

2.5).

а) по включению

б) по выключению

Рис. 2.5. Циклограмма работы реле времени с задержкой по включению

В реле времени с задержкой по включению, при включении катуш-

ки:

-НР контакты замыкаются, (они переходят из состояния НОЛЬ в состояние ЕДИНИЦА) после времени t и размыкаются, когда катушка отключается;

-НЗ контакты размыкаются, (они переходят из состояния ЕДИНИЦА в состояние НОЛЬ) через некоторое время t.

Вреле времени с задержкой по выключению, при включении катуш-

ки:

-НР контакты немедленно замыкаются, (они переходят из состояния НОЛЬ в состояние ЕДИНИЦА) и повторно размыкаются через некоторое время t;

-НЗ контакты немедленно размыкаются, (они переходят из состояния ЕДИНИЦА в состояние НОЛЬ) и замыкаются снова через некоторое время t.

14

Реализация логических функций

Рассмотрим подробнее несколько логических функций реализованных при помощи реле.

Функция ПОВТОРЕНИЕ (рис. 2.6):

Рис. 2.6. Реализация функции «повторение»

S1 = Y1 - НР контакт S1 включен в цепь реле K1: функция осуществляется НР контактом (непосредственно самого реле), установленным в цепи Y1.

Когда контакт S1 замыкается, происходит следующая последовательность действий:

-Реле K1 включается;

-НР контакт замыкается;

-Катушка Y1 включается.

Такую же функцию идентичности можно реализовать только одной цепью, соединяя непосредственно контакт S1 и катушку Y1.

Наличие реле оправдано когда:

-Действие контакта S1 необходимо в нескольких цепях. Это достигается использованием нескольких НР контактов одного реле, или несколькими реле, включенными параллельно.

-Ток, потребляемый катушкой Y1, превышает ток допустимый через контакт S1.

Функция ОТРИЦАНИЕ (рис. 2.7):

-НР контакт S1 установлен в цепи реле Y; функция отрицания (инверсия состояния ЕДИНИЦЫ или НУЛЯ) выполняется НЗ контактом (реле) включенным в цепь Y2.

-Если контакт S1 не нажат, катушка Y2 остается включенной. Она отключается, как только контакт S1 замыкается.

15

Рис. 2.7. Реализация логической функции «инверсия»

Такой же результат может быть получен только с одной цепью, соединяя НЗ контакт S1 непосредственно с катушкой Y2.

Причины использования реле: - Возможность дублирования действия контакта S1 (НЗ или НР) в нескольких цепях с функцией ПОВТОРЕНИЯ или ОТРИЦАНИЯ, используя НЗ или НР релейные контакты.

Сводная таблица реализации логических функций на основе пневматических элементов и релейно-контактных схем, представлена на рис.2.8- 2.9.

Рис. 2.8. Реализация логических функций в пневматических и электропневматических схемах (начало)

16

Рис. 2.9. Реализация логических функций в пневматических и электропневматических схемах (окончание)

Реализация функции памяти

Запоминание кратковременного входного электрического сигнала осуществляется путем включения реле по схемам с самоудержанием («самоподхватом»). Суть подобных схемных решений состоит в том, что для управления реле подводятся параллельно два токопровода, один из которых содержит замыкающий контакт данного реле.

Функция достигается так называемой цепью с «защелкой» («самоподхватом»), потому что катушка реле остается включенной через один из своих НР контактов.

17

Схема с «самоподхватом» состоит из следующих элементов (рис.

2.10):

-НР контакт (S1 для запоминания);

-НЗ контакт (S2, для сброса);

-НР контакт реле К1.

Заданная функция достигается параллельным соединением двух цепей, дающих одинаковый результат.

Действие этих двух цепей в итоге следующее:

-При кратковременном нажатии на кнопку S1 (или на НР контакт концевого выключателя или датчика) катушка реле K1 включается.

-Контакт K1 (НР) замыкается и удерживает реле во включенном состоянии даже после отпускания кнопки S1.

Рис. 2.10. Реализация функции памяти: а) доминирующее выключение, б) доминирующее включение

Для отмены запоминания необходимо нажать кнопку S2. Рассмотрим в качестве примера использования схем с «самоподхва-

том» электропневматический привод, в котором шток цилиндра двухстороннего действия, управляемого моностабильным электропневматическим распределителем, достигает выдвинутого конечного положения (и остается в нем) после кратковременного нажатия на кнопку S1, тогда как втягивание штока происходит по нажатию кнопки S2 (рис. 2.11).

Реализовать поставленную задачу можно путем использования одного из двух схемных решений: с доминирующим выключением и с доминирующим включением.

18

Рис. 2.11. Электропневматическая схема привода

В начальной позиции схем с самоудержанием кнопки S1 и S2 не нажаты, реле К1 не включено, его замыкающие контакты во 2-ом и 3-ем токопроводах разомкнуты, электромагнитный привод Y1 распределителя 1.1 обесточен.

Распределитель находится в исходном состоянии, шток цилиндра втянут.

При нажатии на кнопку S1 срабатывает реле К1 и через его контакт 23-24 в 3-ем токопроводе подается питание на электромагнитный привод Y1 распределителя 1.1, шток цилиндра 1.0 выдвигается.

Одновременно замыкается контакт 13-14 реле К1 во 2-ом токопроводе, по которому также поступает сигнал на включение реле К1 (через нормально замкнутый контакт 1-2 кнопки 32).

После отпускания кнопки S1 1-ый токопровод размыкается, однако реле К1 остается включенным, т. к. продолжает получать питание через 2- ой токопровод.

Реле работает «само на себя», распределитель 1.1 остается в переключенном состоянии, а шток цилиндра — выдвинуты.

Токопровод, по которому управляющий сигнал подается на реле через замыкающий контакт последнего, называется ветвью самоудержания или самоподхвата.

По нажатию кнопки S2 нормально замкнутый контакт 1-2 кнопки 32 размыкается и ветвь самоподхвата разрывается. Реле К1 выключается, его

19

замыкающий контакт 23-24 в 3-ем токопроводе возвращается в исходное состояние, и распределитель 1.1 переключается в исходное положение. Шток цилиндра втягивается.

При одновременном нажатии на кнопки S1 и S2 в схеме с доминирующим выключением реле К1 не сработает, т. к. 1-ый токопровод окажется разомкнутым, а в схеме с доминирующим включением - сработает, хотя реле и не перейдет в режим самоподхвата.

Выбор одного из данных схемных решений зависит от требований к функционированию системы в целом.

2.2. Цель и содержание лабораторной работы

Целью работы является приобретение практических навыков по сборке и настройке электропневматических систем, их исследованию и описанию. При выполнении работы собираются и отлаживаются электропневматические схемы приводов поступательного движения.

2.3. Описание исследуемой системы

Рассмотрим типовую электропневматическую систему на примере передаточной станции (рис. 2.12).

Рис. 2.12. Эскиз передаточной станции

20