Wprowadzanie informacji do sterownika za pomocą transoptorów

W artykule opisano, w jaki sposób, za pomocą wymiany transoptorów, wprowadzać do kontrolera dyskretne informacje o poziomie 220 V, dostępny jest praktyczny schemat do produkcji w dowolnym laboratorium elektrycznym.

W procesach technologicznych często konieczne jest kontrolowanie położenia ruchomych części mechanizmów maszyn. Do tych celów opracowano i z powodzeniem zastosowano wyłączniki krańcowe różnych konstrukcji i zasad działania.

Najprostsze w konstrukcji i zasadzie działania są oczywiście konwencjonalne przełączniki mechaniczne typu kontaktowego: poprzez system mechanicznych dźwigni, a często cały system kół zębatych napędzających krzywki, styk elektryczny jest zamknięty, co może oznaczać końcowe lub początkowe położenie mechanizmu.

Oprócz kontaktowych wyłączników krańcowych lub, jak są one krótko nazywane wyłącznikami krańcowymi, powszechne są bezstykowe wyłączniki krańcowe. Typowym przedstawicielem tej rodziny są wyłączniki krańcowe typu BVK. Istnieje wiele modyfikacji, dlatego liczby są umieszczane po literach BVK.

Ich praca opiera się na zasadzie kontrolowanego generatora relaksacyjnego. Kiedy metalowa płytka wchodzi w szczelinę takiego wyłącznika krańcowego, generacja zatrzymuje się i przekaźnik wyjściowy wyłącza się. Oczywiście wyżej wymieniona płyta znajduje się na tej części mechanizmu, której położenie musi być kontrolowane. Wygląd takiej przyczepy pokazano na rycinie 1.

Rysunek 1. Przełącznik zbliżeniowy BVK

Oprócz czujników opartych na generatorze relaksacyjnym stosuje się czujniki indukcyjne, pojemnościowe, optyczne, ultradźwiękowe i inne. Jednak pomimo tak różnorodnych rodzajów czujników i ich zasad działania zwykłe wyłączniki krańcowe nie tracą pozycji i jest zbyt wcześnie, aby je zdemontować.

Często mechanizmy z przełącznikami stykowymi są zawarte w zautomatyzowanych systemach działających pod kontrolą sterowników. W takim przypadku informacje o położeniu mechanizmu należy przekazać do kontrolera, który kontroluje działanie tego mechanizmu.

Jednym z tych mechanizmów jest najczęstszy zawór wodny. Korzystając z jej przykładu, zastanowimy się, jak przekazać informacje o jej pozycji do kontrolera. Można to zrobić najprościej i niezawodnie za pomocą izolacji transoptora. Zostanie to omówione w tym artykule.

Dość często pokazuje się w telewizji, jak pracownik obraca duże koło zamachowe przy dużym zaworze, odcinając dopływ gazu lub oleju. Dlatego wielu nawet nie podejrzewa, że ​​zawory są nie tylko zmechanizowane, wyposażone w silniki elektryczne, ale także zawarte w różnych automatycznych systemach sterowania.

Ryc. 2 pokazuje uproszczony obwód sterowania zaworem.

Rysunek 2. Uproszczony obwód sterowania zaworem

W celu zmniejszenia objętości figury nie pokazano rzeczywistych styków mocy sterujących silnikiem elektrycznym i samym silnikiem elektrycznym, a także różnych elementów zabezpieczających, takich jak wyłączniki i przekaźniki termiczne. W końcu urządzenie konwencjonalnego dwustronnego rozrusznika magnetycznego jest dobrze znane każdemu elektrykowi. A ile razy musiałem naprawić usterkę jednym kliknięciem przycisku na „teplushka” !!! Ale nadal trzeba wyjaśnić cel niektórych elementów obwodu.

Schemat pokazuje cewki starterów magnetycznych K1, K2. Gdy K1 jest włączony, zawór otwiera się, a gdy K2 jest włączony, zamyka się, jak wskazują napisy w pobliżu cewek. Cewki rozruchowe pokazane na schemacie są przystosowane do napięcia 220 V.

Normalnie zamknięte styki K2 i K1 to standardowe rozwiązanie dla każdego rozrusznika cofania - blokowanie: gdy jeden rozrusznik jest włączony, drugi nie będzie mógł się włączyć.

Otwieranie lub zamykanie zaworu rozpoczyna się od naciśnięcia odpowiednich przycisków pokazanych na schemacie. Po zwolnieniu przycisków rozrusznik jest utrzymywany w stanie włączenia przez własny styk (blok - styk). Ten tryb pracy nazywa się samozasilaniem. Na schemacie są to normalnie otwarte styki K1 i K2.

Nieco wyżej niż te kontakty na schemacie znajduje się prostokąt z kontaktami wewnątrz i napisem „Mechanizm MŚP”. Jest to mechanizm sygnalizacji położenia (ICP). Na naszym schemacie zawór znajduje się w położeniu środkowym, więc styki S1 i S2 są zamknięte, co pozwala włączyć dowolny rozrusznik, zarówno do otwierania, jak i zamykania.

Mechanizm SME jest przekładnią, która przekształca skok wieloobrotowy korpusu roboczego, w tym przypadku pary śrub zaworu, w ruch kątowy wału z krzywkami. W zależności od modelu MŚP kąt ten może wynosić 90 ... 225 stopni. Przełożenie skrzyni biegów może być dowolne na życzenie klientów, co pozwala na najdokładniejszą regulację położenia krzywek.

Krzywki znajdujące się na wale można obracać i ustawiać pod żądanym kątem. Dzięki temu możliwe jest uzyskanie różnych momentów działania mikroprzełączników. W naszym schemacie jest to S1 ... S4. Niektóre modyfikacje MŚP, oprócz mikroprzełączników, zawierają czujnik indukcyjny, który wyprowadza sygnał analogowy o kącie obrotu wału. Z reguły jest to sygnał prądowy w zakresie 4 ... 20 mA. Ale nie rozważymy tego sygnału tutaj.

Wróćmy teraz do naszego programu. Załóżmy, że został naciśnięty przycisk Otwórz. W takim przypadku zawór zacznie się otwierać i otworzy się, dopóki mikroprzełącznik S1 nie zadziała w mechanizmie ICP. (Chyba że najpierw zostanie naciśnięty przycisk stop). Odłączy zasilanie cewki rozruchowej K1, a zawór przestanie się otwierać.

Jeśli mechanizm jest w tej pozycji, a następnie naciśnięcie przycisku Otwórz, rozrusznik K1 nie będzie mógł się włączyć. Jedyną rzeczą, która może spowodować włączenie silnika elektrycznego w tej sytuacji, jest naciśnięcie przycisku zamykania zaworu. Zamykanie będzie kontynuowane do momentu aktywacji mikroprzełącznika S2. (Lub dopóki nie klikniesz „Stop”).

Zarówno otwieranie, jak i zamykanie zaworu można zatrzymać w dowolnym momencie, naciskając przycisk stop.

Jak wspomniano powyżej, zawór nie działa sam, „nacisnęli przycisk i w lewo”, ale mogą wejść do systemu automatyki. W takim przypadku konieczne jest jakoś poinformowanie jednostki sterującej (kontrolera) o położeniu zaworu: otwartym, zamkniętym, w położeniu pośrednim.

Najłatwiej to zrobić, korzystając z dodatkowych kontaktów, które, nawiasem mówiąc, są już dostępne w MŚP. Na schemacie są to kontakty S3 i S4 pozostawione wolne. Tylko w tym przypadku występują dodatkowe niedogodności i wydatki. Przede wszystkim należy wykonać dodatkowe przewody i dodatkowe przewody. A to jest dodatkowy koszt.

Dodatkowe niedogodności sprowadzają się do tego, że musisz skonfigurować dodatkowe kamery. Te kamery nazywane są informacyjnymi. W naszym schemacie są to S3 i S4. Jeśli chodzi o moc (na schemacie jest to S1 i S2), należy je bardzo dokładnie skonfigurować: na przykład zwiastun informacyjny informuje sterownik, że zawór już się zamknął, a sterownik po prostu wyłącza zawór. I wciąż nie osiągnęła połowy!

Dlatego rysunek 3 pokazuje, jak uzyskać informacje o położeniu zaworu za pomocą styków mocy. W tym celu można zastosować złącza transoptorów.

Rycina 3

W porównaniu z rysunkiem 2 na schemacie pojawiły się nowe elementy. Po pierwsze to styki przekaźnika o nazwach „Relay Open”, „Relay Close”, „Relay Stop”.Łatwo zauważyć, że pierwsze dwa są połączone równolegle z odpowiednimi przyciskami na panelu sterowania ręcznego, a normalnie zamknięte styki to „przekaźnik Stop”. sekwencyjnie za pomocą przycisku Stop. Dlatego w każdej chwili można sterować zaworem, naciskając przyciski ręcznie lub z jednostki sterującej (kontrolera) za pomocą przekaźników pośrednich. Aby uprościć obwód, cewki przekaźników pośrednich nie są pokazane.

Ponadto na schemacie pojawił się prostokąt z napisem „Wymiana transoptora”. Zawiera dwa kanały, które pozwalają na konwersję napięcia z wyłączników krańcowych mechanizmu SME, a to 220 V, na konwersję na poziom sygnału sterownika, a także na izolację galwaniczną od sieci energetycznej.

Schemat pokazuje, że wejścia połączeń transoptora są podłączone bezpośrednio do mikroprzełączników S1 i S2 mechanizmu ICP. Jeśli zawór znajduje się w położeniu środkowym (częściowo otwartym), oba mikroprzełączniki są zamknięte, a napięcie 220 V jest obecne na obu wejściach połączeń transoptora. W takim przypadku tranzystory wyjściowe obu kanałów będą w stanie otwartym.

Kiedy zawór jest całkowicie otwarty, mikroprzełącznik S1 jest otwarty, na wejściu kanału izolacyjnego transoptora nie ma napięcia, więc tranzystor wyjściowy jednego kanału zostanie zamknięty. To samo można powiedzieć o działaniu mikroprzełącznika S2.

Schemat jednego kanału izolacji transoptora pokazano na rycinie 4.

Rysunek 4. Schemat ideowy jednego kanału transoptora

Opis schematu obwodu

Napięcie wejściowe przez rezystor R1 i kondensator C1 jest prostowane przez diody VD1, VD2 i ładuje kondensator C2. Kiedy napięcie na kondensatorze C2 osiągnie napięcie przebicia diody Zenera VD3, kondensator C3 jest ładowany i przez rezystor R3 „zapala” diodę transoptora V1, co prowadzi do otwarcia tranzystora transoptora, a wraz z nim tranzystora wyjściowego VT1. Tranzystor wyjściowy jest podłączony do wejścia kontrolera poprzez diodę odsprzęgającą VD4.

Kilka słów o celu i rodzajach części.

Kondensator C1 działa jak opornik nie-watowy. Jego pojemność ogranicza prąd wejściowy. Rezystor R1 ma na celu ograniczenie prądu rozruchowego w momencie zamknięcia mikroprzełączników S1, S2.

Rezystor R2 chroni kondensator C2 przed wzrostem napięcia w przypadku przerwy w obwodzie diody Zenera VD3.

Jako diodę Zenera zastosowano VD3, KC515 o napięciu stabilizacji 15 V. Na tym poziomie napięcie ładowania kondensatora C4 jest ograniczone, a zatem prąd płynie przez diodę LED transoptora V1.

Jako transoptor V1 zastosowano AOT128. Rezystor 100 kOhm R5 pozostaje zamknięty fototranzystor transoptora przy braku oświetlenia LED.

Jeśli zamiast krajowego transoptora AOT128 użyjemy jego importowanego analogu 4N35 (choć nadal jest to pytanie, który z nich jest analogiem?), To rezystor R5 należy umieścić o wartości nominalnej 1MΩ. W przeciwnym razie burżuazyjny transoptor po prostu nie zadziała: 100 KOhm zamknie fototranzystor tak mocno, że nie będzie już możliwe jego otwarcie.

Stopień wyjściowy tranzystora KT315 jest zaprojektowany do pracy z prądem 20 mA. Jeśli potrzebujesz większego prądu wyjściowego, możesz użyć mocniejszego tranzystora, takiego jak KT972 lub KT815.

Schemat jest dość prosty, niezawodny w działaniu i nie jest kapryśny przy uruchamianiu. Można nawet powiedzieć, że nie wymaga regulacji.

Najłatwiej jest sprawdzić działanie płytki, przykładając napięcie sieciowe 220 V bezpośrednio z gniazda do wejścia. Do wyjścia podłącz diodę LED przez rezystor o mocy około jednego kilo-omu i podłącz zasilanie o napięciu 12 V. W takim przypadku dioda LED powinna się zaświecić. Jeśli wyłączysz napięcie 220 V, dioda LED musi zgasnąć.

Ryc. 5. Wygląd gotowej płyty z izolacją optoelektroniczną

Rycina 5 pokazuje wygląd gotowej płyty zawierającej cztery kanały opto-sprzęgające. Sygnały wejściowy i wyjściowy są połączone za pomocą listew zaciskowych zainstalowanych na płycie. Opłata wykonane techniką prasowania laserowego, ponieważ zrobiono to dla jego produkcji.Przez kilka lat funkcjonowania praktycznie nie było awarii.

Boris Aladyshkin