Міністерство освіти і науки України
Національний університет “ Львівська політехніка ”
Інститут енергетики і систем керування
Кафедра автоматизації теплових і хімічних процесів
Автоматизація періодичних технологічних процесів
Лабораторна робота №6
“ Релейні системи логічного керування”
Виконав:
студент групи АВ-4
Львів 2006
Мета роботи: Ознайомитися з принципами використання алгебри логіки для синтезу релейних схем логічного керування, з конструктивними особливостями і принципом дії релейних пристроїв.
Необхідна підготовка: знання основних понять алгебри логіки, принципів синтезу логічних схем.
Основні відомості
Особливістю періодичних технологічних процесів є їх багатостадійний характер. Перехід від однієї стадії до іншої відбувається з допомогою перемикань виконавчих пристроїв (клапанів, помп, тощо). Тому системи автоматичного керування періодичними процесами повинні забезпечувати задану послі-довність перемикань цих пристроїв.Можливі два типи таких систем.
В системах першого типу, якіі називають циклічними, перемикання виконавчих пристроїв здійснюється за наперед заданою програмою (циклограмою) так, що моменти перемикань не залежать від стану об’єкта керування,тобто від ходу технологічного процесу [1].
Системи другого типу називають логічними. Перемикання пристроїв здійснюється в залежності від стану об’єкта керування за сигналами від давачів, які вимірюють параметри технологічного процесу. Якщо той чи інший параметр процесу досягає певного визначеного значення, відповідний давач спрацьовує і подає сигнал на логічний керуючий пристрій, який перемикає виконавчі пристрої.
Логічні керуючі пристрої часто будують на базі електромагнітних реле. Електромагнітне реле зображене на рис.1. Воно показане в одному із своїх станів, коли на обмотки електромагніта 2 напруга не подана. При цьому контакт 5 розімкнутий, а контакт 4 замкнутий.
1
3
2
4
5
Якщо на обмотку 2 подати напругу, то воно переходить в інший стан (спрацьовує). При цьому якір 3 переборює опір пружини 1 і притягується електромагнітом 2. При цьому контакт 5 замикається, а контакт 4 розмикається.
Рис.1 Електромагнітне реле: 1-пружина ; 2-електромагніт; 3-якір; 4,5-контакти.
До часових характеристик реле відносяться час спрацювання реле і час відпускання. Час відпускання - час, необхідний для повного розмикання контактів після зняття напруги живлення з обмотки. Статичні характеристики реле: струм спрацювання реле (мінімальний струм в обмотці, при якому контакти із початкового положення переходять в робочий) і струм відпускання.
Оскільки контакти 4 і 5 вмикаються в кола виконавчих пристроїв, тобто керують ними, їх називають замикаючими (5) і розмикаючими (4) контактами. Одне реле може мати одночасно декілька замикаючих і розмикаючих контактів.
Система логічного керування представляє собою схему, яка складена із замикаючих і розмикаючих контактів реле (або іншого комутуючого пристрою), які спрацьовують при одержанні сигналу від давачів.
Для синтезу і аналізу систем логічного керування використовують математичний апарат алгебри логіки.
Основні поняття алгебри логіки
Алгебра логіки оперує з висловами. Вислів може бути істинним (тоді йому приписується значення “1”) або хибним (тоді йому приписується значення “0”). Якщо символом А позначити який-небудь вислів, то рівність А=1 означає, що вислів А істинний, а рівність А=0 - що він хибний.
В алгебрі логіки виділені основні операції “І”, “АБО” і “НІ”. З допомогою цих операцій будують логічні вирази, що пов’язують вислови між собою.
Операція “І”- логічне множення: С=А*В.
Цей вираз означає, що вислів С істинний тоді, коли істинні одночасно обидва вислови А і В. Якщо символом А позначити вислів “через обмотку реле А протікає струм”, символом В - “через обмотку реле В протікає струм”, а символом С - “коло замкнуте”, то вираз С=А*В буде означати: коло С замкнуте, якщо через обмотки обох реле А і В протікає струм. При цьому виразу С=А*В відповідає послідовне включення замикаючих контактів реле А і В (рис. 2а).
Операція “АБО” - логічне додавання: С=А+В.
Цей вираз означає, що вислів С істинний тоді, коли істинний вислів А або В або одночасно А і В. При прийнятому вище змісті висловів А,В і С вираз С=А+В означає, що коло С замкнуте, якщо струм протікає через обмотки реле А або В або через обидві обмотки відразу. Це реалізується схемою паралельного включення замикаючих контактів реле А і В (рис. 2б).
Операція “НІ” - логічне заперечення: С=Ā.
Цей вираз означає, що вислів С істинний тоді, коли хибний вислів А. При прийцнятому вище змісті висловів А і С вираз С=А означає, що коло С замкнуте, якщо струм через обмотку реле А не протікає. Це реалізується з допомогою розмикаючого контакту реле А (рис. 2в).
А
А В А
В
С С С
а) б) в)
Рис.2. Схема включення контактів реле в залежності від логічного виразу: а-“І”; б-“АБО”; в-“НІ”.
З допомогою комбінації виразів “І”, “АБО”, “НІ” можна записати роботу більш складних електричних кіл.
Логічні вирази можуть бути перетворені і спрощені з допомогою правил алгебри логіки:
А+(В+С)=(А+В)+С=А+В+С;
(А*В)*С=А*(В*С)=А*В*С;
А+В=В+А;
А*В=В*А;
А*(В+С)=А*В+А*С;Для одного виразу справедливі тотожності:
А+А=А; А*А=А; А*0=0; А*Ā =0; А+ Ā =1; А+1=1.
Для двох висловів часто використовуються тотожності:
Ā+А*В=Ā+В; А+Ā*В=А+В.
Порядок роботи
1.Ознайомитись з принципом дії і конструктивними особливостями різних типів реле, що знаходяться на лабораторному стенді.
2.За заданим варіантом (додаток) прийомами алгебри спростити коло двополюсника С.
3.Скласти схему спрощеного двополюсника С і превірити її в роботі.
Р
А
Р
Р
220В К *
HL
Rp
4.Скласти схему для зняття часових і статичних характеристик електромагнітних реле згідно рис. 3 і 4. Отримані результати записати в протокол лабораторної роботи.
~u =u
Рис.3.Схема зняття часових Рис.4.Схема для зняття характеристик реле статичниххарактеристик реле:
Р-реле; HL –лампочка; А –мікро-амперметр; Rp –реостат.
Контрольні запитання
1. Назвіть особливості циклічних та логічних систем керування періодичних технологічних процесів.
2. Поясніть принцип дії і побудову електромагнітних реле.
3. Дайте означення часових і статичних характеристик реле.
4. Поясніть основні операції алгебри логіки.
5. Нарисуйте та поясніть електричні кола, що реалізують основні операції алгебри логіки.
6. Нарисуйте та поясніть схеми для зняття часових і статичних харектеристик реле.
Протокол
Лабораторної роботи № 6
Релейні системи логічного керування
1. Аналізується система логічного керування виконавчим механізмом
Електрична схема згідно заданого варіанту
Логічний вираз системи С=
За допомогою прийомів алгебри логіки логічний вираз спрощується до наступного: С=
Спрощена електрична схема системи керування та короткий її опис
2. Визначення статичної характеристики електричного реле.
Досліджується електричне реле _____________ струму, тип
____________ . Номінальна напруга __________ В. Кількість
контактів: замикаючих__________, розмикаючих _________
Електрична схема дослідження
Результати дослідження:
3. Дослідження реле витримки часу
Досліджується реле витримки часу ____________ тип_________
Номінальна напруга ________ В. Діапазон витримки часу від
________ до _________ с. Кількість і тип контактів з витримкою часу _____________ .
Для вимірювання витримки часу використовується _______________________ з характеристиками______________ ______________________________________________________________________________________________________________
Електрична схема дослідження
Результати дослідження:
Висновки: _______________________________________________________