МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ Советский патент 1966 года по МПК H02P1/02 

Известные в настоящее время многофункциональные устройства (блоки) для управления промышленными объектами могут быть использованы и для управления электроприводами автоматизируемых реверсивных и нереверсивных механизмов, схемы управления которыми основаны на элементном способе построения систем автоматизации.

Эти устройства, как правило, обеспечивают комбинационный набор ряда логических схемных зависимостей. С помощью подобных устройств выполняется до 90 различных комбинаций схемных наборов, осуществляемых внесением изменений во внутриэлементные связи устройства (блока) посредством соответствующих монтажных переключений на его выводных клеммах. Однако для разных схемных задач коэффициент использования элементов, встроенных в блоки, в среднем довольно низкий.

Для его повыщения в блоках созданы многофункциональные блоки, рассчитанные на выполнение только определенных наиболее часто встречающихся в практике чисто логических наборов схемных зависимостей. Однако применять такие блоки можно только после окончательной разработки принципиальной схемы автоматизируемого объекта и подбора их после сопоставления получивщихся комбинационных наборов с возможностями

блоков. Таким образом, характер построения систем автоматизации и создание аппаратуры управления носит индивидуальный характер.

Предлагаемое многофункциональное устройство упрощает и повыщает надежность управления пусковыми устройствами различных механизмов. Это достигается тем, что для управления нереверсивным механизмом

в устройстве использованы два магнитодиодных активных элемента «ИЛИ с ЗАПРЕТОМ и один магнитодиодный элемент «И. Выход одного из элементов «ИЛИ с ЗАПРЕTOAl, принимающего на свой вход идущий

от датчика сигнал «Подтверждение включения механизма соединен со входом цепи запрета другого элемента «ИЛИ с ЗАПРЕТОМ к со входом элемента «И. Последний по отношению к упомянутым двум элементам работает со смещением на такт по фазе. Пассивные элементы - диоды, сопротивления, конденсаторы, включенные на входы активных элементов, - образуют входы устройства, предназначенные при приема всех групп сигналов «Включение, «Разрешение включения, «Запрет включения и «Подтверждение включения, действующих при автоматизации. 3 усилитель исполнительного органа механизма, а подключенные к одному из элементов «ИЛИ с ЗАПРЕТОМ образуют два выхода устройства, к которым подключены входы других многофункциональных устройств этого типа.5 Входы и выходы устройств согласованы между собой по величине, форме, фазе и роду тока сигналов. Для управления реверсивным механизмом с ограничением хода в крайних пололсенияхЮ применен дополнительный комплект упомянутых элементов. Для преобразования в импульсный сигнал постоянно подаваемого на вход устройства пускового сигнала «Включение во входной15 цепи одного элемента «ИJlИ с ЗАПРЕТОМ включено дифференцирующее звено. С целью обеспечения «памяти после прохождения импульсного сигнала через диффгеренцирующее звено меладу элеглентом «ИЛИ20 с ЗАПРЕТОМ и элементом «И осуществлена обратная связь. Автоматическое же отключение устройства при действии сигнала «Включение и при исчезновении сигнала «Подтверждение о работе механизма осуще-25 ствляется вторым элементом «ИЛИ с ЗАПРЕТОМ, выполняющим запрет и шунтирование обратной связи. За счет смещения на такт работы элемента «И при исчезновении сигнала «Подтверждение на элементе «И «па-30 мять не восстанавливается, и механизм отключается. Для передачи по одному проводу от датчиков и с местных постов управления команд и35 сигналов управления «Включение, «Разрещение включения и «Подтверждение включения на многофункциональное устройство нереверсивных механизмов оба элемента «ИЛИ с ЗАПРЕТОМ включены на одну фазу, а40 элемент «И - на другую фазу питающего напряжения. При местном пуске сигнал «Включение по первой фазе поступает на вход элемента «ИЛИ с ЗАПРЕТОМ с дифференцирующим45 звеном, а при окончании пуска сигнал «Подтверждение, подаваемый от датчика, поступает по той же фазе на второй элемент «ИЛИ с ЗАПРЕТОМ. При местном останове прерывается кноп-50 кой «Стоп постоянно действующий сигнал «Разрешение, поступающий по другой фазе на вход элемента «И устройства. С целью передачи между многофункциональным устройством и аппаратурой, установ-55 ленной у реверсивного механизма, команд управления и сигнализации крайних пололсений по двум проводам использованы два элемента «И и четыре элемента «ИЛИ с ЗАПРЕТОМ, подключенные к линии связи, осу-60 ществляющие взаимную блокировку. На фиг. 1 изображена принципиальная схе4овального устройства для управления реверсивным механизмом. Многофункциональное устройство предназначено для управления различными по технологин и назначению нереверсивными механизмами, объединенными в одну группу, характеризуемую одинаковым режимом работы, например по направлению и ог раничению хода - насосами, конвейерами, компрессорами, вентиляторами и т. п., прнводимыми в движение асинхронными электродвигателями с к. з. ротором. Структура предлагаемого многофункционального устройства определяется условиями, связанными с рел ;имами работ механизма, при подготовке к пуску, осуществлении самого пуска и окончании его; нормальной эксплуатации н необходимости осуществления при этом требуемых зависимостей, блокировок и т. п., а также при остановке. В отличие от существующих в предлагаемом многофункциональном устройстве все активные элементы, усиливающие сигнал, всегда полностью используются, независимо от сложности программ управления механизмом, без внутренних пересоединений элементов устройства. Наличие на входах устройства диодных элементов, обеспечивающих логические функции «ИЛИ создает возможность выбора с помощью ключа избирания КИ до четырех режимов управления механизмом (автоматического, дистанционного, местного автоматизированного и местного неавтоматизированного), также без внутреннего пересоединения элементов устройства. Как указывалось выще, устройство имеет входы, предназначенные для приема всех групп сигналов, действующих при автоматизации. К числу этих групп сигналов относятся сигналы «Включение механизма, «Разрещение включения, «Запрет включения и «Подтверждение включения. Сигналы группы «Включение в свою очередь могут быть подразделены на группы, определяемые временем действия сигналов (импульсные или постоянно действующие) и местом их подачи (от автоматических устройств, местных или удалениых постов управления), Для приема сигналов группы «Включение в устройстве предусмотрены входы 1, 2, 3 VL 4, группы «Запрет включения - входы 5 и 6, группы «Подтверл дение включения - входы 7, 8 и 9 и группы «Разрешение включения - входы 10, 11, 12, 13, 14, 15 и 16. Устройство обеспечивает унравление механизмом с различных пунктов. На фиг. 1 показано управление с трех пунктов: от многофункциональных устройств такого же типа, расположенных на распределительном пункте (РП), от местных постов (МП) и датчиков, монтируемых у механизма, и от постов управления на диспетчерском пункте (ДП).

новки ключа КИ в положение «Местное автоматизированное (Ма или «Местное неавтоматизированное М, а останов - кнопкой КСм.

Для ограничения времени действия и формирования сигнала «Включение, подаваемого кнопкой , в устройстве предусмотрено дифференцирующее звено, выполненное на конденсаторе 30 мкф с разрядным сопротивлением.

Через кнопку КПм и датчик механизма ДМ на устройство подаются в разное время сигналы по фазе а напряжением 24 в переменного тока от питающего трансформатора, а через кнопку КСм - постоянно действующий сигнал такой же величины напряжения, но от другой фазы (в) трансформатора. При нажатии на кнопку КПм импульсный сигнал «Включение местное (Вм) поступает через ключ КИ на вход 4 устройства и проходит через его дифференцирующее звено на вход элемента 1Э «ИЛИ с ЗАПРЕТОМ. При наличии на входах 10, 11 и 14 сигналов «Разрещение включения, поданных ранее на устройство, идущих по фазе в, на выходе элемента 2Э «И появляется сигнал, включающий через усилитель У контактор /С и создающий обратную связь и «память сигнала включения на время разгона механизма.

При окончании пускового режима механизма срабатывает датчик ДМ и сигнал «Подтверждение включения но фазе а поступает через ключ К,И, контакт К и входы 7, 5 и 9 устройства на элемент ЗЭ «ИЛИ с ЗАПРЕТОМ. Сигнал с элемента ЗЭ щунтирует выход элемента 1Э и одновременно запрещает его, так как подается на вход цепи запрета этого элемента. Действующая до этого «память подачи сигпала «Включепие снимается, однако контактор /С продолжает оставаться включенным.

Если во время эксплуатации из-за аварии исчезает сигнал «Подтверждение включения, т. е. отключится датчик ДМ, то контактор К также отключится, даже в том случае, если на вход 2 или 4 устройства будет подан сигнал «Включение (от автоматических устройств Ва или от дистанционных постов управления Вд).

Таким образом, на трех активных логических и пассивных элемептах в устройстве обеспечена работа следующих узлов:

а)преобразователя потенциального (постоянно подаваемого на устройство) сигнала включения в импульсный;

б)«памяти включения на время пуска мехапизма;

в)щунтирования и снятия этой «памяти в момент перехода механизма с пуска на нормальный режим работы механизма;

г)«памяти и контроля нормальной работы механизма через датчик ДМ;

е)выхода сигнала о работе механизма (блокировка и сигнализация);

ж)выхода сигнала включения усилителя пускового органа механизма;

з) запрета включения.

Многофункциональное устройство, изображенное на фиг. 2, предназначено для управления различными по технологии и назначению реверсивными механизмами, приводимыми в движение асинхронными электродвигателями с к. 3. ротором, работающими в кратковременном режиме с ограничением и1 реверсированием хода - задвижками, клапанами, щиберами, сбрасывателями, лебедками

и т. п. механизмами. Это устройство обеспечивает условия по ограничению хода и реверсированию механизма, в нем применен дополнительный комплект упомянутых выще элементов.

Активные элементы, входящие в устройство, также используют полностью, независимо от того, по какой программе управляется механизм. Устройство обеспечивает управление реверсивным механизмом с разных пунктов по программам различной сложности, а также выдачу сигналов контроля о работе и положении механизма в крайнем положении.

Входы устройства простейщим образом

увязываются с ключом избирания КИ. При переводе ключа избирания из одного положения в другое, например, из дистанционного (Д) в местное (М) все требуемые наборы состояний избирания режима выполняются без

переключений или соединений отдельных внутренних узлов устройства.

На период разгона и работы механизма блоком обеспечивается «память. При достижениц механизмом одного из крайних положений хода осуществляется отключение «памяти устройства и механизма. На двух выходах его через усилители У подключаются пусковые устройства (контакторы).

Для осуществления блокировочных связей с другими (этого типа) многофункциональными устройствами имеется два выхода команд Вк, по которым подается сигпал о соответствующем крайнем положении механизма.

Уплотнение каналов связей, идущих к устройству от местных постов управления и конечных выключателей ограничения хода механизма, предусмотрено также по фазе. Для

каждого направления движения механизма сигналы «Пуск, «Стоп, «Ограничение хода и «Контроль крайнего положения передаются по одному проводу и двум общим проводам для группы механизмов.

Для обычных схем сигналы ограничения хода в двух крайних положениях и контроля нахождения механизма в этих крайних положениях вырабатываются с помощью двух концевых выключателей, имеющих кажлый пользуется для сигнализации, а второй -для ограничения хода механизма. Рассматриваемое стройство за счет взаимных блокировок между элементами обеспечивает прием и преобразование этих сигналов, подаваемых от двух концевых выключателей, имеюндих только один и. з. контакт. Если срабатывает соответствующий конечный выключатель, т. е. размыкается его н.з. контакт, механизм останавливается. Одновременно устройство выдает сигнал, что механизм находится в соответствующем положении. Если механизм находится внизу н концевой .выключатель К.В(Н) разомкнут, сигнал по фазе (в) проходит через кнопку «Стоп, концевой выключатель KB (В) и попадает на цень запрета элемента 1Э и на входы элементов 2Э и ЗЭ. С выхода элемента ЗЭ в линию подается сигнал о том, что механизм находится в нижнем положении. При установке ключа /СЯ в положение «Местное управление (М) и нажатии на кнопку КП(в) сигнал по фазе (а) поступает на вход элемента 4Э «ИЛИ с ЗАПРЕТОМ, и в цепь запрета элемента 5Э «ИЛИ с ЗАПРЕТОМ. С выхода элемента 4Э сигнал поступает на элемент 2Э, включается пускатель В, образуется «память между элементами 4Э vi 2Э и подается запрет на элемент 53. В промежуточном положении во время работы механизма концевые выключатели КВ(Н) и KB (В) замкнуты, и сигналы через эти концевые выключатели поступают на цепи запрета элементов ЗЭ иУ1Э, обе сигнальные лампы гаснут, так как на выходах этих элементов сигнал исчезает. При достижении механизмом верхнего положения размыкается н. з. контакт концевого выключателя KB (В). Сигнал, идущий через него, исчезает на входах элементов 2Э и ЗЭ, а также в цепях запретов элементов 1Э и 5Э. На выходе элемента 1Э появляется сигнал и зажигается сигнальная лампа, показывающая, что механизм находится в верхнем положении. Аналогично этому осуществляется управление устройством «Вниз, при этом начинает действовать вместо элемента 2Э, элемент (6Э). В отличие от известных схем управления, основанных на элементном способе ностроения систем автоматизации, схемы управления с использованием описываемого устройства основываются на узловом способе построения таких систем. Схемы управления объектом (или производственным комплексом) строятся по укрупненным, заранее разработанным узлам, в число которых входит н описываемое многофункциональное устройство. Разработаны три группы многофункциональных устройств: основная, вспомогательная и выходная. К основной группе относятся многофункциональные устройства (в том числе и описываемое), предназначенные для управления пусковой аппаратурой электродвигателей механизмов. Структура каждого многофункционального Зстройства определена техническими условиями, относящимися к соответствующим этому устройству группам механизмов. Во многих случаях нри построении к схемам управления- могут быть предъявлены, дополнительные требования, определяемые, напрнмер, большим количеством блокировочных зависимостей или необходимостью разрешения включения механизма только при совпадении сигналов управления или по какойлибо другой программе, связанной г контролем пути, времени и т. п. Для выполнения этих условий предусмотрена вспомогательная группа многофункциональных устройств для комплектования совместно с основными устройствами, рещающая задачи по контролю несоответствия или совпадения сигналов управления, размножению входных сигналов, созданию специальных задерл ек по времени, путн и т. п. К выходным устройствам относятся усилительные устройства, предназначенные для согласования основной группы устройств с коммутационной пусковой аппаратурой (пускателями). Входы основной группы многофункциональных устройств (в частности, и рассматриваемого) рассчитаны на прием определенного, наиболее часто встречающегося в практике, количества сигналов управления, подаваемых от устройств автоматики, располагаемых у механизмов, в распределительных (энергетических) и диспетчерских пунктах. При необходимости подачи большего количества сигналов, чем это предусмотрено возможностями входов устройств, применяется соответствующее устройство размножения, входящее во вспомогательную группу. При реализации ззлового способа построения схем автоматизации вначале избираются и увязываются между собой ззлы, обеспечивающие управление каждым механизмом комплекса в отдельности. Схемы каждого, из этих узлов разрабатываются самостоятельно в соответствии с техническими условиями, независимо от построения схемы другого узла. . Блокировочные связи между отдельными механизмами комплекса осуществляются только узлами, в которые входят многофункциональные устройства. Схемные логические зависимости аппаратуры местного управления и программных устройств выполняются только в цепях управления многофункциональными устройствами, так как последние отличаются высокой надежностью, простотой комплектования и согласования между собой и с другими устройствами автоматизации, а кнопочные посты и датчики работают на напряжении 24 в. Б цепях обмоток контакторов и пускателей предусматривается включение только защитных устройств.

нального устройства в значительной степени решает задачу народнохозяйственного значения по разработке комплектных станций и аппаратуры управления на бесконтактных элементах.

Из общего количества механизмов автоматизированных предприятий с помощью описанных многофункциональных устройств для управления нереверсивными и реверсивными механизмами можно автоматизировать до 30-40% механизмов.

Значительно уменьшается время наладки системы управления объектом при использовании унифицированных многос|)ункциональных устройств в сравнении со временем наладки систем, построенных по индивидуальному проекту.

Предмет и з о б р е т е.н и я.

1. Многофункциональное устройство для управления электроприводом, выполненное на логических активных и пассивных элементах, отличающееся тем, что, с целью упрощения и повышения надежности управления одним пусковым устройством различных механизмов, для управления нереверсивным механизмом применены два. магнито-диодных активных элемента «ИЛИ с ЗАПРЕТОМ, выход одного из которых, принимающего сигнал «Подтверждение включения, соединен со входом цепи запрета другого и со входом третьего активного элемента «И, подключенного к упомянутым элементам со смещением на faKT по фазе, пасй1вные элементы включены на входы элементов «ИЛИ с ЗАПРЕТОМ и входы элемента «И, причем пассивные элементы, подключенные к выходной цепи элемента «И, представляют собой выход устройства, к которому подключен усилитель исполнительного органа механизма, и выходные цепи одного из элементов «ИЛИ с ЗАПРЕТОМ образуют два выхода устройства с подключением к ним входов других многофункциональных устройств этого типа, а для управления реверсивным механизмом с ограничением хода в крайних ноложениях уста ювлен дополнительный комплект упомянутых активных и пассивных элементов.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью преобразования в импульсный сигнал постоянно подаваемого на вход устройства сигнала «Включение во входную цепь элемента «ИЛИ с ЗАПРЕТОМ включено дифференцирующее звено.

3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что, с целью обеспечения памяти после прохождения импульсного сигнала, а также для автоматического отключения устройства при действии сигнала «Включение и при исчезновении сигнала «По.дтверждение о работе механизма, между указанным элементом «ИЛИ с ЗАПРЕТОМ и элементом «И введена обратная связь, запрет и шунтирование которой осуществляется вторым элементом

«ИЛИ с ЗАПРЕТОМ после прихода сигнала «Подтверждение об окончании пуска.

4.Устройство по пп. 1-3, отличающееся тем, что, с целью передачи по одному проводу команд управления между многофункциональным устройством и аппаратурой, установленной у нереверсивного механизма, оба элемента «ИЛИ с ЗАПРЕТОМ включены на одну фазу, а элемент «И - на другую фазу питающего напряжения, причем при местном

нуске механизма сигнал «Включение по первой фазе поступает на вход элемента «ИЛИ с ЗАПРЕТОМ с дифференцирующим звеном, при окончании пуска сигнал «Подтверждение от датчика поступает по той же фазе

на второй элемент «ИЛИ с ЗАПРЕТОМ, а по другой фазе на вход элемента «И подается сигнал «Разрешение включения, прерываемый при местном останове.

5.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью передачи по двум проводам команд управления и сигнализации между многофункциональным устройством и аппаратурой, установленной у реверсивного механизма, использованы два элемента «И и четыре элемента «ИЛИ с ЗАПРЕТОМ, подключенные к линии связи и осуществляющие взаимнЛЮ блокировку между собой.

I jil I f p-T -,r I 1

LJ.,,.. IVTU L-i

:-.-.

fifJIS)

ra s-44-Ji KBIB)

I

1гу-у - Уч у.ур -у -у-уууЧ-уу

. 2