Ovládací obvody

OVLÁDACÍ OBVODY
ELEKTRICKÝCH ZAŘÍZENÍ
Odlišnosti silových a ovládacích obvodů
Logické funkce ovládacích obvodů
Přístrojová realizace logických funkcí
Programátory pro řízení procesů
Akční členy ovládacích obvodù
1
OVLÁDACÍ OBVODY ELEKTRICKÝCH ZAŘÍZENÍ
Silové obvody - hlavní určení pro přenos velkých
výkonů a energií s minimálními výkonovými
ztrátami
Ovládací obvody - zajišťují ovládací, jistící a
ochranné funkce
Přenášené výkony jsou o mnoho řádů nižší
Pracují s logickými (dvoustavovými) signály
V dokumentaci elektrických zařízení jsou silové a
ovládací obvod od sebe „odděleny“ – jsou kresleny
odlišným způsobem.
2
OVLÁDACÍ OBVODY ELEKTRICKÝCH ZAŘÍZENÍ
Ovládací a výkonové
spínací obvody
3
OVLÁDACÍ OBVODY ELEKTRICKÝCH ZAŘÍZENÍ
Spínání třífázového motoru
4
OVLÁDACÍ OBVODY ELEKTRICKÝCH ZAŘÍZENÍ
Způsoby kreslení
1. společně se silovými obvody
pouze u jednoduchých elektrických zařízení kde je jasná funkce
jednotlivých obvodů
5
OVLÁDACÍ OBVODY ELEKTRICKÝCH ZAŘÍZENÍ
Způsoby kreslení
2. oddělená schémata silových a ovládacích obvodů
“Žebříčková” struktura ovládacího obvodu umožňuje:
• přehledné kreslení schémat zapojení spolu s popisy,
• číslování řádků urychlující vyhledávání příslušných ovládacích kontaktů
jednotlivých akčních členů,
• horní a dolní podtržení čísel u cívek stykačů (zde 2 a 3 u K1) označující čísla
řádků se zapínacím a rozpínacím kontaktem.
6
RELEOVÉ OBVODY
Vazba mezi silovými a
ovládacími obvody
a) přímé ovládání
b) nepřímé ovládání přes stykač
nebo relé
c,d) varianty tlačítkového ovládání
se stykačem a pomocným
přídržným kontaktem
e) tlačítkové ovládání stykače ze
tří míst s pomocným přídržným
kontaktem
f) zapojení pro ruční a
automatické ovládání stykače
7
kontaktem KA
RELEOVÉ KOMBINAČNÍ OBVODY
Logické funkce realizované pomocnými
kontakty stykačů
Použití ve stykačových obvodech
Blokování
proti nežádoucímu sepnutí
více než jednoho stykače
a) elektricky a mechanicky
pomocí blokovacích členů
(pro 2 stykače)
b) elektricky
pomocí rozpínacích kontaktů
sepnutého stykače
(pro 2 a více stykačů)
8
1
OVLÁDACÍ OBVODY ELEKTRICKÝCH ZAŘÍZENÍ
Složitější ovládací funkce generované pomocí
kombinačních obvodů
Při realizaci spínacích operací s větším množstvím podmínek
(například vzájemné blokování více obvodů, realizace ochranných
funkcí, ovládání spínacích přístrojů z více míst, atd.)
Lze řešit:
• Pomocnými kontakty stykačů a pomocnými relé
• Reléovými kombinačními obvody
• Logickými integrovanými obvody (tzv. pevná logika)
• Programovatelnými logickými automaty
(logické funkce realizovány programovými prostředky)
9
LOGICKÉ OBVODY
• Pracují s diskrétním (nespojitým) dvouhodnotovým
signálem
• Signál má hodnotu log O nebo log I
• Logický obvod tvoří několik členů (prvků, hradel)
10
1
LOGICKÉ OBVODY
Logické veličiny
Veličina
odpor
proud
napětí
napětí
sled impuls
Logická hodnota
I
O
malý
velký
velký
malý
velké kladné
malé
je
není
je
není
11
LOGICKÉ OBVODY
Logická funkce 22n
x
LO
y
Logická funkce jedné proměnné 22.1 = 4
X
0
I
Y1
0
0
Log.fce.
Nulová
Y2
0
I
Y3
I
0
Y4
I
I
Opakování Negace Jednotková
12
LOGICKÉ OBVODY
Booleova algebra
Logická negace
1 inv. = 0, 0 inv. = 1
Logický součet
0 + 0 = 0, 0 + 1 = 1, 1 + 0 = 1, 1 + 1 = 1
Logický součin
0 * 0 = 0, 0 * 1 = 0, 1 * 0 = 0, 1 * 1 = 1
13
LOGICKÉ OBVODY
Logický součin - AND
MH 74008
14
LOGICKÉ OBVODY
Logický součet OR
MH7434
15
LOGICKÉ OBVODY
INVERTOR - NOT
AND nebo OR + NOT = NAND nebo NOR
16
LOGICKÉ OBVODY
Logický člen NAND
MH 7400
17
LOGICKÉ OBVODY
Logický člen NOR
MH 7402
18
LOGICKÉ OBVODY
19
LOGICKÉ OBVODY
Realizace základních logických operací
pomocí logických integrovaných obvodů
Logické integrované
obvody s pevně danou
funkcí
Pracovní napětí :
5 V nebo 12 - 15 V
Obvod DIL(dual in line)
Log O 0 – 0,8 V
Log I 2 – 5,5 V
K dispozici široký sortiment obvodů
20
LOGICKÉ OBVODY
Realizace základních logických operací pomocí
negovaného součinu (hradlem NAND)
&
Logický součin A . B :
Logický součet A + B :
&
&
&
&
&
Negace logické proměnné :
&
21
LOGICKÉ OBVODY
Podle chování se logické obvody dělí na kombinační,
nebo sekvenční
Kombinační obvod – přímá odezva na vstupní signál
Sekvenční obvod – odezva na vstupní proměnné a jejich
předcházející kombinace
Podle způsobu činnosti se sekvenční obvody dělí na
synchronní a asynchornní
22
1
SEKVENČNÍ LOGICKÉ OBVODY
Sekvenční logické obvody
Rozdělení
Asynchronní (nemají generátor hod. pulzu)
– Reakce okamžita
– Složitá struktura
– Obvod RS
Synchronní obvody typu RS, JK, D, T
H
23
SEKVENČNÍ LOGICKÉ OBVODY
Sekvenční řízení procesů
- založené na generování časové sekvence
spínacích operací v závislosti na vnějších a vnitřních
stavech řízeného systému
- využití logických integrovaných obvodů paměťového typu
(jejich výstupní veličina je funkcí minulého sledu
vstupních veličin) např. bistabilní klopné obvody
typu RS, JK, D, čítače, registry, monostabilní klopné obvody
- časově zpožděné spínání
realizováno pomocí časových relé
Prostředky pro řízení složitějších systémů :
- programovatelné logické automaty = univerzální prostředky
pro řízení technologických procesů
s možností hierarchického uspořádání
- inteligentní relé = jednodušší řídicí a ovládací aplikace
24
SEKVENČNÍ LOGICKÉ OBVODY
Programovatelný logický automat PLC
(Programmable Logical Controller)
25
OVLÁDACÍ OBVODY ELEKTRICKÝCH ZAŘÍZENÍ
Inteligentní programovatelné
přístroje – programovatelná relé
• umožňují jednoduché vytváření
logické řídicí struktury na základě
předdefinovaných funkčních bloků
• propojení jednotlivých bloků je
programové, takže není nutné
žádné “drátování”
• na vstupy inteligentního relé
se připojí signální kontakty,
ovládací tlačítka, koncové
či hladinové spínače
• akční členy (cívky stykačů,
elektrické ventily, výkonová relé)
se ovládají přímo výstupními relé
či polovodičovými spínacími prvky26
OVLÁDACÍ OBVODY ELEKTRICKÝCH ZAŘÍZENÍ
Inteligentní
programovatelné relé
- možnost programování
buď pomocí počítače nebo
tlačítky na čelním panelu
- zabudovaný displej
zobrazuje aktuální stav relé
- ve srovnání s PLC
menší výbava ale i nižší cena
2 potenciometry analogových
vstupů (převod spojitého
signálu na dvoustavový
pomocí komparátorů)
4 dvoustavové (reléové)
výstupy
8 (6) dvoustavových vstupů
27
OVLÁDACÍ OBVODY ELEKTRICKÝCH ZAŘÍZENÍ
Programovatelný logický automat PLC
(Programmable Logical Controller)
Základní parametry :
14 logických vstupů
10 logických výstupů
2 potenciometry pro
ruční nastavování
parametrů
komunikace s
nadřazeným systémem
po sériové lince
zadávání řídicího
programu pomocí
počítače
po sériové lince
28
OVLÁDACÍ OBVODY ELEKTRICKÝCH ZAŘÍZENÍ
Sestava zařízení s PLC
Napájecí transformátor
PLC
Spínače vstupních proměnných
Tlačítka vstupních proměnných
Aktuátory
výstupních proměnných
(elektromagnetické stykače)
29
OVLÁDACÍ OBVODY ELEKTRICKÝCH ZAŘÍZENÍ
Vstupní a výstupní proměnné
logických ovládacích systémů
Vstupní proměnné – realizovány pomocí dvoustavových čidel
(ovládací tlačítka, koncové spínače,
kontakty ochranných přístrojů a pod.)
Výstupní proměnné – realizovány pomocí akčních členů
(např. elektromagnetické ventily,
elektromagnetické stykače,
výkonová relé polovodičové spínače atd.)
30
OVLÁDACÍ OBVODY ELEKTRICKÝCH ZAŘÍZENÍ
Elementy pro generování vstupních logických proměnných
Křížový
ovladač
Nadproudé
relé
Signální
relé
Tlačítka a otočné ovladače
31
OVLÁDACÍ OBVODY ELEKTRICKÝCH ZAŘÍZENÍ
Akční členy pro realizaci výstupních veličin
Výkonové
relé
Polovodičový
spínač
Elektromagnetický
stykač
Dále též
• tahové elektromagnety
• elektroventily
32
OVLÁDACÍ OBVODY ELEKTRICKÝCH ZAŘÍZENÍ
Elektromagnetický stykač
Jednotka pomocných kontaktů
Hlavní kontakty
Tahový elektromagnet
33
OVLÁDACÍ OBVODY ELEKTRICKÝCH ZAŘÍZENÍ
Typový štítek
stykače
Typové označení
Technické standardy
Certifikační laboratoře
Jmenovitý proud,
resp. výkon
dle kategorie užití
Horní část : Evropa
Dolní část : Amerika
34
OVLÁDACÍ OBVODY ELEKTRICKÝCH ZAŘÍZENÍ
35
OVLÁDACÍ OBVODY ELEKTRICKÝCH ZAŘÍZENÍ
36
OVLÁDACÍ OBVODY ELEKTRICKÝCH ZAŘÍZENÍ
37
OVLÁDACÍ OBVODY ELEKTRICKÝCH ZAŘÍZENÍ
Kategorie užití spínacích přístrojů v ovládacích
obvodech
Střídavé proudy – AC …
AC- 1 - odporové, bezindukční či slabě induktivní zátěže
(např. odporové pece)
AC- 2 - spínání asynchronních motorů s kotvou kroužkovou
AC- 3 - spínání asynchronních motorů s kotvou nakrátko
(rozběh a vypnutí)
AC- 4 - spínání asynchronních motorů s kotvou nakrátko
(rozběh, reverzace otáčení, brzdění protiproudem,
pojíždění)
AC-15 - spínání ovládacích cívek stykačů, elektrických ventilů,
pohybových elektromagnetů
38
OVLÁDACÍ OBVODY ELEKTRICKÝCH ZAŘÍZENÍ
Kategorie užití spínacích přístrojů v akčních členech
ovládacích obvodů
Stejnosměrné proudy – DC …
DC-1 - odporové, bezindukční či slabě induktivní zátěže
(např. odporové pece)
DC-2 - spínání derivačních motorů - rozběh, vypnutí za běhu
DC-3 - spínání derivačních motorů - rozběh,
brždění protiproudem, reverzace, pojíždění
DC-4 - spínání sériových motorů - rozběh, vypnutí za běhu
DC-5 - spínání sériových motorů - rozběh,
brždění protiproudem, reverzace chodu
39
OVLÁDACÍ OBVODY ELEKTRICKÝCH ZAŘÍZENÍ
DISKUSE
1. Jaké jsou základní rozdíly mezi silovými a
ovládacími obvody
2. Jaké prostředky se používají pro logické řídicí
a ovládací funkce
3. Jaké jsou vstupní veličiny PLC a čím se
generují
4. Jaké znáte výstupní členy PLC
5. Jaké jsou základní kategorie užití spínacích
přístrojů
40