Коммутатор Советский патент 1993 года по МПК H04L13/12 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для автоматизации различных производственных процессов.

Цель изобретения - расширение эксплуатационных возможностей путем обеспечения любого заданного алгоритма включения исполнительных механизмов за счет обеспечения переключения ячеек управления в любой последовательности.

На чертеже изображена принципиальная электрическая схема варианта выполнения коммутатора, включающего ячейки с вариантами их подключения ко второй шине питания.

Коммутатор содержит N ячеек, состоящих из пяти диодов 1-5, реле с обмоткой 6 и контактами 7, 8. Диоды 1-4 включены по схеме однофазного мостового выпрямителя, между анодным и катодным выводами которого подключена обмотка 6. Диод 5 подключен между катодным и анодным выводами мостов соседних ячеек катодом к катодному выводу моста. Первый вывод переменного тока мостового выпрямителя через контакт 7 подключен к первой шине питания, а рассечка второго вывода переменного тика мостового выпрямителя образует два выхода ячейки: пятый и шестой.

Диоды 1-5 могут быть и обратной полярности,

Коммутатор содержит также ключ 9 реверса питания, блок 10 удержания, датчики 11-17-N контроля команд. Через датчики 11-N контроля команд диоды 1 и 2 подключены ко второй шине питания.

На схеме изображена часть возможных вариантов подключения ячеек. В действительности существует десять вариантов подключения ячейки к шине питания по предлагаемому решению, при этом число вариантов значительно увеличивается, если используются для подключения датчики контроля команд соседних ячеек.

ел

VI

00

о

ON VI VI

Датчики 12, 14,16, 17 являются датчиками прямого хода, датчики 11, 13, 15-датчиками обратного хода.

Коммутатор работает следующим образом.

Ход программы и поведения ячеек рассматривается в следующих режимах работы коммутатора:

1) прямой ход коммутатора,

2) обратный ход коммутатора,

3) реверс напряжения питания на включенной в данный момент ячейке.

Поведение каждой ячейки и ход программы зависят от полярности напряжения питания, от состояния датчиков, подключенных к данной и к соседним ячейкам (за- шунтирован либо нет в ячейке управления контакт 8 реле, контролирующий датчик ячейки, вступающей в работу).

Следует также учесть, что ячейка может быть включена по двум цепям, если они замкнуты (на примере ячейки Я1):

при прямом ходе коммутатора-датчик 12, диод 2, обмотка 6, диод 3, контакт 7 ячейки Я1, шины питания;

при обратном ходе коммутатора - контакт 7, диод 4, обмотка 6, диод 1 ячейки Я1, датчик 11, шины питания.

При реверсе напряжения питания происходит переключение одной из этих цепей на вторую и, если вторая цепь замкнута, то ячейка останется включенной, если же разомкнута, то переключение происходит на соседние ячейки.

Рассмотрим работу коммутатора.

1) Прямой ход коммутатора,

Пусть на шине а имеется плюс (+), а на шине б минус (-) напряжения питания и ячейка Я1 включена. Тогда ток проходит на цепи: шина а, датчик 12, диод 2, обмотка 6, диод 3, контакт 7 ячейки Я1. Реле, включившись, запускает исполнительный механизм, который контролируется датчиком 12. После срабатывания датчика 12 включается ячейка Я2 управления по цепи: датчик 14, диод 2 ячейки Я2, обмотка 6 ячейки Я2, диод 5 ячейки Я1, обмотка 6 ячейки Я1, диод 3 ячейки Я1, контакт 7 ячейки Я1. Ток, пройдя по обмотке 6 ячейки Я2, включает контакт 7 ячейки Я2. После замыкания контакта 7 ячейки Я2 потенциал анода диода 5 ячейки Я1 становится практически равным потенциалу обмотки 6, поэтому управляющая часть ячейки Я1 закорачивается при помощи диода 3 и контакта 7 ячейки Я2, что приводит к отключению ячейки Я1. Ячейка Я2 остается включенной. До срабатывания датчика 12 ячейка Я2 не могла в лючиться, так как потенциалы катода диода 5 ячеек Я1 и Я2 были равны между собой, однако после

срабатывания датчика 12 это равенство нарушается и ячейка Я2 может включиться.

Выполнение команды прямого хода ячейки Я2 контролируется датчиком 14, сра- 5 батывание которого приводит к включению ячейки ЯЗ, если датчик 16 замкнут. Если же датчик 16 разомкнут, то ячейка ЯЗ не включается, а включается ячейка Я4 по цепи: датчик 12, диод 2 ячейки Я4, обмотка 6 ячей0 ки Я4, диод 5 ячейки ЯЗ, обмотка 6 ячейки ЯЗ, диод 5 ячейки Я2, обмотка 6 ячейки Я2, диод 3 и контакт 7 ячейки Я2. Так как ток проходит по обмотке 6 ячейки Я4, то срабатывает контакт 7 ячейки Я4. Контакт 7 ячей5 ки Я4 шунтирует ячейки Я2 и ЯЗ, которые выключаются (строго говоря, ячейка ЯЗ включается примерно на одну десятитысячную долю секунды при использовании гер- коновых реле, однако исполнительные

0 механизмы за это время не успевают срабатывать, поэтому можно считать, что ячейка ЯЗ в данном случае пропускается). Прямой ход ячейки Я4 контролируется датчиком 12, срабатывание которого приводит к включе5 нию ячейки Я5, если датчик 17 замкнут. Если датчик 17 разомкнут, то ячейка Я5 включиться не может, и следующая за ней ячейка Я1 тоже включиться не может, поскольку контакт 8 ячейки Я5 не позволяет ей включить0 ся.

Таким образом, контакт 8 ячейки Я5 контролирует датчик 17 ячейки Я5. Так как все последующие ячейки при прямом ходе включиться не могут, то при срабатывании

5 датчика 12 ячейка Я4 отключается. Поэтому схема имеет возможность двумя способами реагировать на разомкнутый датчик ячейки, вступающей в работу: либо пропустить данную ячейку (как ячейку ЯЗ), либо отключить

0 ячейку (как ячейку Я4), Вообще можно пропустить несколько ячеек подряд, если их датчики отключены либо их нет совсем. В цикловом управлении обе ситуации встречаются очень часто. Например, пропуск ко5 манды требуется, если робот пришел на позицию разгрузки. Если она занята (например, датчик 16 ячейки ЯЗ нажат), тогда включается ячейка ЯЗ и позиция разгрузки освобождается - после срабатывания дат0 чика 16 включается ячейка Я4 - робот разгружается на этой позиции. А если позиция разгрузки свободна, то команда прямого хода ячейки ЯЗ пропускается и робот сразу разгружается командой прямого хода ячей5 ки Я4.

Отключать ячейку нужно после срабатывания датчика ячейки, выходящей из работы, и проверки датчика ячейки, вступающей в работу, если возможно создание аварийной ситуации. Например, механизм перемещения с двигательным приводом, который должен переместиться на поворотный стол, не занимающий исходное положение, должен быть отключен. Если датчик 17 разомкнут, ячейка Я5 не включается, контакт 8 ячейки Я5 остается разомкнутым и включение любой следующей ячейки невозможно.

Если же датчик 17 находится в рабочем состоянии (разомкнут), ячейка Я5 включена, то срабатывание датчика 17 приводит к включению ячейки ЯМ, так как контакт 8 ячейки Я5 замкнут. Ячейка ЯМ контролируется датчиком N, срабатывание которого приводит к включению ячейки Я1 и отключению ячейки ЯМ, - прямой цикл повторяется.

2) Обратный ход коммутатора.

Для включения коммутатора с обратным распределением команд необходимо поменять полярность напряжения питания при помощи ключа 9 реверса и блока 10 удержания. Пусть реверс произошёл, когда была включена ячейка Я4 в прямом направлении, т.е. до реверса ток проходил по цепи: шина а, датчик 12, диод 2, обмотка 6, диод 3, контакт 7 ячейки Я4. После реверса плюс напряжения питания будет на шине б, минус - на шине а. В момент реверса блок 10 удержания удерживает ячейку Я4 во включенном состоянии.

После реверса ток проходит через ячейку Я4 следующим образом: шина б, контакт 7, диод 4, обмотка 6, диод 1 ячейки Я4, датчик 11, шина а. Таким образом в момент реверса датчик 12 отключается, а датчик 11 подключается. Одновременно исполнительный механизм, контролируемый датчиком 12, отключается, а исполнительный механизм, контролируемый датчиком 11, включается. Срабатывание датчика 11 приводит к включению ячейки ЯЗ следующим образом: шина б, контакт 7, диод 4, обмотка 6 ячейки Я4, диод 5, обмотка 6, диод 1 ячейки ЯЗ, датчик 15. После включения ячейки ЯЗ контакт 7 этой ячейки включается, потенциал катода диода 5 ячейки ЯЗ становится практически равным потенциалу шины б, поэтому диод 5 запирается и ячейка Я4 отключается. Обратный ход ячейки ЯЗ контролирует датчик 15, срабатывание которого приводит к включению ячейки Я2, но если датчик 13 разомкнут, то ячейка Я2 пропускается, а включается ячейка Я1 следующим образом: шина б, контакт 7, диод 4, обмотка 6 ячейки ЯЗ, диод 5, обмотка 6 ячейки Я2, диод 5, обмотка 6, диод 1 ячейки Я1, датчик 11, шина а. При включении ячейки Я1 контакт 7 этой ячейки замыкается, что приводит к запиранию диода 5 этой ячейки и

отключению ячеек ЯЗ и Я2. Срабатывание датчика 11 приводит к включению ячейки ЯМ по цепи: шина б, контакт 7, диод 4, обмотка 6 ячейки Я1, диод 5, обмотка 6, диод

1 ячейки ЯМ, датчик N. Включение ячейки ЯМ приводит к повтору обратного цикла. Таким образом прямой ход коммутатора задает цикл работы одного механизма, а обратный ход коммутатора может задать

0 другой цикл работы либо того, либо другого механизма. Возможно также, что часть цикла задается прямым ходом коммутатора, а другая - его обратным ходом. Это вдвое сокращает число ячеек управления. Цепи

5 переноса из первой ячейки в последнюю и из последней в первую могут быть разделены контактами ключа 9 реверса на две цепи, каждая из которых может соединять любые ячейки коммутатора.

0 3) Реверс напряжения питания (когда датчики не срабатывают).

Если к ячейке подключены оба датчика, то при реверсе изменяется команда и подключается другой датчик без переноса сиг5 нала в соседнюю ячейку (на примере ячейки Я 4).

Если к ячейке подключен только один датчик, то ячейка при реверсе переносит сигнал в соседнюю ячейку без срабатыва0 ния датчика. Рассмотрим два варианта. Пусть ячейка Я2 включена в прямом направлении, датчик 14 замкнут, а датчик 13 разомкнут. При реверсе напряжения питания сигнал переносится в ячейку Я1, и она вклю5 чается по цепи: шина б, контакт 7, диод 4, обмотка 6 ячейки Я2, диод 5, обмотка 6, диод 1 ячейки Я1, датчик 11, Включение ячейки Я1 приводит к отключению ячейки Я2. Рассмотрим второй вариант. Пусть включена ячейка

0 ЯЗ в обратном направлении, при этом датчик 15 замкнут, а датчик 16 разомкнут. При реверсе напряжения питания включается ячейка Я4 по цепи: шина а, датчик 12, диод 2, обмотка 6 ячейки Я4, диод 5, обмотка 6,

5 диод 3, контакт 7 ячейки ЯЗ. Ячейка Я4, включившись, отключает ячейку ЯЗ. Таким образом, за счет реверса напряжения питания можно перенести сигнал в любую соседнюю ячейку как по ходу вперед, так и по ходу

0 назад. Очевидно, что при реверсе можно не

переносить сигнал в соседнюю ячейку и не

менять команду. Например, ячейка ЯМ при

реверсе просто останется включенной.

За счет реверса напряжения питания

5 можно отключить коммутатор. Пусть ячейка Я4 включена в обратном направлении, а датчики 12 и 17 отключены от шины а. При реверсе должна включиться ячейка Я5, однако она включиться не может, поскольку датчик 17 отключен, а ячейка ЯМ включиться

не может, так как контакт 8 ячейки Я5 разомкнут. Т.е. при реверсе ячейка Я4 отключается без переноса сигнала в соседнюю ячейку.

Отключить коммутатор можно еще одним способом. Пусть ячейка ЯЫ включена в обратном направлении. При срабатывании датчика ячейка Я5 включиться не может, т.е. контакт 8 отключен. Поэтому ячейка flN отключается без переноса сигнала. Таким образом вводят запрет на обратный ход с отключением коммутатора. Можно ввести запрет на обратный ход и без отключения коммутатора, для этого нужно закоротить датчик обратного хода, как показано в ячейке Я5. Пусть эта ячейка включена в прямом направлении, при реверсе ячейка переключается, но движение в обратном направлении невозможно, выход из этой ситуации только через реверс.

Таким образом, предложенный коммутатор позволяет включить соседнюю ячейку при прямом или обратном ходе за счет команды датчика или реверса; сохранить команду при реверсе; поменять команду и датчик за счет команды реверса; полностью пропустить соседнюю ячейку при прямом или обратном ходе; пропустить соседнюю ячейку при прямом или обратном ходе с включением этой ячейки при обратном или прямом ходе; проверить датчик контроля команды, после чего отключить коммутатор, пропустить ячейку полностью или пропустить ячейку для прямого хода с включением этой ячейки при обратном ходе; при необходимости контролировать все датчики прямого и обратного хода (для чего в каждую ячейку ввести по два исполнительных контакта реле последовательно с диодами 5 на входе и выходе ячеек и контакты двух соседних ячеек соединить параллельно);

ввести запрет обратного (прямого) хода коммутатора с сохранением команды либо с отключением коммутатора;

независимо задать два цикла работы при прямом и обратном ходе для разных

0

5

0

5

0

5

0

5

механизмов либо для одного механизма, либо часть цикла одного механизма задать прямым ходом, а другую - обратным;

при срабатывании одного и того же датчика несколько раз в цикле выдавать каждый раз новое сочетание команд.

Формула изобретения

1. Коммутатор, содержащий выводы для подключения источника питания, ключ реверса, блок удержания, датчики контроля команд N ячеек, каждая из которых включает пять диодов, и аппарата релейного действия с управляющими и исполнительными элементами, причем четыре диода каждой ячейки соединены по схеме однофазного мостового выпрямителя, между катодным и анодным выводами которого подключен управляющий элемент аппарата релейного действия, пятый диод подключен между катодным и анодным выводами соседних ячеек катодом к катодному выводу, первый вывод переменного тока мостового выпрямителя каждой ячейки через исполнительный элемент аппарата релейного действия данных ячейки соединен с первым выводом для подключения источника питания, а второй вывод переменного тока мостового выпрямителя соединен с вторым выводом для подключения питания, отличающий- с я тем, что, с целью расширения эксплуатационных возможностей, указанный второй вывод переменного тока мостового выпрямителя каждой ячейки рассоединен и образует два выхода ячейки, причем часть указанных выходов ячеек соединена с вторым выводом для подключения источника питания через соответствующие датчики контроля команд, а остальные выходы непосредственно.

2. Коммутатор по п. 1, отличающийся тем, что по крайней мере в части ячеек аппарат релейного действия снабжен вторым исполнительным элементом, включенным последовательно с пятым диодом.

Изобретение относится к коммутационной технике и может быть использовано для автоматизации производственных процессов. Целью изобретения является расширение эксплуатационных возможностей путем обеспечения любого заданного алгоритма включения исполнительных механизмов за счет обеспечения переключения ячеек управления в любой последовательности. Коммутатор позволяет независимо задавать два цикла работы при прямом и обратном ходе для различных механизмов либо для одного механизма. Обеспечена также возможность часть цикла одного механизма задать прямым ходом, а другую - обратным ходом, что сокращает число ячеек коммутатора. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.