Um método intuitivo para projetar esquemas de controle

Método intuitivo — um método de desenvolvimento de esquemas de controle com base na experiência adquirida em várias organizações de design na automação de vários mecanismos. Baseia-se na intuição de engenharia do designer.

Somente aquele que absorveu toda a experiência anterior e possui certas habilidades em termos de elaboração de esquemas, que pode pensar abstratamente e raciocinar logicamente, pode dominar perfeitamente esse método. Apesar de sua complexidade, a maioria dos projetistas elétricos usa extensivamente o método intuitivo.

Por exemplo, considere um diagrama cinemático simplificado de uma alavanca de pressão (Fig. 1). Quando a roda 5 gira no sentido horário, a alavanca 4 gira a alavanca 1 em torno do eixo O, forçando assim a sapata 3 com a alavanca 2 a transladar. Com a rotação adicional da roda 5, a direção do movimento da alavanca 1 muda e a sapata retorna à sua posição original, após o que o motor deve parar.

Arroz. 1. Diagrama esquemático do controle do empurrador da alavanca

O mecanismo considerado é um representante típico de um dispositivo de empurrar.No primeiro ciclo, o mecanismo está ligado e funcionando. No segundo compasso não funciona. O ciclo em que o mecanismo não funciona é chamado de zero. Embora o sapato seja totalmente alternativo (para frente e para trás), um motor elétrico não reversível pode ser usado para propulsão.

O circuito de controle do motor elétrico de pistão de alavanca consiste em duas partes (na Fig. 1 elas são separadas por uma linha pontilhada): o circuito de potência e o circuito de controle.

Considere a finalidade dos elementos do circuito de energia. A corrente trifásica é fornecida ao interruptor QS, que corta a alimentação do motor elétrico em caso de reparo ou dano ao acionador de partida magnético. Então a corrente flui através do disjuntor cuja liberação QF é mostrada no diagrama. Ele é projetado para proteger e desconectar a fonte de alimentação do inversor em caso de correntes de curto-circuito. Os contatos principais da partida magnética KM ligam ou desligam o enrolamento do motor elétrico M.

Os relés térmicos KK1 e KK2, cujos elementos de aquecimento são mostrados nos circuitos de potência, são projetados para proteger o motor elétrico de sobrecargas prolongadas:

O esquema de controle funciona da seguinte maneira. Quando você pressiona o botão de partida SB1, a bobina do starter magnético KM é energizada e, portanto, os contatos do circuito de alimentação do KM são fechados e a corrente elétrica entra no enrolamento do motor. O rotor do motor é girado e o tambor começa a se mover para frente. Ao mesmo tempo, ele se afasta da alavanca do fim de curso SQ e seus contatos são fechados.

Quando o botão de partida SB1 for liberado e seus contatos abertos, a bobina KM do starter magnético receberá energia através dos contatos da chave fim de curso SQ.Depois de avançar e depois recuar, o pistão pressionará a alavanca do fim de curso SQ, seus contatos se abrirão e a bobina de KM será desligada. Isso fará com que os contatos KM no circuito de energia abram e parem o motor elétrico.

O circuito considerado contém circuitos de potência e controle. No futuro, apenas esquemas de controle serão considerados.

Por função, ou seja a propósito, todos os elementos envolvidos na operação do circuito podem ser divididos em três grupos: contatos de controle, elementos intermediários e elementos executivos.

Os contatos de controle são os elementos com os quais os comandos são emitidos (botões de controle, interruptores, fins de curso, conversores primários, contactos de relé, etc.).

O próprio nome dos elementos intermediários indica que eles ocupam uma posição intermediária entre os elementos de controle e executivos. Em circuitos de contato de relé, eles incluem relés de tempo e relés intermediários e em circuitos sem contato - portas lógicas.

Elementos executivos são mecanismos executivos. No entanto, ao desenvolver circuitos de controle, os próprios mecanismos de acionamento (motores elétricos ou elementos de aquecimento) não são usados, mas os dispositivos que os incluem, ou seja, partidas magnéticas, contatores, etc.

Todos os contatos de controle, de acordo com seu princípio de funcionamento, são divididos em cinco tipos: contato de início com ação curta (PC), contato de início com ação longa (PD), contato de parada com ação curta (OK), contato de parada com ação longa (OD ), contato start-stop (software). Esses contatos são chamados de principais.

Ciclogramas da operação de todos os contatos típicos no controle de mecanismos cíclicos são mostrados na fig. 2.

Arroz. 2.Ciclograma de contatos de controle

Cada um dos cinco contatos começa a funcionar (fecha) e termina (abre) em momentos específicos no tempo. Assim, os contatos de partida iniciam seu trabalho junto com o início do curso de trabalho, mas o contato YAK para de funcionar durante o curso de trabalho, OD - durante a pausa, ou seja, eles diferem entre si apenas nos momentos de desligamento ( abertura).

Os contatos de parada, que, ao contrário dos contatos de partida, param de funcionar ao mesmo tempo que o final do curso de trabalho, diferem nos momentos de inclusão (fechamento). O contato de parada OK inicia sua operação durante o curso de trabalho e o contato OD - durante a pausa. Apenas o contato do software inicia seu trabalho junto com o início do curso de trabalho e termina com o seu término.

Com a ajuda dos cinco contatos principais considerados, é possível obter quatro esquemas de controle de elementos executivos e intermediários, chamados de esquemas típicos (Fig. 3).

Arroz. 3. Esquemas de controle típicos para circuitos executivos e intermediários

O primeiro circuito típico (Fig. 3, a) possui apenas um contato de controle de software. Se estiver fechado, então a corrente elétrica flui através do atuador X, e se estiver aberto, nenhuma corrente flui. O contato PO tem seu próprio significado e todos os outros contatos devem ser usados ​​em pares (iniciar e parar).

O segundo circuito típico possui dois contatos de controle com ação contínua: PD e OD (Fig. 3, b).

O terceiro circuito típico consiste no contato de partida do computador e no contato de parada OD, além dos contatos de controle, este circuito deve incluir um contato de bloqueio x, através do qual o atuador X continuará recebendo energia após o contato de partida do computador é aberto (Fig. 3, c).

O quarto esquema típico é baseado em dois contatos de curto prazo: iniciar um computador e parar OK, conectado em paralelo (Fig. 3, d).

Os quatro esquemas típicos fornecidos permitem (como se fossem cubos) compor esquemas paralelos seriais complexos para controlar contatos. Assim, por exemplo, o esquema de controle de alavanca em consideração (ver Fig. 1) é baseado no quarto esquema típico. Ele usa botões de pressão SB1 como contato de início de curto prazo e interruptor de limite SQ como contato de parada de curto prazo.

Ao elaborar um esquema de controle usando um método intuitivo, é necessário determinar corretamente o tipo de contato de controle, ou seja, a duração de sua ação.

Considere um exemplo de desenvolvimento de um esquema de controle usando um método intuitivo usando esquemas típicos.

Seja necessário desenvolver um dispositivo semiautomático para controlar um indutor e um dispositivo para pulverizar uma instalação projetada para aquecer um produto com correntes de alta frequência e resfriá-lo com jatos de água. O tempo de aquecimento do produto no indutor é de 12 s e o tempo de resfriamento é de 8 h. O produto é instalado manualmente no indutor.

Primeiramente, analisaremos o funcionamento do dispositivo semiautomático e determinaremos todos os elementos executivos e intermediários. O trabalhador instala manualmente o produto no indutor e pressiona o botão Iniciar.Neste ponto, o indutor liga e o aquecimento do produto começa. Ao mesmo tempo, o relé de tempo também deve ligar, levando em consideração o tempo de aquecimento (12 s).

Este relé de tempo (mais precisamente, seus contatos) desliga o indutor e liga o aspersor, que fornece água para resfriamento. Ao mesmo tempo, um segundo relé deve ser acionado para fazer a contagem regressiva do tempo de resfriamento, ou seja, desligar o pulverizador. Desta forma, é necessário controlar quatro elementos: um indutor, um pulverizador e dois relés temporais.

O indutor é ligado e desligado através de um contator, por isso é necessário controlar o mesmo. O pulverizador é controlado por uma válvula solenóide.

Vamos designar a bobina (bobina) do contator KM1, a bobina da válvula solenóide KM2 e as bobinas do relé de tempo KT1 e K.T2, respectivamente. Assim, temos dois atuadores: KM1 e KM2 e dois elementos intermediários: KT1 e KT2.

Da análise realizada, conclui-se que o aquecimento deve começar primeiro, ou seja, a bobina KM1 será excitada. O botão de gatilho SB (ação curta) é usado como um contato inicial. Assim, o terceiro ou quarto esquema típico é aplicável.

Deixe o indutor ser desconectado dos contatos do relé de tempo KT1.1, que neste caso são contatos de longa duração. Portanto, escolhemos o terceiro esquema típico. Simultaneamente ao enrolamento da partida magnética KM1, é necessário ligar o relé de tempo KT1, o que é muito fácil de fazer conectando-os em paralelo.

Considere a operação do circuito resultante (Fig. 4, a).

Arroz. 4.Circuitos de controle: a — indutor e relé para tempo de aquecimento, b — dispositivo de aspersão e tempo de resfriamento do relé, c — instalação como um todo

Ao pressionar o botão start SB, a bobina do contator KM1 é energizada, ou seja, inicia-se o aquecimento do produto. Ao mesmo tempo, a bobina do relé de tempo KT1 é energizada e inicia a contagem regressiva do tempo de aquecimento. Com a ajuda do contato de bloqueio KM1.1, a tensão da bobina KM1 será mantida mesmo depois de soltar o botão de acionamento SB, ou seja, após abrir seus contatos.

Após o término do tempo de aquecimento, o relé de tempo KT1 funcionará, seu contato KT1.1 abrirá. Isso fará com que a bobina KM1 desligue (o aquecimento do produto terminará). O pulverizador deve agora estar ligado. Pode ser acionado pelo relé de tempo KT1 fechando o contato. Ao ligar o pulverizador, o relé de tempo KT1 é desligado. Portanto, o contato de fechamento KT1.1 será um contato de curto prazo. Portanto, usaremos novamente o terceiro esquema típico.

Simultaneamente ao pulverizador, é necessário ligar o relé de tempo KT2, que faz a contagem regressiva do tempo de resfriamento. Para isso, usaremos a técnica aplicada e conectaremos a bobina do relé de tempo KT2 em paralelo com a bobina KM2. Assim, obtemos o segundo esquema de controle (Fig. 4, b). Combinando os dois circuitos (Fig. 4, aeb), obtemos um esquema geral de controle (Fig. 4, c).

Vamos agora considerar o funcionamento do circuito como um todo (Fig. 4, c). Ao pressionar o botão de partida SB, as bobinas do contator KM1 e do relé de tempo KT1 são energizadas e o produto começa a aquecer.Após 12 s, o relé temporizado KT1 atuará e seus contatos no circuito 1 abrirão e no circuito 2 fecharão. O produto começará a esfriar. Simultaneamente com a bobina KM2 da válvula solenóide, o relé de tempo K será energizado T2, contando o tempo de resfriamento. Quando o contato KT2.1 (circuito 3) abre, a válvula KM2 e o relé de tempo KT2 são desligados, e o circuito retorna à sua posição original.

O esquema de controle de indutor e sprinkler resultante foi desenvolvido usando um método intuitivo. No entanto, não há evidências de que esse esquema seja correto e ideal. A questão da operabilidade do circuito pode ser resolvida somente após sua produção e verificação experimental cuidadosa. Essa é justamente a maior desvantagem do método intuitivo. A falta notada ausenta-se no método analítico. O método analítico para desenvolver esquemas de controle será discutido no próximo artigo.