Реле времени как переключающее устройство

В тех случаях, когда требуется произвести переключение с задержкой во времени, применяются различные реле времени. Характерной особенностью таких переключающих устройств является то, что они срабатывают через определенное время после поступления сигнала управления.

Электромагнитное реле времени. В качестве простейшего элемента времени можно использовать двухобмоточное электромеханическое реле (рис. 5.4,а). При подаче сигнала записи информации Х₃ реле К' срабатывает с некоторым запаздыванием, так как в короткозамкнутой обмотке К" наводится противо-ЭДС, которая сдерживает нарастание тока в катушке К'. Время задержки составляет 1,5...2 с. При отключении катушки реле К' от питания U _П наблюдается обратная картина и контакт реле с некоторым опаздыванием (до 5...8 с) обесточивает цепь управления.

Гидравлическое и пневматическое реле времени. Эти переключающие устройства применяются в системах гидропневмоавтоматики. Они предназначены для пуска или остановки потока жидкости или воздуха через заданный промежуток времени. Эти переключающие устройства применяют в случаях, когда требуется выдержка во времени между следующими друг за другом операциями технологического процесса.

Гидравлическое переключающее устройство (гидроклапан) состоит из (рис. 5.4, б) гидроемкости 7, поршня

6, пружины 5, рычага 4, выключателя 3, дросселя 2 и обратного клапана 1.

Работа такого переключающего устройства сводится к следующему. Гидроемкость 7 заполняется через обратный клапан 1. При этом рычаг 4 под действием

Рис. 5.3. Гидравлическое реле давления Рис. 5.4. Реле времени

поршня 6 перемещается вправо, отключая выключатель 3. После окончания сигнала управления (заполнения гидроемкости 7) пружина воздействует на поршень 6, перемещая его влево, при этом жидкость вытесняется через регулируемый дроссель 2. В крайнем левом положении рычаг 4 воздействует на выключатель 3, который подает команду исполнительному элементу. Выдержка времени производится настройкой проходного сечения дросселя 2.

Пневматическое переключающее устройство состоит (рис. 5.4, в) из дросселя 6, мембраны 4, обратного клапана 5, электромагнита 1, микровыключателя 7, корпуса 3. Работа реле сводится к следующему. При записи информации по-

дается импульс тока в электромагнит 1, электромагнит срабатывает и штангой 2 прогибает мембрану, как это показано на рисунке. Воздух из камеры выбрасывается через клапан 5. После окончания действия электромагнита мембрана стремится занять устойчивое положение. В камере создается разрежение и воздух засасывается через дросселируемое отверстие 6. Таким образом, скорость движения мембраны в исходное положение будет зависеть от количества воздуха, поступающего через это дросселируемое отверстие: чем оно больше, тем быстрее воздух будет наполнять камеру, тем быстрее мембрана займет нижнее крайнее положение, и наоборот. Регулировка площади сечения отверстия (времени срабатывания реле) производится дросселем 6. Как только мембрана со штангой займет нижнее положение, срабатывает микровыключатель 7, замыкая цепь, и на выходе (через определенное время с начала подачи сигнала записи) появляется сигнал информации. Регулировка времени срабатывания таких реле составляет 0,5... 180 с.

Электронное реле времени. Главными элементами этого устройства являются транзистор (рис. 5.5), конденсатор С и резистор R2. При отсутствии входного сигнала К1 _вх транзистор VT закрыт, катушка реле К2, включенная в коллекторную цепь транзистора, обесточена, контакт К2 разомкнут, цепь управления У обесточена.

При подаче входного сигнала (контакт К1 _вх включен) отрицательный потенциал подается на базу транзистора VT, который отпирается. При этом срабатывает выходное реле К2 и его контакт. Появляется сигнал на выходе. Одновременно с этим конденсатор С заряжается через диод VD до напряжения питания Е _к. При снятии входного сигнала (выключение К1 _вх) транзистор некоторое время, определяемое временем разряда конденсатора С, будет открыт и на выходе сохранится сигнал. Конденсатор разряжается через R1 переход — база — эмиттер и сопротивления R2. После разряда конденсатора С транзистор VT запирается и реле возвращается в исходное состояние, размыкая выходной контакт К2. Выдержка времени регулируется изменением R2 и С. Чем больше сопротивления R2 и емкость С, тем больше выдержка во времени. Выдержка времени может быть у таких реле от долей до сотен секунд.

5.6. ПРОГРАММНЫЕ УСТРОЙСТВА, КОМАНДОАΠ ПАРАТЫ

Большое применение в промышленной автоматике нашли различные программные устройства и командоаппараты, при помощи которых осуществляют автоматизированное управление целыми технологическими комплексами. В качестве таких устройств применяются различные программные реле, командоаппараты на перфокартах и перфолентах и другие системы.

Программное реле (рис. 5.6) состоит из двигателя МС с обмотками W1, W2 и конденсатора С. Предварительное включение двигателя производится тумблером SB1. Пуск реле производится кнопкой SB2, которая включает магнитный пускатель КМ с самоблокирующимся контактом К. При вращении двигателя его вал 1 поворачивает кулачки 2, которые воздействуют на конечные выключатели SQ1.. .SQ12. В каждом пазу распределительного вала можно установить от одного до четырех кулачков, что позволяет включать и выключать исполнительные элементы от одного до четырех раз за один оборот двигателя.

Рис. 5.5. Электронное реле времени Рис. 5.6. Программное реле

Контакты цепи управления SQ1... SQ12 могут коммутировать мощность до 600 Вт. По такому принципу работает электропневматический прибор КЭП.

Перфокарты используются техническими средствами АСУ в качестве программного переключающего устройства.

Перфокарта представляет собой прямоугольник из картона размером 82,5×187,32 мм и толщиной 0,18 мм (ГОСТ 6198—75).

В нашей стране используются два вида перфокарт: 45 и 80-колонные. Последние более широко распространены. На лицевой стороне перфокарты имеется цифровая сетка, нанесенная типографским способом. Она делит площадь карты на вертикальные колонки и горизонтальные ряды — позиции, или строки. В каждой колонке перфокарты напечатаны цифры от 0 до 9. Колонки имеют порядковые (четные) номера, которые отпечатаны между восьмым и девятым горизонтальными рядами, а также над нулевым рядом.

Кроме десяти обозначенных, на перфокартах имеются две необозначенные позиции (1-я и 12-я), расположенные в надциф-ровом поле.

На перфокарте регистрируется различная цифровая, алфавитно-цифровая и символьная команда (информация). Любой

знак на перфокарте представляется в виде одного или нескольких отверстий (пробивок), располагаемых в одной колонке. Расположение и размеры пробивок в перфокартах должны соответствовать ГОСТ 8912—76. В 45-колонной перфокарте пробиваются круглые отверстия диаметром 3,2 мм, а в 80-колонной — прямоугольные с основанием 1,4 мм и высотой 3,2 мм.

Для представления информации на перфокартах разработаны специальные коды.

Считывание команд с перфокарт производится с помощью электроконтактных систем или методом фотосчитывания.

При электроконтактном способе перфокарта с нанесенными на нее командами в виде пробивок перемещается между контактами. При попадании контактной щетки в пробивку электрическая цепь замыкается и импульс направляется в соответствующую цепь управления.

Перфолента представляет собой узкую ленту толщиной 0,1... 0,15 мм, изготовленную из бумаги высокого качества. Длина перфоленты зависит от оборудования, для которого она используется, и обычно не превышает 300 м. Информация о командах наносится на ленту путем пробивки круглых отверстий, расположенных вдоль кодовых дорожек. Применяются 5, 6, 7 и 8-дорожечные ленты. Пробивки в поперечном направлении перпендикулярно перемещению перфоленты образуют строки. В каждой строке фиксируется один символ, соответствующий коду цифры, буквы или знака. Максимальное число различных команд, которые можно кодировать на перфоленте, зависит от числа кодовых дорожек. На 5-дорожечной ленте можно закодировать до 32 различных команд (2⁵), на 8-дорожечной — до 256

(2⁸).

Кроме кодовых, на перфоленте имеется специальная транспортная, или синхронизирующая, дорожка, обеспечивающая синхронизацию считывания информации и перемещение ленты лентопротяжным механизмом. Транспортная дорожка размещается между 3 и 4-кодовыми дорожками.

Для кодирования информации о командах на перфоленте разработано несколько кодов. В их числе код МТК-2 для передачи данных по линиям связи; код КОИ-7 для ввода данных в ЕС ЭВМ и др.

Магнитные ленты в различных программных устройствах получают все большее применение не только как средства для запоминания и хранения значительных объемов информации в универсальных ЭВМ, но и для ввода информации в ЭВМ, регистраторы информации и другие технические средства АСУ. Широкое использование магнитных носителей объясняется большой плотностью записи, высокой скоростью записи и считывания, многократностью записи на один и тот же участок носителя, длительностью хранения записанной информации.

В отечественных технических средствах АСУ применяются магнитные ленты, диски, карты и барабаны.

Магнитная лента представляет собой пластмассовую или полиэфирную пленку, на которую наносится слой ферромагнитного порошкового вещества. Хранится лента намотанной на катушки.

Введена стандартизация магнитных лент по длине, ширине, числу дорожек и плотности записи. Для ЕС ЭВМ длина ленты составляет 750 м, ширина 12,7 мм, количество дорожек 9, из которых 8 информационные и 1 контрольная, используемая для контроля правильности передачи информации по четности. Плотность записи для 7 и 9-дорожечных лент обычно составляет 8 и 32 бит/мм.

Магнитный диск — круглая пластина из прочных и легких металлических сплавов диаметром 250... 650 мм, толщиной 2... 2,5 мм с ферромагнитным покрытием, наносимым с обеих сторон диска. Информация на диски записывается по концентрическим дорожкам (окружностям), число которых различно для разных типов дисков. Часто количество дорожек составляет 128 или 203.

Металлические магнитные диски в основном используются в качестве среды для хранения больших объемов информации в управляющих устройствах ЭВМ.

Гибкие магнитные диски являются легкоснимаемыми и экономичными носителями информации в специализированных вычислительных машинах, например в «Роботрон-1720», ГМД — это пластиковая круглая пластина диаметром 19 см с отверстием в центре, покрытая магнитным слоем. Как и металлические, гибкие диски разбиты на концентрические дорожки, а те в свою очередь — на секторы для нанесения команд.

Легкость, небольшой габарит, большой объем записываемой на них информации, обусловливают перспективность этого носителя.

Магнитная карта — это небольшой пластмассовый прямоугольник, на котором в виде узких полос нанесен магнитный слой. Информация на карты записывается по параллельным дорожкам. Число дорожек различно и зависит от размера магнитной карты. Так, карта размером 25,4×76,2 мм имеет 21 дорожку, карта размером 82,5×356 мм — 56 дорожек. При использовании 21-дорожечной карты 19 дорожек служат для записи основной информации, две — для записи синхронизирующих импульсов и импульсов проверки на четность. При плотности записи 10 бит/мм емкость указанных карт соответственно составляет 1134 и 32 550 десятичных знаков.

Магнитные карты в технических средствах используются для построения очень мелких накопителей команд.

Магнитный барабан — представляет собой полый металлический цилиндр, внешняя сторона которого покрыта слоем

магнитного материала. Диаметр барабана составляет от 10 до 600 мм, скорость вращения до 20 000 мин^-1. Команда записывается и считывается по дорожкам головками, располагающимися вдоль образующей барабана. Информационная емкость барабана определяется произведением количества дорожек на длину каждой из них и на плотность записи. Например, магнитный барабан в устройстве ЕС-5033 имеет такие характеристики: число рабочих дорожек 800, плотность записи 50 бит/мм, скорость вращения 1500 мин^-1.

Магнитные барабаны в основном применяются для хранения больших объемов записываемых команд.

Контрольные вопросы

1. Назначение переключающих устройств и их классификация.

2. Какие переключающие устройства могут управлять электрическими цепями большой мощности?

3. Чем регулируется выдержка времени у электронного реле времени?

4. Принцип управления автоматизированным технологическим объектом при помощи программных устройств.

Дата добавления: 2015-08-27