Metode intuitif untuk merancang skema kontrol
Metode intuitif — metode pengembangan skema kontrol berdasarkan pengalaman yang diperoleh di berbagai organisasi desain dalam otomatisasi berbagai mekanisme. Ini didasarkan pada intuisi teknik perancang.
Hanya orang yang telah menyerap semua pengalaman sebelumnya dan memiliki kemampuan tertentu dalam hal menyusun skema, yang dapat berpikir secara abstrak dan bernalar secara logis, yang dapat menguasai metode ini dengan sempurna. Terlepas dari kerumitannya, sebagian besar perancang listrik menggunakan metode intuitif secara ekstensif.
Misalnya, pertimbangkan diagram kinematik sederhana dari tuas dorong (Gbr. 1). Saat roda 5 berputar searah jarum jam, tuas 4 memutar tuas 1 di sekitar sumbu O, sehingga memaksa sepatu 3 dengan tuas 2 untuk bergerak. Dengan putaran roda 5 lebih lanjut, arah gerakan tuas 1 berubah dan sepatu kembali ke posisi semula, setelah itu mesin harus berhenti.
Beras. 1. Diagram skematis dari kontrol pendorong tuas
Mekanisme yang dipertimbangkan adalah perwakilan tipikal dari perangkat pendorong.Pada siklus pertama, mekanismenya hidup dan berjalan. Pada langkah kedua itu tidak berhasil. Siklus di mana mekanisme tidak berfungsi disebut nol. Meskipun sepatu sepenuhnya bolak-balik (maju dan mundur), motor listrik yang tidak dapat dibalik dapat digunakan untuk penggerak.
Sirkuit kontrol motor listrik tuas-piston terdiri dari dua bagian (pada Gambar 1 dipisahkan oleh garis putus-putus): sirkuit daya dan sirkuit kontrol.
Pertimbangkan tujuan elemen rangkaian daya. Arus tiga fasa dialirkan ke sakelar QS, yang memutus catu daya ke motor listrik jika terjadi perbaikan atau kerusakan pada starter magnet. Kemudian arus mengalir melalui pemutus sirkuit yang pelepasan QF-nya ditunjukkan pada diagram. Ini dirancang untuk melindungi dan memutuskan catu daya ke drive jika terjadi arus hubung singkat. Kontak utama starter magnet KM menghidupkan atau mematikan belitan motor listrik M.
Relai termal KK1 dan KK2, yang elemen pemanasnya ditampilkan di sirkuit daya, dirancang untuk melindungi motor listrik dari kelebihan beban yang berkepanjangan:
Skema kontrol berfungsi sebagai berikut. Saat Anda menekan tombol start SB1, kumparan starter magnet KM diberi energi dan oleh karena itu kontak rangkaian suplai KM ditutup dan arus listrik masuk ke belitan motor. Rotor motor diputar dan drum mulai bergerak maju. Pada saat yang sama, ia menjauh dari tuas sakelar batas SQ dan kontaknya ditutup.
Saat tombol start SB1 dilepas dan kontaknya terbuka, kumparan KM dari magnetic starter akan menerima daya melalui kontak limit switch SQ.Setelah bergerak maju, lalu mundur, piston akan menekan tuas limit switch SQ, kontaknya akan terbuka dan koil KM akan mati. Ini akan menyebabkan kontak KM di rangkaian daya membuka dan menghentikan motor listrik.
Sirkuit yang dipertimbangkan berisi sirkuit daya dan kontrol. Di masa mendatang, hanya skema kontrol yang akan dipertimbangkan.
Menurut fungsinya, mis. dengan sengaja, semua elemen yang terlibat dalam pengoperasian sirkuit dapat dibagi menjadi tiga kelompok: kontak kontrol, elemen perantara, dan elemen eksekutif.
Kontak kontrol adalah elemen yang mengeluarkan perintah (tombol kontrol, sakelar, sakelar batas, konverter utama, kontak relai, dll.).
Nama elemen perantara itu sendiri menunjukkan bahwa mereka menempati posisi perantara antara elemen kontrol dan eksekutif. Di sirkuit kontak-relai, mereka termasuk relai waktu dan relai perantara, dan di sirkuit non-kontak - gerbang logika.
Elemen eksekutif adalah mekanisme eksekutif. Namun, saat mengembangkan sirkuit kontrol, mekanisme penggeraknya sendiri (motor listrik atau elemen pemanas) tidak digunakan, tetapi perangkat yang menyertakannya, mis. starter magnetik, kontaktor, dll.
Semua kontak kontrol, sesuai dengan prinsip fungsinya, dibagi menjadi lima jenis: mulai kontak dengan tindakan singkat (PC), mulai kontak dengan tindakan panjang (PD), hentikan kontak dengan tindakan singkat (OK), hentikan kontak dengan tindakan panjang (OD ), kontak start-stop (perangkat lunak). Kontak ini disebut yang utama.
Cyclograms dari pengoperasian semua kontak tipikal dalam kontrol mekanisme siklik ditunjukkan pada gambar. 2.
Beras. 2.Cyclogram dari kontak kontrol
Masing-masing dari lima kontak mulai bekerja (menutup) dan berakhir (membuka) pada saat-saat tertentu. Jadi, kontak awal mulai bekerja bersama dengan awal langkah kerja, tetapi kontak YAK berhenti bekerja selama langkah kerja, OD - selama jeda, yaitu, mereka berbeda satu sama lain hanya pada saat dimatikan ( pembukaan) .
Kontak penghenti, yang, tidak seperti kontak awal, berhenti bekerja bersamaan dengan akhir langkah kerja, berbeda pada saat inklusi (penutupan). Stop kontak OK memulai operasinya selama langkah kerja, dan kontak OD - selama jeda. Hanya kontak perangkat lunak yang memulai pekerjaannya bersama dengan awal kursus kerja dan diakhiri dengan akhirnya.
Dengan bantuan dari lima kontak utama yang dipertimbangkan, dimungkinkan untuk mendapatkan empat skema untuk mengendalikan elemen eksekutif dan perantara, yang disebut skema tipikal (Gbr. 3).
Beras. 3. Skema kontrol tipikal untuk sirkuit eksekutif dan perantara
Sirkuit tipikal pertama (Gbr. 3, a) hanya memiliki satu kontak kontrol perangkat lunak. Jika tertutup, maka arus listrik mengalir melalui aktuator X, dan jika terbuka, tidak ada arus yang mengalir. Kontak PO memiliki arti tersendiri dan semua kontak lainnya harus digunakan berpasangan (mulai dan berhenti).
Sirkuit tipikal kedua memiliki dua kontak kontrol dengan aksi berkelanjutan: PD dan OD (Gbr. 3, b).
Sirkuit tipikal ketiga terdiri dari kontak awal komputer dan kontak stop OD, selain kontak kontrol, sirkuit ini harus menyertakan kontak pemblokiran x, di mana aktuator X akan terus menerima daya setelah kontak awal dari komputer dibuka (Gbr. 3, c).
Skema tipikal keempat didasarkan pada dua kontak jangka pendek: nyalakan komputer dan hentikan OK, terhubung secara paralel (Gbr. 3, d).
Empat skema tipikal yang diberikan memungkinkan (seolah-olah dari kubus) untuk menyusun skema paralel-serial kompleks untuk mengontrol kontak. Jadi, misalnya, skema kontrol tuas yang dipertimbangkan (lihat Gambar 1) didasarkan pada skema tipikal keempat. Ini menggunakan tombol tekan SB1 sebagai kontak start jangka pendek dan sakelar batas SQ sebagai kontak stop jangka pendek.
Saat menyusun skema kontrol menggunakan metode intuitif, perlu untuk menentukan dengan benar jenis kontak kontrol, yaitu durasi aksinya.
Pertimbangkan contoh pengembangan skema kontrol menggunakan metode intuitif menggunakan skema tipikal.
Biarlah perlu mengembangkan perangkat semi-otomatis untuk mengontrol induktor dan perangkat untuk menyemprotkan instalasi yang dirancang untuk memanaskan produk dengan arus frekuensi tinggi dan kemudian mendinginkannya dengan jet air. Waktu pemanasan produk di induktor adalah 12 detik dan waktu pendinginan adalah 8 jam Produk dipasang secara manual di induktor.
Pertama, kami akan menganalisis pengoperasian perangkat semi-otomatis dan menentukan semua elemen eksekutif dan perantara. Pekerja memasang produk secara manual ke induktor dan menekan tombol mulai.Pada titik ini, induktor menyala dan pemanasan produk dimulai. Pada saat yang sama, relai waktu juga harus dihidupkan, dengan mempertimbangkan waktu pemanasan (12 detik).
Relai waktu ini (lebih tepatnya, kontaknya) mematikan induktor dan menyalakan alat penyiram, yang memasok air untuk pendinginan. Pada saat yang sama, relai kedua harus dihidupkan untuk menghitung mundur waktu pendinginan, yaitu mematikan penyemprot. Dengan cara ini, empat elemen perlu dikontrol: induktor, perangkat penyemprot, dan dua relai waktu.
Induktor dihidupkan dan dimatikan melalui kontaktor, oleh karena itu perlu untuk mengontrol yang terakhir. Penyemprot dikendalikan oleh katup solenoid.
Mari kita tentukan kumparan (kumparan) kontaktor KM1, kumparan katup solenoid KM2 dan kumparan relai waktu KT1 dan K.T2, masing-masing. Jadi, kami memiliki dua aktuator: KM1 dan KM2 dan dua elemen perantara: KT1 dan KT2.
Dari analisa yang dilakukan, maka pemanasan harus dimulai terlebih dahulu, yaitu koil KM1 akan tereksitasi. Tombol pemicu SB (tindakan singkat) digunakan sebagai kontak awal. Jadi, skema tipikal ketiga atau keempat dapat diterapkan.
Biarkan induktor terputus dari kontak relai waktu KT1.1, yang dalam hal ini adalah kontak kerja lama. Oleh karena itu, kami memilih skema tipikal ketiga. Bersamaan dengan belitan starter magnet KM1, relai waktu KT1 harus dihidupkan, yang sangat mudah dilakukan dengan menghubungkannya secara paralel.
Pertimbangkan pengoperasian sirkuit yang dihasilkan (Gbr. 4, a).
Beras. 4.Sirkuit kontrol: a — induktor dan relai untuk waktu pemanasan, b — alat penyiram dan waktu pendinginan relai, c — pemasangan secara keseluruhan
Saat Anda menekan tombol mulai SB, koil kontaktor KM1 diberi energi, yaitu pemanasan produk dimulai. Pada saat yang sama, koil relai waktu KT1 diberi energi dan mulai menghitung mundur waktu pemanasan. Dengan bantuan kontak pemblokiran KM1.1, tegangan koil KM1 akan dipertahankan bahkan setelah tombol pemicu SB dilepaskan, mis. setelah membuka kontaknya.
Setelah waktu pemanasan habis, relai waktu KT1 akan bekerja, kontaknya KT1.1 akan terbuka. Ini akan menyebabkan koil KM1 mati (pemanasan produk akan berakhir). Penyemprot sekarang harus dihidupkan. Ini dapat dihidupkan oleh relai waktu KT1 dengan menutup kontak. Saat penyemprot dihidupkan, relai waktu KT1 dimatikan. Oleh karena itu, kontak penutup KT1.1 akan menjadi kontak jangka pendek. Oleh karena itu, kami akan kembali menggunakan skema tipikal ketiga.
Bersamaan dengan penyemprot, relai waktu KT2 harus dihidupkan, yang menghitung mundur waktu pendinginan. Untuk tujuan ini, kami akan menggunakan teknik yang diterapkan dan menghubungkan koil relai waktu KT2 secara paralel dengan koil KM2. Jadi kita mendapatkan skema kontrol kedua (Gbr. 4, b). Menggabungkan dua sirkuit (Gbr. 4, a dan b), kami mendapatkan skema kontrol umum (Gbr. 4, c).
Sekarang mari kita perhatikan pengoperasian sirkuit secara keseluruhan (Gbr. 4, c). Saat Anda menekan tombol mulai SB, kumparan kontaktor KM1 dan relai waktu KT1 diberi energi dan produk mulai memanas.Setelah 12 detik, relai waktu KT1 akan beroperasi dan kontaknya di sirkuit 1 akan terbuka dan di sirkuit 2 akan tertutup. Produk akan mulai dingin. Bersamaan dengan koil KM2 dari katup solenoid, relai waktu K akan diberi energi T2, menghitung waktu pendinginan.Ketika kontak KT2.1 (sirkuit 3) terbuka, katup KM2 dan relai waktu KT2 dimatikan, dan sirkuit kembali ke posisi semula.
Skema kontrol induktor dan sprinkler yang dihasilkan dikembangkan menggunakan metode intuitif. Namun, belum ada bukti bahwa skema ini akan benar dan optimal. Pertanyaan tentang pengoperasian sirkuit dapat diselesaikan hanya setelah produksinya dan verifikasi eksperimental yang cermat. Inilah kelemahan terbesar dari metode intuitif. Kekurangan yang dicatat tidak ada dalam metode analitik. Metode analisis untuk mengembangkan skema kontrol akan dibahas pada artikel selanjutnya.