Описание релейных схем с помощью алгебры логики

Состояние реле или электромагнита можно представить бинарной величиной:

Значение 0 – выключенное состояние (на катушке нет напряжения);

Значение 1 – включенное состояние (на катушке есть напряжение).

В рассмотренной выше схеме состояние электромагнита Y1 всегда совпадает с состоянием реле К1. Поэтому можно записать:

Если заменить контакт реле К1 на нормально замкнутый (рис.23), то состояние электромагнита Y1 будет противоположно состоянию реле К1.

Рис.23.

В данном случае состояния Y1 и K1 связаны логической операцией инверсии:

K1	Y1

Последовательное соединение контактов (рис.24) соответствует логической операции конъюнкции (логическое И). Катушка электромагнита получит питание, когда оба реле K1 и K2 будут включены. Логическую операцию И записывают с помощью символа умножения:

K1	K2	Y1

Рис.24.

Если один из контактов сделать нормально замкнутым (рис.25), то соответствующая переменная в логическом выражении инвертируется. Катушка электромагнита получит питание, когда реле K1 включено, а реле K2 выключено.

Рис.25.

Логическое выражение, соответствующее схеме на рис.25.

K1	K2	Y1

Параллельное соединение контактов соответствует логической операции дизъюнкции (логическое ИЛИ). Катушка электромагнита получит питание, когда хотя бы одно из реле K1 и K2 будет включено.

Рис.26.

Логическую операцию ИЛИ записывают с помощью символа сложения:

K1	K2	Y1

Если один из контактов сделать нормально замкнутым, то соответствующая переменная в логическом выражении инвертируется (рис.27). Катушка электромагнита получит питание, когда реле K1 включено или когда реле K2 выключено.

Рис.27.

Логическое выражение, соответствующее схеме на рис.27.

K1	K2	Y1

Реализация функции триггера с помощью реле.

Триггер – простейший дискретный автомат, обладающий свойством запоминать своё состояние. На триггер подаётся два сигнала – включающий и выключающий.

Временная диаграмма работы триггера:

Триггер включается, когда сигнал S становится равным единице и остаётся во включенном состоянии, когда сигнал S становится равным нулю.

Триггер выключается, когда сигнал R становится равным единице и остаётся в выключенном состоянии, когда сигнал R становится равным нулю.

Если оба сигнала S и R одновременно равны единице, то состояние триггера зависит от его вида. Триггер может иметь приоритет включения или приоритет выключения.

Рассмотрим схему триггера с приоритетом выключения (рис.28). Входные сигналы подаются кнопками (0 – не нажата, 1 - нажата). Выходной сигнал – состояние реле K.

Рис.28.

Контакт реле К стоит параллельно контакту кнопки S. После нажатия кнопки S катушка реле К получает питание и его контакт замыкается. После этого можно отпустить кнопку S. Реле К останется включенным, т.к. получает питание через собственный контакт. Нажатие кнопки R разрывает цепь, при этом контакт К разомкнётся. При отпускании кнопки R её контакт замыкается, но цепь остаётся разомкнутой, т.к. разомкнуты контакты S и K. При одновременном нажатии кнопок S и R цепь разомкнута, реле К выключено.

Рассмотрим схему триггера с приоритетом включения (рис.29). После нажатия кнопки S катушка реле К получает питание и его контакт замыкается. После этого можно отпустить кнопку S. Реле К останется включенным, т.к. получает питание через собственный контакт и нормально-замкнутый контакт кнопки R. Нажатие кнопки R разрывает цепь, при этом контакт К разомкнётся. При отпускании кнопки R её контакт замыкается, но цепь остаётся разомкнутой, т.к. разомкнуты контакты S и K. При одновременном нажатии кнопок S и R цепь замкнута, реле К включено.

Рис.29.

Техника безопасности при работе с электрическими элементами

1. Сборку (разборку) электрической схемы проводить только при выключенном питании стенда (тумблер на источнике питания в положении 0) и при закрытом главном вентиле пневматической системы.

2. Следует тщательно проверять собранную схему и исключить возникновение короткого замыкания (прямое соединение выводов «+24V» и «0V» источника питания).

3. При использовании электрических конечных выключателей следует устанавливать их так, чтобы шток цилиндра не оказывал на них большого усилия (выключатель замыкается при лёгком нажатии на ролик).

4. Не следует прилагать больших усилий при нажатии на кнопки измерителя давления во избежание поломки прибора.

Перед выполнением работы следует повторить правила техники безопасности из предыдущей работы по исследованию систем пневмоавтоматики.

ЗАДАНИЯ К ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ [1]

1. Система управления гильотинными ножницами (рис.30).

Рис.30.

Работа системы: При одновременном нажатии на две кнопки шток цилиндра опускает лезвие, которое режет бумагу. При отпускании хотя бы одной кнопки шток с лезвием возвращается в исходное положение.

Задание: Начертить пневматическую и электрическую принципиальные схемы системы. Собрать систему на лабораторном стенде и испытать её.

Указания к выполнению: Применить цилиндр одностороннего действия. Применить схему прямого управления. Предусмотреть возможность регулирования скорости опускания лезвия.

2. Система управления шибером (рис.31).

Рис.31.

Работа системы: В исходном состоянии шток цилиндра выдвинут и шибер закрыт. При нажатии любой из двух кнопок шток цилиндра втягивается, шибер открывается, чтобы высыпать гранулированный материал из конвейера. При отпускании обеих кнопок шибер закрывается.

Задание: Начертить пневматическую и электрическую принципиальные схемы системы. Собрать систему на лабораторном стенде и испытать её.

Указания к выполнению: Применить цилиндр двустороннего действия. Применить схему непрямого управления. Предусмотреть возможность регулирования скорости открывания и закрывания шибера.

3. Система управления бункером (рис.32).

Рис.32.

Работа системы: При выдвинутом штоке цилиндра бункер закрыт. При нажатии на первую кнопку бункер открывается, и материал из него высыпается. При нажатии на вторую кнопку бункер закрывается. При одновременном нажатии на обе кнопки бункер должен закрываться (или оставаться закрытым).

Задание: Начертить пневматическую и электрическую принципиальные схемы системы. Собрать систему на лабораторном стенде и испытать её.

Указания к выполнению: Применить цилиндр двустороннего действия. Применить схему непрямого управления. Применить бистабильный распределитель с двусторонним управлением.

4. Система управления гравитационным магазином (рис.33).

Рис.33.

Работа системы: Деревянные планки требуется выдвигать из-под гравитационного магазина к зажимному устройству. При нажатии на кнопку «Пуск» шток цилиндра выдвигается и выталкивает нижнюю планку. Как только толкатель достигает крайнего положения, он сразу начинает возвращаться в исходное положение. Кнопка «Пуск» не срабатывает, если шток цилиндра не находится в крайнем втянутом положении.

Задание: Начертить пневматическую и электрическую принципиальные схемы системы. Собрать систему на лабораторном стенде и испытать её.

Указания к выполнению: Применить цилиндр двустороннего действия. Достижение крайних положений штока цилиндра определять с помощью контактных выключателей, закрепляемых на корпусе цилиндра. Обеспечить возможность регулирования скоростей выдвижения и втягивания штока цилиндра.

5. Система управление лентой конвейера (рис.34).

Рис.34.

Работа системы: С помощью конвейерной ленты детали передаются через равные промежутки времени на рабочие станции. При нажатии на кнопку с фиксацией приводное храповое колесо начинает подачу деталей за счёт возвратно-поступательного перемещения штока цилиндра, соединённого с колесом через кривошип. При повторном нажатии на кнопку движение прекращается после возврата штока цилиндра в крайнее втянутое положение.

Задание: Начертить пневматическую и электрическую принципиальные схемы системы. Собрать систему на лабораторном стенде и испытать её.

Указания к выполнению: Применить цилиндр двустороннего действия. Достижение крайних положений штока цилиндра определять с помощью герконовых выключателей. Обеспечить возможность изменения скоростей выдвижения и втягивания штока цилиндра.

6. Система управления устройством штамповки (рис.35).

Рис.35.

Работа системы: Для запуска процесса штамповки требуется нажатие кнопки «Пуск» и наличие сигнала оптического датчика, подтверждающего присутствие детали. Шток цилиндра выдвигается и опускает пуансон со штампом на деталь. Как только будет достигнуто давление необходимое для качественной штамповки, пуансон возвращается в исходное положение.

Задание: Начертить пневматическую и электрическую принципиальные схемы системы. Собрать систему на лабораторном стенде и испытать её.

Указания к выполнению: Применить цилиндр одностороннего действия. Применить реле давления, которое подключается к поршневой полости цилиндра. Предусмотреть регулирование скорости опускания штампа. Воздействие детали на оптический датчик имитировать любым предметом. Задать уставку реле давления 3,5 бар.

7. Система управления устройством сварки (рис.36).

Рис.36.

Работа системы: Концы упаковочного материала свариваются с помощью разогретой металлической планки. При одновременном нажатии двух кнопок запуска разогретая планка опускается цилиндром на цилиндрическую оправку, обёрнутую упаковочным материалом. Цилиндр возвращает планку в исходное положение, если выполнены два условия: достигнуто конечное положение штока и достигнуто давление, необходимое для качественной приварки.

Задание: Начертить пневматическую и электрическую принципиальные схемы системы. Собрать систему на лабораторном стенде и испытать её.

Указания к выполнению: Применить цилиндр двустороннего действия. Применить реле давления, которое подключается к поршневой полости цилиндра. Конечное положение штока определять с помощью оптического датчика. Предусмотреть регулирование скорости опускания и подъёма планки. Требуемое давление для приварки 3 бар.

8. Система управления передаточной станцией (рис.37).

Работа системы: С помощью передаточной станции блоки перемещаются из магазина на станцию обработки. Блоки выталкиваются из магазина цилиндром А, а затем передаются на станцию обработки цилиндром B. Работа поясняется диаграммой (рис.38). Шток цилиндра B начинает движение после того, как шток цилиндра А вернулся в исходное положение. Новый цикл может начаться только после того, как завершился предыдущий цикл.

Задание: Начертить пневматическую и электрическую принципиальные схемы системы. Собрать систему на лабораторном стенде и испытать её.

Указания к выполнению: Применить цилиндры двустороннего действия.

Рис.37.

Рис.38.

[1] В заданиях к лабораторной работе использованы упражнения из сборника «Электропневмоавтоматика. Основной курс TP-102». Издание Festo Didactic.