Việc thiết kế hệ thống điều khiển tự động dựng phần tử khụng tiếp điểm hoặc cú tiếp điểm ở giai đoạn tổng hợp trừu tượng trong cấu trỳc của chỳng đều dựng những phương phỏp tổng hợp như nhau. Trong thực tế cũng gặp những vấn đề là đó cú hệ thống điều khiển tự động rơle, cụng tắc tơ nhưng để hoàn thiện hệ thống hơn về mặt tuổi thọ, tần số cụng tỏc … cần sử dụng cỏc phần tử khụng tiếp điểm (cổng logic) cho hệ thống đú. Thực chất của nhiệm vụ này là thành lập cụng thức cấu trỳc của hệ dựa
Màn hỡnh hiển thị
Đầu ra Đầu vào số
Nguồn Đầu vào tương tự
theo sơ đồ rơle, cụng tắc tơ. Trong phần này chủ yếu đề cập đến nội dung chuyển đổi từ sơ đồ mạch điện điều khiển dựng phần tử rơ le sang sơ đồ mạch điện điều khiển dựng cổng logic. Giải quyết nhiệm vụ này cú thể tiến hành theo cỏc bước sau:
Trờn cỏc sơ đồ rơle, cụng tắc tơ cần phõn chia thành cỏc tớn hiệu vào với cỏc ký hiệu a,b,c,d …
Cỏc phần tử chấp hành (phần tử ra ) và cỏc phần tử trung gian Z, X, Y ..
Cỏc tớn hiệu vào qua cỏc phần tử đầu vào được đưa đến cỏc phần tử chức năng của hệ thống điều khiển.
Cỏc tiếp điểm đúng vào (thường mở) trong cụng thức cấu trỳc và sơ đồ cấu trỳc được ký hiệu khụng cú gạch ngang trờn đầu , cũn cỏc tiếp điểm mở ra ( thường đúng ) cú gạch ngang trờn đầu
Việc tổng hợp cụng thức cấu trỳc được tiến hành theo 2 giai đoạn
Giai đoạn 1: theo kết quả phõn tớch sơ đồ rơle , cụng tắc tơ , tiến hành phõn nhóm tất cả cỏc tớn hiệu tỏc động vào hệ thống, trờn đầu vào, đầu ra và cỏc phần tử trung gian. Mỗi tớn hiệu đặt cho nú một ký hiệu chữ cỏi. Việc phõn nhúm và ký hiệu cỏc phần tử của sơ đồ cụng tắc tơ rơ le nờn theo trỡnh tự sau :
Xỏc định và ký hiệu tất cả cỏc tớn hiệu vào bao gồm trạng thỏi của cỏc cụng tắc cuối, cụng tắc trung gian, trạng thỏi của cỏc nỳt ấn điều khiển, của tiếp điểm của cỏc đatric kiểm tra quỏ trỡnh …
Tiến hành rỳt gọn số tớn hiệu vào bằng cỏch kết hợp nhiều tớn hiệu đơn giản thành một tớn hiệu tương đương phức tạp hơn . Vớ dụ khi mắc nối tiếp một số tiếp điểm trong mạch khúa liờn động , tớn hiệu của chỳng cú thể thay bằng một tớn hiệu phức tạp ký hiệu bằng tớch cỏc tớn hiệu cơ sở …
Xỏc định và phõn nhúm tất cả cỏc tớn hiệu ra điều khiển cỏc phần tử chấp hành – cỏc cụng tắc tơ , cỏc động cơ điện …
Xỏc định và phõn nhóm tất cả cỏc tớn hiệu trung gian xuất hiện do kết quả tỏc động của cỏc phần tử trung gian này là cỏc cơle cú ý nghĩa sử dụng khỏc nhau . Cỏc tiếp điểm của phần tử trung gian được mắc trong mạch cỏc phần tử đầu ra hoặc phần tử trung gian khỏc
Cỏc tớn hiệu trung gian được chia thành cỏc tớn hiệu khụng cú liờn hệ phản hồi và tớn hiệu cú liờn hệ phản hồi. Mạch của cỏc tớn hiệu khụng cú liờn hệ phản hồi chỉ chứa cỏc tiếp điểm của cỏc phần tử đầu vào. Trong mạch của cỏc tớn hiệu trung gian cú phản hồi cú mặt tiếp điểm của cỏc phần tử được điều khiển bởi cỏc tớn hiệu này hoặc của cỏc phần tử trung gian khỏc hoặc phần tử ra.
Giai đoạn 2: thành lập cụng thức cấu trỳc, tiến hành viết cỏc biểu thức đại số tương ứng với cỏc mạch của cỏc biến ra và biến trung gian của hệ rơle cụng tắc tơ hoặc ghi nhận cỏc biểu thức cấu trỳc sau giai đoạn thiết kế.
Cỏc sơ đồ cụng tắc tơ, rơle chủ yếu cú cấu trỳc nối tiếp hoặc song song ( sơ đồ loại NS) và biểu thức đại số trong trường hợp này được viết trong cỏc dạng chuẩn ( truyền chuẩn hoặc hội chuẩn ).
Khi cú mặt cỏc khõu cú cấu trỳc (sơ đồ loại C) để nhận được biếu thức đại số của tớn hiệu đi vào những khớ cụ xỏc định phải tiến hành viết cụng thức cấu trỳc cho tất cả cỏc mạch cú thể đúng khi cụ đú. Kết quả trong cỏc cụng thức đại số xuất hiện cỏc biểu thức đại số tương đương tương ứng với cỏi gọi là cỏc mạch dư.
Sau khi nhận được cỏc cụng thức cấu trỳc ở cỏc dạng chuẩn, cú thể xõy dựng sơ đồ logic dựng cỏc phần tử và, hoặc, khụng . Chưa xột đến đặc điểm của cỏc phần tử cụ thể. Khi đó chọn kiểu cỏc phần tử logic cụ thể, cần phải biến đổi cụng thức cấu trỳc về dạng cú thể thực hiện được bằng cỏc phần tử đơn chức năng đó được chọn cụ thể cú xột đến đặc điểm sử dụng chỳng.
Thành lập cụng thức cấu trỳc cần tiến hành theo trỡnh tự sau : Thành lập cụng thức cho cỏc tớn hiệu ra.
Thành lập cụng thức cho cỏc tớn hiệu trung gian khụng cú tớn hiệu liờn hệ phản hồi thành lập cụng thức cho cỏc tớn hiệu trung gian cú liờn hệ phản hồi.
Trong cỏc biểu thức của cỏc tớn hiệu ra và tớn hiệu trung gian cú liờn kết phản hồi thay cỏc tớn hiệu trung gian khụng cú phản hồi bằng biểu thức theo tớn hiệu vào của chỳng biến đổi và rỳt gọn phương trỡnh nhận được bằng cỏch dựng cỏc luật tương đương nếu cú thể được.
Thành lập sơ đồ điều khiển logic dựng cỏc phần tử và, hoặc, khụng thực hiện cỏc phương trỡnh nhận được chọn cỏc phần tử logic cụ thể, tiến hành biến đổi cụng thức cấu trỳc phự hợp với đặc điểm của cỏc phần tử logic đó chọn
Vớ dụ 1: Chuyển khõu mạch tiếp điểm trờn hỡnh 3.2 sang dựng phần tử khụng tiếp điểm.
Cụng thức của mạch đúng phần tử chấp hành Z là : f(z) = [( a + d) b + z].c
Cụng thức cấu trỳc toàn phần: F(z) = [( a + d) b + z].cz
Hỡnh 3-1. Sơ đồkhõu mạch tiếp điểm
Ta cú sơ đồ khụng tiếp điểm dựng cỏc phần tử logic And, OR và NOT
a b c z
d z
Hỡnh 3-2. Sơđồ dựng phần tử khụng tiếp điểm
Vớ dụ 2: Chuyển mạch rơle tiếp điểm hỡnh 3-3 sang mạch khụng tiếp điểm.
Sau khi đó phõn tớch sự hoạt động của sơ đồ theo cụng nghệ, dựa vào trỡnh tự đó nờu, trước hết ta phõn chia cỏc phần tử của sơ đồ tiếp điểm ra 3 loại và đặt tờn chữ cỏi cho chỳng:
Cỏc tớn hiệu vào:
a. rơle làm việc tự động (Rtđ) b. rơle chu kỳ (Rck)
c. cụng tắc hành trỡnh ăn dao (Hta) d. cụng tắc hành trỡnh vị trớ xuất phỏt (Hto) e. cụng tắc hành trỡnh ngược (Htn)
Hỡnh 3-3. Sơđồ chuyển mạch rơle tiếp điểm
Cỏc tớn hiệu ra
Z – cụng tắc tơ tiến nhanh TN Y –cụng tắc tơ lựi nhanh LN
X – cụng tắc tơ ăn dao làm việc KA V – ly hợp ăn dao làm việc LA U – ly hợp phanh FH
Với những ký hiệu đặt tờn trờn ta cú thể vẽ sơ đồ cấu trỳc của mạch
Hỡnh 3-4. Sơ đồcấu trỳc mạch theo ký hiệu tờn đặt
Sơ đồ cấu trỳc này làm thuận tiện việc viết cụng thức cấu trỳc, tuy vậy khụng nhất thiết phải cú, cú thể thành lập cụng thức cấu trỳc trực tiếp từ sơ đồ rơle cụng tắc tơ. Cụng thức cấu trỳc thành lập được như sau:
f(Z) = a.(b+z).c y ; f(Y) = a.p.d z; f(X) = a.p.c f(V) = x ; f(U) = z+y ; f(P) = b(e+p)
Dựa theo cỏc phương trỡnh trờn ta cú thể vẽ được sơ đồ cấu trỳc logic dựng cỏc phần tử And, OR và NOT như trờn hỡnh 3-5.
Vớ dụ 3: Chuyển sang sơ đồ rơle cụng tắc tơ cú phần tử duy trỡ thời gian sang sơ đồ khụng tiếp điểm.
Hỡnh 3-6. Sơ đồ điều khiển khởi động động cơ theo 2 chiều thuận ngược
Sơ đồ điều khiển trờn (3-6) điều khiển khởi động động cơ theo 2 chiều thuận ngược T và N, khi dừng mỏy cú hóm bầng cụng tắc H điều khiển theo nguyờn tắc thời gian. Bảo vệ quỏ tải bằng rơle nhiệt RN
*Phõn chia tớn hiệu
Cỏc tớn hiệu đầu vào:
a, Nỳt ấn khởi động thuõn Mt
b, Nỳt ấn khởi động ngược Mn
c, Nỳt ấn dựng mỏy D ( loại kộp) d, Tớn hiệu bảo vệ RN
Cỏc tớn hiệu ra:
X _ Cụng tơ chạy thuận _T Y_ Cụng tơ chạy ngược _N Z_ Cụng tắc hóm cưỡng bức _H Tớn hiệu trung gian:
Ptt _ Rơle thời gian RTh là một tớn hiệu điều khiển theo thời gian Thành lập biểu thức cho cỏc tớn hiệu ra và trung gian
f(X) = c(a+x).y d; f(Y) = c(b+x).x d
f(Z) = (d+z) x yDp; P(t) = d + z
Dựa vào cỏc biểu thức trờn chỳng ta thấy xõy dựng sơ đồ khụng tiếp điểm với những phần tử logic cơ bản cần thiết như trờn hỡnh (3-7)
N T T N RTb N H T RTb H D Mt Mn N H Rn D
Hỡnh 3-7. Sơ đồ khụng tiếp điểm với những phần tử logic cơ bản