книги / Проектирование бесконтактных управляющих логических устройств промышленной автоматики

Выходные переменные

№=1 — сигнал, включающий'контактор электродвигателя оператора для передвиже­ ния в левую сторону;

V = \ — то же в правую сторону.

Составление таблицы переходов. Таблица переходов строится для трех входных

теля в алгебраическое выражение, полученное в результате синтеза. Таблица пере­ ходов представлена на рис. 15-10,

В каждой клетке каждой строки таблицы переходов определяются последующие состояния функции в зависимости от исходного состояния функции и комбинации'

значений входных переменных. Одновременно учитывается возможность появления неправильных последовательностей выходных сигналов и для этих случаев предписы­ ваются нужные состояния.

Комбинация значений входных переменных Хы=\ и (/4=1 невозможна, так как

оператор не может одновременно двигаться и в левую и в правую стороны. Поэтому

ние независимо от значений других сигналов. Поэтому и во всех других клетках, для. которых z4= l , пужно поставить состояние il.

строке исходным является состояние 2, соответствующее движению оператора в левую сторону (1^=1). Оно устойчиво при х4=(1, (/4=0, z4=0. Исчезновение сигнала х4= 1 и появление сигнала j/4= 1 может произойти только в аварийном случае, поэтому здесь предписывается переход в последующее состояние 1 — остановка оператора. Из усло­ вий работы оператора известно, что его движение возможно только при наличии сиг­ нала я'4 или у4. Поэтому в клетке, соответствующей значениям входных переменных. xt—0, у4= 0, е4=0, последующим будет состояние 1.

Определение последующих состояний в остальных клетках строки 3. Состояние 3,.

являющееся исходным в этой строке, соответствует движению оператора в правую сторону (К=1). Оно устойчиво при х4= 0, i/4= l, z4= 0. Из соображений, аналогичных

тем, что были приведены относительно строки 2, в клетках, соответствующих комби­ нациям входных переменных Хьу.&к и * 4y4z4, предписывается переход в последующее,

состояние 1.

Выбор промежуточных переменных. Количество промежуточных переменных

определяется из условия (см. § 4-1)

2ржи =. 5 2^мин—1

Отсюда находим:

рм и н — 2 ,

322

так как

22> 3 > 2 1.

В качестве промежуточных переменных используем выходные переменные W к Г.

Составление карты соответствий и структурной схемы логической функции. Кас­

та, определяющая соответствия между состояниями и выходными переменными, по­ строена на рис. 15-11. Она составлена по таблице переходов (рис. 115-10) так, чтобы состояниям '1 и 2, 1 и 3, между которыми возможен переход, соответствовали сосед­ ние комбинации выходных переменных.

Структурная схема логической функции приведена на рис. 1542.

реходов. Все последующие состояния записываются в карте в виде комбинаций вы­

ствующая ей комбинация выходных переменных не используется.

Составление карт для каждой выходной функции и определение алгебраических

.выражений. Карты для каждой промежуточной функции в точности повторяют общую

карту по числу клеток, а также по числу и расположению переменных. Карту для функции W (рис. 15-13,6) получим, взяв левые значения промежуточных переменных из клеток общей карты, а карту для функции V (рис. 15-13,в), взяв правые значения.

Из полученных карт, следуя известным правилам, находим алгебраические вы­ ражения логических функций:

по единичным контурам

W=XiiiV;

V—yiZiW;

по нулевым контурам

W—Xe+Si+v;

V = t / i + S i + w .

Взяв -формулы, полученные по единичным контурам, и умножив каждую из них на c = (d i+ d 2)e, запишем алгебраические выражения для построения логической схемы

управления перемещением оператора:

W=XiZiVe(di+d2) ;

V=yiZkwe(di+dz).

С целью уменьшения числа элементов, необходимых для реализации логической функции, преобразуем полученные выражения к виду

W = х4 -jr zi -\-v + е + d %Ч-grfsJ

V = У* + z 4 + и> + е + d , -J- dt .

По этим выражениям и по выражениям, полученным ранее для блока логиче­ ского сравнения двоичных чисел, построена функциональная схема на рис. 15-14.

Рис. 15-14. Функциональная схема управления перемещением оператора.

При этом предполагается, что система логических элементов содержит элемент, реализующий функцию ИЛИ—НЕ. Предполагая также, что число входов логических элементов жестко не ограничивается и может быть при необходимости увеличено.

Синтез схемы управления перемещением захватов оператора

Входные переменные

f—l — сигнал, разрешающий перемещение захватов оператора (этот сигнал опущен

при составлении таблицы переходов); g = l — сигнал на движение захватов вверх;

324

Рис. 15-15. Таблица переходов последовательностной функции управления перемещением захватов оператора.

личные. Там, где есть возможность появления неправильных последовательностей вы­ ходных сигналов, предусматриваются нужные состояния.

Прежде всего заметим, что комбинация входных переменных й/ (i= l и /= 1 одно­ временно) лишена смысла, так как захваты не могут находиться одновременно в край­ них положениях. Поэтому в клетках восьми столбцов, соответствующих этой комби­ нации, сразу можно поставить знак ~ .

Определение последующих состояний в строке 1. Состояние 1 соответствует пре­

быванию захватов оператора либо в крайнем верхнем положении (у=11), либо в край­ нем нижнем положении ,(*=11) - При этом все выходные переменные равны нулю, т. е. £/=О, R—0 и Q =0. Очевидно, что имеет смысл рассматривать переходы из состояния 1

в последующие состояния только для восьми клеток первой строки, соответствующих значению входной переменной /= 1, и для восьми клеток, соответствующих значению входной переменной *=*].

Если захваты находятся в верхнем положении (7=1) и если не запрещено дви­ жение вниз '(Л=0), то при наличии сигнала на движение вниз (ft=l) либо вниз и вверх (h = 1, g=il) происходит переход _в состояние 2, что отмечено в клетках, соот­ ветствующих комбинациям ghijk и ghijk входных переменных. Если же при наличии

h = 1, k—\ (клетка ghijk), а также для клетки с непредусмотренной комбинацией ghijk

предписывается последующее состояние 1. При отсутствии сигналов на движение (й=0, g=Q) в клетках ghijk и ghijk также остается состояние 1.

Если захваты находятся в нижнем положении (ii='l), то в клетке, соответст­ вующей комбинации ghijk, где имеется сигнал на движение только вверх (g==l, h = 0),

в состояние 3. В клетках, соответствующих комбинациям ghijk и ghijk, функция на­

325

ходится в состоянии '1 после выполнения движения вниз. При появлении в этой ситуа­ ции сигнала й=1 наступит переход либо в состояние 4 (клетка ghijk), либо в состоя­ ние 3 (клетка ghijk). В клетке^ с_непредусмотренной комбинацией ghijk. предписыва­ ется состояние .1. В клетках ghijk и ghijk, где отсутствуют сигналы на движение

(£=0> А=0), функция остается в состоянии 1. Во все остальные клетки первой строки надо поставить знак

Определение последующих состояний в строке 2. Состояние 2 , соответствующее

движению захватов вверх ■(i/?==ll), и переход из него в последующие состояния сле­ дует рассматривать только для комбинаций входных переменных, содержащих пере­ менную g='l. Движение захватов вверх, начавшись при комбинации входных пере­ менных ghijk, продолжается при комбинации ghijk и переходит в состояние !1 (клет­ ка ghijk) после остановки захватов в крайнем верхнем положении. Если движению вверх предшествовало движение вниз (ik=l), то сначала состояние 3 соответствует комбинации ghijk, затем комбинации_ ghijk^ а прп появлении_комбинации ghijk пере­ ходит в состояние 1. В клетках ghijk, ghijk,. ghijk, ghijk, ghijk, g h ijk предписывается

состояние 4, так как'здесь отсутствует сигнал /е=1. Во все другие клетки третьей

строки надо записать знак

Определение последующих состояний в строке 4. Состояние 4 соответствует по­

окончания всех вертикальных перемещений, предусмотренных на данной позиции, т^ е. когда возникает одна из следующих комбинаций входных переменных: ghijk, ghijk, ghijk. , Комбинации ghijk, ghijk, ghijk могут появиться после поворота программного

барабана на очередную позицию. Ори этом произойдет переход в состояние 1, из которого будет выполняться дальнейший переход к последующим действиям, преду­ смотренным на новой позиции барабана. При других комбинациях входных перемен­ ных, где либо /= 1, либо 4=1, предписывается переход из состояния 4 в состояние 1.

пустыми, так как соответствующие им комбинации выходных переменных не исполь­ зуются.

Карты для отдельных выходных функций построены на рис. 15-17,6—г. Из них

получаем, с учетом переменной j, следующие алгебраические выражения логических

функций:

326

Рис. 15-17, Карты входных функций.

327

15-3. СИСТЕМА ЛОГИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПОРШНЕВЫМ КОМПРЕССОРОМ И ГРУППОЙ КОМПРЕССОРОВ

охлаждения, системы смазки, системы регулирования производительности и автомати­ ческой разгрузки компрессора, приборов защиты, контроля и сигнализации.

Компрессор воздушный поршневой вертикальный двухступенчатый. Тип В-300-2К;

40 м3/мин; 330 об/мин; 224 кВт. Атмосферный воздух очищается от пыли в висциновом фильтре и поступает в цилиндр первой ступени и далее в промежуточный охла­ дитель, цилиндр второй ступени, последующий охладитель, воздухосборник и маги­ страль сжатого воздуха.

Приводной электродвигатель синхронный типа СДК-320-333; 250 кВт; ©000/3000 В;

30,8/61,5 А; 333 об/мин.

Возбудитель-генератор постоянного тока типа ПН-1145; :16,2 кВт; ПО В;

1450 об/мин; привод от короткозамкнутого двигателя типа А-11-4; 20 кВт; 220/330 В; 1460 об/мин.

Система охлаждения автономная с последовательным охлаждением узлов ком­

прессора, замкнутая; нагретая вода охлаждается в градирне. При такой системе по­ дача воды к каждому компрессору производится индивидуальным насосом. Насос типа 2К-6 приводится короткозамкнутым двигателем 4,5 кВт, 330/220 В, 2800 об/мин. Для заливки насоса применен бак-аккумулятор на всасывающем трубопроводе.

Система смазки компрессора состоит из циркуляционной смазки подшипников

с приводом масляного насоса от вала компрессора и прямоточной системы смазки цилиндров, осуществляемой лубрикатором. Циркуляционная система смазки имеет охладитель нагретого масла.

Рис. 15-18. Схема регулирования производительности и авто­ матической разгрузки компрессора.

Система регулирования производительности компрессора и автоматической раз­

грузки его при пуске и остановке поясняется с помощью рис. 15-18.

На магистральном трубопроводе 1 сжатого воздуха установлен электроконтакт-

ный манометр .(здесь он не показан), имеющий две пары контактов. При давлении воздуха в магистрали выше верхнего предела замыкаются контакты манометра, вклю­ чающие цепь питания электромагнита 4, воздухораспределителя 3. Золотник 5 воз­

духораспределителя переместится вправо, в положение, показанное на рисунке, откры­ вая проход сжатому воздуху по трубкам 2 и 7 к цилиндру 8 отжимного устройства запорного клапана 10 на всасывающем трубопроводе 11 компрессора. Под действием

328

сжатого воздуха на поршень 9 отжимного устройства клапан 10 закрывается, преодо­ левая силу пружины 12. Одновременно спускается поршень 15 разгрузочного устрой­ ства, открывая отверстие трубки 14 и соединяя тем самым через трубки 14 и 13 на­ гнетательный трубопровод 16 цилиндра II ступени компрессора со всасывающим тру­ бопроводом М. Обратный клапан 17 закрывается. Компрессор переходит на холостой

ход.

При понижении давления в магистрали 1 до нижнего предела замыкается другая пара контактов манометра и подается питание на электромагнит 6. Золотник 5 пере­ мещается влево, соединяя цилиндр 8 нажимного устройства через трубку 7 с атмо­ сферой. Под действием пружины 12 клапан 10 открывается. При этом поршень 15 закрывает отверстие трубки 14. Компрессор переходит на рабочий ход.

Система контроля защиты и сигнализации в схеме управления компрессора

В соответствии с требованиями ПУЭ, ЛТЭ и ПБ и других руководящих мате­ риалов [92] в установке предусмотрены следующие виды защит, действующих на

отключение компрессора:

Л) защита синхронного электродвигателя и питающего кабеля откоротких за­ мыканий и перегрузки;

2)защита приводного двигателя от замыкания на землю;

3), защита от исчезновения напряжения в цепях управления переменного тока

220В;

4)защита от понижения давления воды в системе охлаждения компрессора;

5)защита от понижения давления масла в системе циркуляционной смазки;

6)защита от перегрева подшипников компрессора и двигателя и от перегрева обмотки двигателя,

7)защита, действующая при повышении температуры сжатого воздуха после цилиндра II ступени;

8)защита от прекращения подачи масла в системе лубрикаторной смазки.

Предусмотрена следующая сигнализация:

1) сигнализация об исчезновении напряжения постоянного тока 24 В в цепях защиты;

2)сигнализация о перегреве сжатого воздуха в промежуточном охладителе;

3)сигнализация о перегреве масла в системе циркуляционной смазки;

4)сигнализация о перегреве воды в системе охлаждения;

5)сигнализация об аварийном отключении компрессора;

6)предупреждающая сигнализация, действующая на рабочем: месте при пуске

компрессора; 7) сигнализация о ненормальном стуке в компрессоре;

8) сигнализация о повышении температуры сжатого воздуха после цилиндра

Iступени;

9)сигнализация, действующая при отклонении давления воздуха в промежуточ­

ном охладителе от заданных пределов.

Технические условия работы и автоматизации компрессорной установки

В связи с тем, что синтез схемы управления и синтез схемы защиты выполняют­ ся отдельно, условия работы формулируются отдельно для каждой части. Технические условия определены путем тщательного анализа технологического процесса.

Технические условия на проектирование системы управления

;1. Проектируемая система управления должна обеспечить автоматическое регу­ лирование производительности компрессорной станции в зависимости от расхода сжа­ того воздуха. Основное требование сводится к поддержанию в заданных пределах давления воздуха в воздухосборнике компрессорной станции несмотря на неравномер­ ное потребление воздуха из сети.

В соответствии с исследованиями и рекомендациями [25] разность ' значений верхнего и нижнего пределов давления воздуха, устанавливаемых на регулирующем манометре, должна быть 0,2—0,3 кг/см. На основе анализа существующих способов регулирования производительности поршневых компрессоров [25] и исходя из техни­ ческих возможностей данной компрессорной установки принято прерывистое регули­ рование производительности, осуществляемое периодическим включением или отклю­ чением соответствующего компрессора с предварительным переводом его на холостой ход посредством перекрытия всасывающего трубопровода с одновременной разгруз­ кой цилиндра II ступени. Сигнал на включение или отключение компрессора подается путем замыкания одного из двух контактов манометра при давлении воздуха, соот­ ветствующем нижнему или верхнему пределу.

В системе регулирования производительности участвуют три компрессора, обо­ значенных номерами 1, 2 и 3. При этом пуск и остановка компрессора производятся

329

с соблюдением очередности, задаваемой переключателем режимов (ПР), которым можно установить, например, один из следующих порядков включения компрессоров: 1—2—3; il—13—2; 2—3—1; 3—1—2. Очередность отключения компрессоров необходима

для обеспечения равномерности износа машин и получения наилучших эксплуатацион­ ных показателей'(при компрессорах с разной производительностью).

В начале работы, когда давление в сети отсутствует,- или при понижении дав­ ления в процессе работы ниже установленного предела компрессоры включаются в ра­ боту последовательно до тех пор, пока производительность работающих агрегатов не будет соответствовать расходу воздуха в сети. Пуск первого компрессора произво­ дится без задержки. Сигнал на пуск каждого последующего компрессора должен по­ даваться с задержкой, необходимой для того, чтобы предыдущий компрессор успел не только войти в рабочий режим, по и подать некоторое количество сжатого воздуха в сеть.

(При уменьшении расхода воздуха потребителями давление в магистрали возра­ стает и происходит автоматическое отключение компрессоров в обратной последова­ тельности: Регулирование производительности осуществляется с самоблокировкой («запоминанием») верхнего установленного на манометре предела давления. При до­ стижении верхнего предела давления замыкается соответствующий контакт маномет­ ра, сразу же без задержки подается сигнал на отключение очередного компрессора, который переходит на холостой ход и работает так в течение 120 с. Эта выдержка времени' работы компрессора на холостом ходу определена из анализа экономических и технических требований применительно к данной конкретной установке [25] с уче­ том того, что допускается не более двух пусков синхронного двигателя в течение часа.

Если за время работы на холостом ходу давление сжатого воздуха не снизится до минимального установленного на манометре значения, то компрессор отключится, а на холостой ход перейдет следующий компрессор. Последовательный переход ком­ прессоров на холостой ход и их отключение будут происходить до тех пор, пока дав­ ление не снизится до нижнего предела. Если же за это время давление успеет сни­ зиться до нижнего предела, то через замкнувшиеся при этом контакты манометра поступит сигнал, который снимет «запомненный» ранее сигнал на отключение. Ком­ прессор снова примет нагрузку.

Если после этого давление сжатого воздуха будет находиться между значениями верхнего и нижнего пределов, то в работе должны оставаться только те компрессоры, которые к этому времени находятся под нагрузкой.

2. Производительность каждого компрессора изменяется от холостого хода до 100%-й нагрузки. В качестве регулятора производительности применяется двухпози­ ционный воздухораспределитель типа ВР-350, имеющий два электромагнита, каждый из которых включается определенным контактом манометра. Одновременное включе­ ние электромагнитов должно быть исключено. При включении одного из них ком­

создания более благоприятных условий пуска приводного двигателя и во избежание механических перегрузок частей компрессора при остановке.

Кроме автоматического должно быть предусмотрено й ручное управление пуском и остановкой компрессора.

Электродвигатель компрессора включается посредством масляного выключателя, в приводе которого имеются электромагнит включения и электромагнит отключения, включающиеся контакторами, действующими от реле включения и реле отключения масляного выключателя. Пуск приводного синхронного двигателя компрессора произ­ водится с жестко присоединенным возбудителем и длится в течение 20 с. Пуск двига­ теля возбудителя осуществляется одновременно с пуском двигателя компрессора.

4. Пуск насоса охлаждения должен предшествовать пуску компрессора, так как пуск последнего производится только при нормальном давлении воды в системе охлаждения. Давление охлаждающей воды контролируется электроконтактными мано­ метрами.

Из приведенных условий работы компрессору можно отметить характерную осо­ бенность, заключающуюся в необходимости в процессе пуска, работы или остановки включать и отключать отдельные исполнительные элементы в заданной последователь­ ности и с заданными задержками.

Так, для запуска компрессора нужно выполнить следующую последовательность операций:

|1) включить электромагнит перевода компрессора на холостой ход ЭПКХ;

2)включить пускатель двигателя насоса охлаждения;

3)при достижении нормального давления охлаждающей воды включить реле включения масляного выключателя. Одновременно включить пускатель приводного

двигателя возбудителя;

33 0