Electromagnetic theory | Higher education » A vezérléstechnika alapjai

Vezérléstechnika alapjai Vezérlés rendszer működési vázlata, hatáslánca Rendelkezőjel e Kezelői konzol Parancsadó szerv Logikai jelfeldolgozó egység Beavatkozójelek b Végehajtószerv Módosított jellemzők up Beavatkozószerv Vezérelt szakasz Végrehajtójelek u Vezérelt Jellemzők y Érzékelők Vezérelt berendezés Vezérlő berendezés A vezérlés főbb jellemzői: • • Olyan irányítási művelet, amely részben a vezérelt szakasz egyes jellemzőitől (belső feltételek), részben külső feltételektől függően végrehajtott logikai műveletek eredményei alapján valósul meg. • A rendelkezőjel az adott feladatra érvényes összefüggések szerint hozza létre a beavatkozást, aminek eredménye nem hat vissza. • A vezérelt berendezésre ható zavarójelek a zavaróhatások kompenzációval mérsékelhetőek (pl. motor túlmelegedés) A várható zavarok felismeréséhez érzékelőket és elhárításukhoz beavatkozókat

kell beépíteni. Ez a módszer akkor alkalmazható, ha előre ismerjük a várható zavaró hatásokat (tehát vezérléssel csak a determinisztikus zavarjelek háríthatók el) • Vezérlés akkor alkalmazható, ha rendelkezésre áll a vezérelt berendezés egy modellje, amely bármely bemeneti jelkombináció esetén elegendően pontosan megadja a vezérelt jel, jelek értékét. -1- A vezérlések csoportosítása: A rendelkezőjel (vezérlési algoritmus) előállítása szerint 1. Követő vezérlés: A rendelkezőjelet érzékelőszervek állítják elő. 2. Menetrendi vezérlés: A rendelkezőjel előre meghatározott terv, ill. feltételek szerint jön létre • Időterv vezérlés: a rendelkezőjelet időterv tároló állítja elő • Lefutó vezérlés: a rendelkezőjelet Külső környezeti állapotok és a vezérelt berendezés belső állapotai, vagy bekövetkező állapotai határozzák meg. A tárolt feltételek szerint meghatározott sorrendben •

Sorrendi vezérlés A vezérlőberendezés kötött sorrendben kerül egyik állapotból a másik állapotba. • Feltételvezérlés A vezérlőkészülék minden állapotában, valamennyi bemeneti jelkombinációhoz meg kell adni a kimenőjelek kombinációját. Ezekkel a vezérlőkkel sorrendi vezérlés mindig meghatározható. A vezérlőkészülék által használt segédenergia szerint: • Mechanikus • Pneumatikus • Hidraulikus • Villamos A vezérlőberendezések megvalósítása eszközbázisa 1. Elektromechanikus (relés) vezérlők Huzalozott, fix vezérlések: előny galvanikus leválasztás A létradiagramos PLV programozási nyelvben tovább él. 2. Huzalozott logikájú elektronikus vezérlők Dióda – dióda, tranzisztor – tranzisztor, TTL, CMOS áramkörök, zavarérzékenység. -2- 3. Programozható vezérlők 3.1 Programozásuk után nem változtatható, nem módosítható vezérlők Mikroprocesszorok, mikrovezérlők egyedi, vagy nagytömegű

alkalmazásokhoz (pl. háztartási berendezések) A vezérlők fizikai kialakításukat tekintve lehetnek: • a vezérelt szakaszba, berendezésbe integrált (beágyazott) • a vezérlési szakasztól elkülönült vezérlő berendezéssel megvalósított. Integrált alkalmazások: a rádió, televízió, orvostechnikai készülékek, háztartási berendezések. Ezek integrált áramkörökkel, mikrovezérlőkkel, működnek Elkülönült kialakításúak a technológiai berendezéseket működtető vezérlőberendezések, általában PLV alkalmazásával. 3.2 Változtatható, módosítható programú vezérlők Programozható logikai vezérlők (Programmable Logic Controller) • Univerzális, feladathoz konfigurálható hardver és szoftver • Kompakt kialakítás: fix számú bemenet, kimenet • Moduláris kialakítás: változtatható számú be, -kimenet, bővíthető Vezérlések megvalósítása Vezérlések elektromechanikus relékkel • Relék alapvető

jellemzői, típusai • Tervezési módszer Elektromechanikus relé felépítési vázlata látható az alábbi ábrán. A relé fő elemei: T gerjesztő tekercs, V vasmag, H horgony, ÁÉ álló érintkezők, MÉ mozgóérintkező. -3- Villamos jellemzőik: • gerjesztő feszültség (egyen, váltakozó feszültség) • gerjesztő áram: egyenáramú, váltakozó áramú • érintkezők száma • kapcsolási teljesítmény • meghúzási, elengedési idő • működtető frekvencia Mechanikai kialakításuk: • hasáb, henger. • Miniatűr, nyomtatott áramköri kártyába szerelt, felületszerelt • tokozás Élettartam: kapcsolási szám Előny: galvanikus leválasztás Speciális relék • Reed relé (galvanikus leválasztásra) • Időrelé (késleltetések), időkapcsoló • Tartórelék: tapadórelé, támaszrelé (aktuális állapot megtartók) • Polarizált relé (kis kapcsolási teljesítmény) -4- Nem elektromechanikus

relék: • Termikus (hő) relé • Pneumatikus relé • Szilárdtest relé A relés vezérlések tervezése Példa relés vezérlésre: A 230V~-os L izzó be/kikapcsolását (működtetését) az F relé érintkező végzi. Az F érintkező zárásának feltételét az alábbi logikai egyenlet írja le: F = AB + C(A+B) = AB + CA + CB A feltételek a K A , K B és K C kapcsolókkal állítható be. A vezérlés kapcsolási vázlatát mutatja az alábbi ábra -5- Az előző kapcsolási rajzot átrendezve, jól látható, hogyan kapcsolódnak össze a vezérlés hatáslánc egyes funkcionális egységei egy konkrét feladatban. -6- A relés vezérlések tervezéseket az un. áramútrajz módszerrel készítik Az áramútrajz készítésének szabályai • A működtető áramkörök áramútjait vízszintesen, két függőleges vonal között ábrázoljuk. • A vízszintes áramutak kereszteződését kerülni kell. • Az áramútakat a működtető

feszültségek szerint kell csoportosítani. • Háromfázisú váltakozó áramú hálózat esetén három függőleges vonal között. • Az érintkezőket (működtető elemeket) mindig nyugalmi, feszültségmentes, ill. kiindulási helyzetükben ábrázoljuk. • Az áramúttervekben alkalmazott eszközöket tervjelekkel kell ellátni. Az előző izzót működtető vezérlés kapcsolási rajzán is látható, hogy a kombinációs hálózat az áramúttervhez hasonlóan készült. Az alábbi ábrák egy motorvezérlés kapcsolási rajzát és a háromfázisú áramúttervét szemlélteti. -7- Csillag-delta kapcsolás kapcsolási rajza: -8- Csillag-delta kapcsolás áramútterve: -9- Programozható logikai vezérlők A programozható logikai vezérlő (PLV) az ipari berendezések, technológiai berendezések univerzális irányítási eszköze. Alapvető funkcióit szabvány rögzíti A programozható logikai vezérlők (PLV) mikroprocesszoros

célszámítógépek. A PLV funkcionális felépítése: Markerek Időzítők Számlálók 1. bemenet n. bemenet 1. kimenet Bemeneti egység Feldolgozó egység Kimeneti egység m. kimenet Programozó egység • a bemeneti egységek feladata a jelek villamos szintillesztése (a bemeneti jelek feszültsége lehet, pl. 24V=, 48V=, ill 230Vac, zavaró impulzusok szűrése, a vezérlő galvanikus leválasztása az érzékelők földeléséről, stb. • a kimeneti egység kialakítása lehet: tranzisztoros, triakos, relés érintkező kimenet, • a feldolgozó egység tartalmazza a mikroprocesszort, a memóriákat, a be-kimeneteket kezelő portokat, a kommunikációs illesztőt a programozó egységhez, • a merkerek (átmeneti tárolók), számlálók, időzítők szoftvertámogatással működnek. - 10 - Szemléltető fényképek különböző gyártmányú PLV készülékekről Schneider Electric szilárdtest relé, kompakt PLV Simens 115U nagy kiépítési

lehetőségű moduláris plv - 11 - Klöckner Moeller PLV A programozható vezérlők alapfeladatai: 1. A bemenetek állapotának beolvasása 2. A vezérlési algoritmus végrehajtása, az aktuális adatokkal 3. Az eredmény kivitele a kimentekre A működés jellemzői: A vezérlő a három fő feladatot a bekapcsolástól a leállításáig T 0 periódusidővel, ciklikusan ismételve hajtja végre. A PLV működését a Feldolgozó egység irányítja. A mikroszámítógép szekvenciális működéséből következően a bemenetek állapotának megváltozását nem azonnal követi a kimenetek állapotának változása. - 12 - A programozható vezérlők jellemzői: Hardverjellemzők: • a digitális be- és kimenetek száma, • az analóg be- és kimenetek száma (ha van), • a program memória nagysága • a működési (program végrehajtásidő), stb. A szoftverjellemzők, azaz a vezérlővel megvalósítható alapfeladatok: • logikai műveletek (ÉS,

VAGY, Kizáróvagy, Negálás, stb.) • számlálási feladatok, • időzítések kezelése • a programozási nyelv (létradiagram, funkcióblokk, stb.) • programozást támogató környezet (programfejlesztő készülék) - 13 - - 14 - - 15 - - 16 - A vezérlési feladatok tervezési lehetőségei Utasításlistás programozási nyelv (IL) A vezérlési feladat a vezérlő utasításkészletéből a gépi kódú programozáshoz hasonló módon írható. Az utasításkészlet vezérlő típusfüggő Létradiagramok (KOP; Kontaktplan) A létradiagramok szimbólumai az áramútterv rajzjeleiből alakult ki. Fontos különbség, hogy az egyes elemek csak funkcióban, ill. viselkedésben különböznek egymástól, hiszen ezek nem valódi, fizikai elemek. (nincsenek pl nyomógombok, mágneskapcsolók megkülönböztetve.) Megfeleltetési, összerendelési táblázat. A létradiagramos programozási nyelv alkalmazása: meglévő relés huzalozott vezérlés

átalakítása PLV-re. Azoknak előnyös, akik relés technikában járatosak Funkcióblokkos programozási nyelv (Function Block Diagram) SSI, MSI áramköröknél használt jelölésekből kialakított hardverorientált nyelv. Grafcet (sorrendi folyamatábrázolási programozási nyelv) Számítástechnikában és digitális technikában alkalmazott ábrázolás, jelölési rendszerből alakult ki. Hatásvonal fentről lefelé, ill. balról jobbra - 17 - A vezérléstechnikában alkalmazott érzékelők Billenő-, váltó- és táblakapcsolók Kapcsoló típusú érzékelők Végálláskapcsolók Ipari kivitelek • • A kapcsolási pont hosszúidejű ismetelhetőségét speciális mechanizmus biztosítja, amely a használatból eredő eltolódások kompenzálja. Mechanikai élettartam: 10 millió kapcsolás - 18 - Ipari elektronikus végálláskapcsolók A végálláskapcsolók működése is követhető a beszerelési útmutató vázlatokon. - 19 - Induktív

érzékelők Működési elv: Az oszcillátor gerjesztett mágneses teret használják fel a fémtárgyak érzékelésére. Az érzékelők a fémtárgyak létét, vagy nem jelenlétét érzékelik Követelmények: • Vizes, olajos környezetben működés, • ütés, rezgésállás, stb. Hátrány: csak fémek (ferromágneses anyagok kimutathatók) Alkalmazási területek: • szerszámgépek, • szállítószalagok, stb. - 20 - - 21 - Érzékelők, határérték kapcsolóval: Az vezérléstechnikában  Közelítés kapcsolók  Hőmérséklet  Nyomás  Szint  Fordulatszám  Elfordulás, stb. - 22 -