Кафедра «высшая математика» релейно-контактные схемы релейно-контактные схемы

Перечень элементов (BOM менеджер)

Сервис для черчения схем он-лайн Scheme-it имеет инструмент — перечень элементов (спецификацию), в который автоматически добавляются все элементы схемы с их свойствами: обозначение, имя, номинал, номер детали, , описание и др.

При добавлении нового элемента в схему программа автоматически добавляет его в перечень элементов.

Для просмотра свойства элемента схемы и его атрибутов необходимо дважды щелкнуть на выбранном элементе, после этого откроется окно свойств элемента.

В этом окне можно менять любые атрибуты элемента схемы.

В правой части программы для рисования схем Scheme-it имеется панель, с помощью которой вы сможете осуществлять поиск по каталогу Digi-Key.

Это функция полезна для просмотра справочных данных по конкретному электрорадиоэлементу.

Достоинства сервиса:

• достаточно простой интерфейс программы (не смотря на английский язык);
• сервис-хорошая возможность для рисования схем на чужем компьютере без установки специальных программ (достаточно иметь интернет);
• возможность сохранения схем на сервере;
• публикация открытых ссылок на ваши схемы, находящиеся на сервере;
• экспорт в рисунок PNG или документ PDF;

Недостатки:

• отсутствие русского языка интерфейса и справки (однако можно воспользоваться встройннй в браузер переводчик!);
• библиотека компонентов выполнена не по отечественным стандартам;
• необходимость иметь постоянный интернет для работы сервиса.

Итак, поработав в программе я могу сделать следующие выводы:

Достаточно интересный сервис, хотя библиотека элементов схем выполнена не по ГОСТ, имеются интересные обозначения и значки. Рекомендую использовать для черчения не больших электрических схем, в том случае если нет возможности поработать с специальными программами для черчения схем (например чужой компьютер и т. д.). Имеющаяся библиотека достаточна для черчения базовых схем электроники.

P.S: Вариант использования сервиса для черчения электрических схем Scheme-it с помощью встроенного в браузер переводчика

Предлагаю посмотреть подробное видео о том как пользоватся онлайн сервисом для черчения электрических схем:

Ladder Diagram for Motor Control

Motor control can be done with a PLC program. In fact, the PLC is a common choice for controlling AC motors. Here are some examples of ladder diagrams for motor control.

Star Delta PLC Ladder Diagram

One of the most common ways to start an AC motor is by first starting the motor in star connection. When the motor speed is sufficient, the connection is switched to delta. This is due to the high current AC motors use when starting.

Star/delta motor control can be done in several ways. To switch between the star and the delta relay, a timer is used. The ladder logic for a star/delta motor control is quite simple, and that is one of the advantages of using a PLC for motor control.

Another great example of how to use a PLC for star/delta start of an AC motor is example #5 in the PDF file below. It includes a lot explination and a lot of great power and control circuit diagrams. Example #5 is on page 30.

Star/delta start PLC example (PDF)

Ladder Diagram for DOL Direct On Line Motor Starter

Still commonly used in many factories the DOL or direct on line motor starter is another way of starting AC motors. The DOL is made of a contactor (usually 3-phase contactor), an overload relay like the thermal relay, and some connections in between.

Controlling the DOL motor starter with a PLC program is simple. This video below shows an example of how to control a DOL with a PLC program. In the example the PLC Zelio from Schneider Electric is used. But any PLC with digital inputs and outputs can be used, even the mini PLC Siemens S7-200 or the later Siemens S7-1200. Sometimes you might have to use a smaller relay between the PLC output and the coil of the contactor. Make sure you always check the ratings of the PLC outputs you are using.

Релейный выход

Такой выход представляет собой обычное электромагнитное реле, управляемое внутренней логикой контроллера. С помощью такого выхода можно скоммутировать любую внешнюю силовую нагрузку: электрическую печь, клапан, насос, привод и т.д. При этом необходимо учитывать мощность коммутируемого устройства (чтобы максимально возможный ток, протекающий в цепи не превышал предельный ток указанный для этого выхода). В технических характеристиках обязательно указывают нагрузочную способность выхода. Может быть 1, 2…10А — это и есть основная характеристика релейного выхода.

Ещё релейные выходы различают по количеству контактов. Как у обычного реле, у релейного выхода могут быть нормально-открытый (НО) и нормально-закрытый (НЗ) контакты. Чаще всего на корпус устройства выводят только НО контакт, как наиболее часто применяемый, для экономии места.

Однако встречаются ПЛК и модули дискретного вывода, где релейный выход имеет перекидной ключ с одним общим контактом — такой ключ называют перекидным.

Схема подключения ОВЕН ПЛК150

Как видно на схеме, дискретные выходы DO1 и DO2 имеют перекидной контакт (3 вывода), а DO3 и DO4 только НО контакт.

Теперь рассмотрим преимущества и недостатки релейного выхода.

Преимущества:

• выход уже готов к коммутации силовой (или слаботочной) нагрузки — нет необходимости в использовании внешних реле
• не нужно устанавливать внешний источник пропитки выходов
• релейные выходы независимы друг от друга и могут коммутировать разные по характеристикам цепи (например, один выход может включать лампу на 220В, а другой  — капан на 12 В)
• не греются

Недостатки:

• искрение контактов при коммутации индуктивной нагрузки
• меньший ресурс (по сравнению с выходом типа «транзисторный ключ»)
• возможно залипание контактов реле при перегрузке
• задержка при срабатывании относительно большая (опять же по сравнению с выходом типа «транзисторный ключ»)

Brainfuck++

Есть небольшой вариант оптимизации плотности кода на Brainfuck. Программы в большинстве своем состоят из последовательностей инструкций . Например, десять операций инкремента мы можем заменить на равноценную операцию . Двадцать операций сдвига указателя вправо — на операцию и так далее. В итоге некоторые программы потребуют на 20–30% меньше тактов, а какие-то будут ускорены в несколько раз.

Инструкции языка Brainfuck++

Таким образом, в 2016 году мое техническое задание на разработку релейного компьютера приняло окончательный вид. Я решил создать полноценный компьютер на базе герконовых реле со следующими характеристиками.

• Набор инструкций Brainfuck++.
• Полноценная 16-разрядная архитектура фон Неймана — и шина адреса, и шина данных шириной 16 бит. Программы на Brainfuck, как правило, восьмиразрядные, так что требуется обеспечить обратную совместимость.
• Декодирование инструкций и все вычисления реализованы на релейной логике.
• Рабочая частота — многократно превышающая существующие решения на реле (то есть существенно выше пяти инструкций в секунду).
• ОЗУ на базе микросхем SRAM (как и у других самодельщиков).

Вариант 1. Присоединись к сообществу «Xakep.ru», чтобы читать все материалы на сайте

Членство в сообществе в течение указанного срока откроет тебе доступ ко ВСЕМ материалам «Хакера», увеличит личную накопительную скидку и позволит накапливать профессиональный рейтинг Xakep Score!
Подробнее

Вариант 2. Открой один материал

Заинтересовала статья, но нет возможности стать членом клуба «Xakep.ru»? Тогда этот вариант для тебя!
Обрати внимание: этот способ подходит только для статей, опубликованных более двух месяцев назад.

Я уже участник «Xakep.ru»

Логический элемент RS-триггер

Триггер (или «защелка») представляет собой элементарную ячейку памяти. Триггер кардинально отличается от рассмотренных ранее логических элементов тем, что его выходной сигнал зависит не только от входных сигналов в данный момент времени, но и от его собственного предыдущего состояния.

Существует большое количество разнообразных триггеров. Рассмотрим наиболее распространенный тип триггера — RS-триггер, применяемый в микропроцессорных блоках релейной защиты.

Логический элемент RS-триггер представляет собой элемент, который изменяет свое состояние: по сигналу «S» (Set — установить) — переходит в единицу, по сигналу «R» (Reset — сбросить) — в ноль. При подаче «1» на вход «S» на выходе будет «1», при подаче «1» на вход «R» на выходе будет «0».

Если на входы «S» и «R» ничего не подано (т.е. поданы нули), то выход триггера сохранит свое предыдущее состояние.

Остается два вопроса: что будет, если подать единицы одновременно на «S» и на «R», и какое состояние имел триггер в первый момент времени, т.е. при включении блока? Однозначного ответа на эти вопросы нет.

Первый вопрос называется «приоритет». Может быть «приоритет по S» (триггер «взведется», «встанет в единицу») и «приоритет по R» (триггер «сбросится», «обнулится»).

Второй вопрос называется «начальное состояние». Оно может быть «нулевое», может быть «единичное», а еще может быть энергонезависимое (которое запоминается и восстанавливается после включения блока). Энергонезависимое начальное состояние обычно устанавливают «нулевое», хотя возможны варианты.

Оба эти вопроса влияют на работу схемы, и варианты решения выбираются разработчиком обдуманно, в зависимости от того, что реализуется.

Как же узнать, какой именно триггер применен в схеме? Во-первых, надо посмотреть внимательно на его условное обозначение. Часто обозначение приоритетного входа выделяют особо (скобками или шрифтом), а начальное состояние записывают символом в нижней части графического обозначения («0», «1» или «M» — для энергонезависимого, от Memory — память). Если таких особых обозначений нет, то следует уточнить работу триггеров конкретного производителя в приложении к руководству по эксплуатации (как правило, приложение называется «Элементы функциональных схем»). На рис. 6 приведена схема реализации обработки сигналов с помощью реле KL, а также логический элемент RS-триггер, который логически повторяет схему.

Следует отметить, что данная схема определяет триггер «с приоритетом по R» и нулевым начальным состоянием: при наличии на входах KL1 и KL2 логических «1» на выходе будет логический «0».

Рис. 6. Логический элемент RS-триггер

С чего всё начиналось?

Все начиналось с построения релейно-контактных систем управления, представляющих из себя огромные шкафы, набитые проводами и релейными модулями. В эти шкафы приходили сигналы от датчиков, а на выходе формировались команды исполнительным устройствам. Кроме того, что они были больших размеров, такие системы управления неудобны тем, что они совершенно не гибкие: для того, изменить логику управления, необходимо вручную перебирать всю электрическую схему. С развитием микропроцессорной техники на смену релейным шкафам пришли ПЛК – устройства, выполняющие те же функции, но имеющие принципиально другой механизм преобразования входных сигналов в выходные. Такое преобразование в ПЛК выполняется в соответствии с записанной программой. С появлением контроллеров размеры систем управления уменьшились в десятки раз, значительно упростился процесс их разработки и последующих изменений.

Входы и выходы ПЛК

Дискретные входы – предназначены для ввода сигналов от дискретных датчиков (кнопки, тумблеры, концевые выключатели, термостаты и др.). Напряжение сигнала унифицировано для всех ПЛК и составляет 24 В. Проще говоря, при «появлении» на входе контроллера напряжение 24 В – ПЛК будет считать этот вход «включенным», то есть он примет значение логической «1» в восприятии контроллера.

Дискретные выходы – предназначены для управления устройствами по принципу «включить/выключить» (магнитные пускатели, лампочки, клапаны и др.). Дискретный выход – это обычный контакт, который может замкнуть или разомкнуть управляющую или питающую цепь устройства.

Аналоговые входы – предназначены для ввода непрерывного сигнала с датчиков и других устройств. Существует два основных вида унифицированных аналоговых сигналов: по току – 4..20 мА, по напряжению 0..10 В. Например, датчик температуры имеет диапазон -10 — +70 °С, тогда 4мА на выходе соответствует -10 °С, а 20мА – это +70 °С. С аналоговыми сигналом по напряжению всё аналогично.

Аналоговые выходы – предназначены для плавного управления устройствами. Унифицированные значения аналогового сигнала на выходах такое же, как и на входах – 4..20мА (0..10В). Например, вентиль может поворачиваться в пределах от 0° до 90°. Ток 4мА повернёт его в положение 0°, а 20мА – в положение 90°. Для того, чтобы повернуть его на 45°, нужно подать на него управляющий сигнал 8мА. Таким образом, меняя значение силы тока на выходе, контроллер может поворачивать вентиль на заданный угол.

Специализированные входы/выходы – не унифицированы, применяются для подключения нестандартных датчиков и исполнительных устройств со специфическим уровнем сигнала, питанием и программной обработкой.

Рисование схем с помощью программы Scheme-it.

В левой части сайта Scheme-it содержит обширную библиотеку схематических и графических символов (УГО) для использования в принципиальных и структурных электрических схемах, а также в различных рисунках. Для размещения этих символов на схеме, нажмите на необходимую категорию, выберите семейство символов, затем нажмите на символ и перетащите его на схему (используя левую кнопку мыши).

Таким образом, путем последовательных перемещений необходимых элементов, и соединяя их между собой, создается электрическая схема.

Для соединения выводов элементов между собой, нажмите левой кнопкой мыши на выбранном выводе электрорадиоэлемента и не отпуская мышь, протяните линию к следующему элементу.

Пример рисования электтрической схемы усилителя на транзисторах.

Для изменения пространственной ориентации объектов на электрической схеме существует вкладка OBJECT. При нажатии на эту вкладку вам станут доступны следующие инструменты:

Пример решения задачи

РКС нужны, чтобы упрощать цепи, избавляться от лишнего, но при этом не терять функциональности устройства. В СССР делали радиоприёмники, в которых можно было избавиться от некоторых деталей, находящихся внутри, но при этом остаться с работающим устройством.Итак, нам нужно уметь:

1. Нарисовать схему по имеющейся формуле;
2. Упростить данную формулу, чтобы затем нарисовать упрощенную схему.

Есть следующее логическое выражение:

Соответственно, схема, исходя из этих данных, будет выглядеть вот так:

Выглядит относительно сложно. Нужно это дело уметь упрощать. Для этого понадобятся навыки упрощения логических выражений. Об этом есть отдельная статья со ссылкой во введении. Упростим нашу формулу, и она станет выглядеть так:

Теперь изобразим по упрощенному выражению схему.

На этом всё. Если устанете разбираться, оформляйте заказ, мы будем рады вам помочь. Можете так же ознакомиться с неплохим видеороликом по данной теме.

Однако не забывайте, что если вы самостоятельно постигли какое-либо знание, оно останется в голове намного дольше и принесёт двукратную пользу, нежели если вам всё преподнесут в готовом виде педагоги и сторонние люди.

ЗАКАЗАТЬ РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ ПО РКС

РЦВМ-2 Buzzy

Изначально за основу этой машины я взял микроконтроллерную архитектуру MSP430. Это полноценная 16-разрядная архитектура с единым адресным пространством для кода и данных. Здесь всего 27 инструкций, из них 11 — математические операции АЛУ. 16 регистров общего назначения, ортогональная система доступа к памяти — что может быть лучше?

Принципиальная схема АЛУ проекта РЦВМ-2 для 1 бита

На рисунке выше представлена принципиальная схема АЛУ будущего компьютера для одного бита. Каждый прямоугольный блок — это простейший логический элемент на базе одного или нескольких реле. С одной стороны, выглядит несложно — много однотипных элементов. С другой стороны, на один бит требуется 36 реле — или 576 реле на 16-разрядное АЛУ. С учетом 16 регистров по 16 бит каждый, кучи логики, защелок, декодера инструкций и т.д. общее количество реле, требуемое для осуществления этой задумки, быстро перевалило за три тысячи. И тут на помощь пришел Brainfuck.

Simple Ladder Logic Program Examples

Ladder diagram examples and solutions to simple PLC logic functions. These are all basic PLC functions implemented in ladder logic. 

Simple Start/Stop Ladder Logic Relay

This is how the ladder diagram looks for a simple start/stop function. The function can be used to start and stop anything like a motor start/stop.

In this ladder logic example, there are two inputs.

1. “Start button” or PLC input I0.0.
2. “Stop button” or PLC input I0.1.

The start button will activate the relay, or ladder logic relay M10.0. When the start button is released, the relay will still be activated, because of the latch in ladder rung 2. This latching will be broken when the stop button is activated.

You might wonder why the stop button in this example is normally open. And the reason for that, is that you should use normally closed as stop button, to avoid dangerous situations under failure.

Here is what the PLC program example looks like:

Simple ladder logic examples of start/stop of relay.

Single Push Button On/Off Ladder Logic

This function is also called push on push off logic sometimes even flip-flop or toggle function. It is the same function as the on/off button on your computer or mobile phone. When you push the button the first time, the output will be activated. Now, when you push the button for the second time, the output will deactivate and turn off. The single push button has two functions: on and off.

Push on push off logic can be done in several ways. It can be done by using ladder logic and boolean logic instructions or it can be done with a counter. It can even be done with PLC rising edge and falling edge triggers or with shift registers.

Here is the example using boolean logic instructions only (complicated version):

Single push button ON/OFF ladder logic example. Also known as “push to on, push to off” logic function.

This example is from the . The blog has a lot of very useful information about PLC programming and especially ladder logic. Take a look at the blog and see the many ladder logic examples.

But… there is a faster way to make the same toggle function with a single push button:

The example is from Mayur Haldankar’s blog about PLC programming and DSP (digital signal processing). He even has examples of DSP programs written in C++.

In his example, he uses 3 (4) rungs only to make the toggle function of a push button (simple version):

Ladder toggle or flip-flop function (single push button on/off).

Релейно-контактная схема

При чтении релейно-контактных схем необходимо твердо знать правила изображения контактов.
 

Для преобразования релейно-контактных схем могут быть использованы некоторые травила, подобные основным законам контактных схем.
 

При проектировании релейно-контактных схем принимаются меры, направленные на снижение мостикового переноса. Очевидно, что это положение относится также к сопротивлению обмоток электромагнитных реле. Однако следует учитывать, что увеличение сопротивления обмотки при данных awCJL приводит к повышению числа витков, что, в свою очередь, способствует образованию искры, а также увеличению времени срабатывания.
 

Основные элементы релейно-контактных схем автоматики: реле, контакторы, магнитные пускатели, различные командные аппараты ( кнопки управления, командоконтроллеры, универсальны.
 

Так как все релейно-контактные схемы составляются из различных сочетаний последовательных и параллельных соединений замыкающих и размыкающих контактов и катушек реле, то с помощью элементов И, ИЛИ, НЕ, являющихся основными, могут быть собраны бесконтактные схемы автоматического управления, заменяющие любые релейно-контактные. Различные сочетания свойств элементов И, ИЛИ и НЕ в одном элементе позволяют реализовать и другие функциональные зависимости. Для этой цели служат дополнительные логические элементы.
 

Согласно этой теории любая релейно-контактная схема может быть записана в виде определенной функции. Последовательное соединение контактов обозначается знаком умножения, параллельное — знаком сложения. Постоянно замкнутый элемент схемы обозначается единицей, постоянно разомкнутая часть цепи — нулем.
 

Теоретической основой построения релейно-контактных схем является алгебра логики.
 

В основе работы релейно-контактной схемы лежит принцип последовательности действий отдельных ее элементов.
 

Главной задачей преобразования релейно-контактных схем является сокращение количества элементов, контактов и проводов с целью упрощения схем и повышения их эксплуатационной надежности.
 

Основным принципом работы релейно-контактной схемы является последовательность действия отдельных ее элементов. Все элементы, входящие в релейно-контактную схему, можно разделить на три основные группы: приемные, промежуточные и исполнительные. Каждая ре-лейно-контактная схема состоит из схемы цепи главного тока и схемы цепи управления. Кроме того, релейно-контактные схемы подразделяют на принципиально свернутые и принципиально развернутые. В принципиально развернутых схемах каждый аппарат условно разделяется на составные части ( обмотки, контакты), которые размещаются в разных местах схемы по признаку включения в отдельные электрические цепи.
 

Обычно при составлении релейно-контактной схемы приходится комбинировать сочетания элементов электрической цепи ( контакты, катушки и др.) с целью получения схемы, выполняющей заданную операцию. При таком составлении схемы задача может быть решена различными способами, что зависит от навыков и опыта проектировщика; при этом Hg всегда найденное решение является оптимальным.
 

Обычно при составлении релейно-контактной схемы приходится комбинировать сочетания элементов электрической цепи ( контакты, катушки и др.) с целью получения схемы, выполняющей заданную операцию. При таком составлении схемы задача может быть решена различными способами, что зависит от навыков и опыта проектировщика; при этом не всегда найденное решение является оптимальным.
 

Главное меню программы (Main)

Главное меню состоит из четырех блоков: Project, Output, Edit, Histori.

Блок Project

-Кнопка «Сохранить» сохраняет текущий проект на сервере Digi-Key.

-Кнопка «Сохранить как» сохраняет ваш проект с новым именем на сервере Digi-Key.

-Кнопка «Новый» создает новый проект. Если у вас открыт проект с несохраненными изменениями, приложение предложит вам сохранить изменения, прежде создать новый проект.

— Кнопка «Открыть» показывает диалоговое окно, содержащее ранее сохраненных проектов. Диалоговое окно также содержит кнопку удаление, которая позволяет удалить проект. Выделите проект, который вы хотите удалить, и затем нажмите на кнопку Удалить.

Все вышеизложенные функции будут доступны вам после регистрации на сайте программы.

Блок Output.

— Кнопка «Экспорт» позволяет экспортировать текущий проект в виде файла изображения *.png или в виде pdf–документа.

— Кнопка «Share» позволяет создавать и публиковать веб-ссылку вашей схемы. Веб-ссылка содержит файл изображения схемы внутри веб-страницы и доступна для просмотра в стандартном веб-браузере. Ссылка является открытой.

-Кнопка «Print» открывает схему в новом окне, которую можно распечатать используя стандартное меню браузера.

Блок Edit.

— Кнопка «Вырезать» вырезает выделенный элемент схемы в буфер обмена.

— Кнопка «Копировать» — помещает выделенный элемент в буфер обмена.

— Кнопка «Вставить» извлекает из буфера обмена скопированный ранее элемент.

— Кнопка «Удалить» удаляет выделенный элемент из схемы.

Блок History

— Кнопка «Назад» возвращает на одно действие назад.

— Кнопка «Вперед» переход на ранее выполненную операцию.

PLC Ladder Diagram

The ladder diagram has and continues to be the traditional way of representing electrical sequences of operations.

Ladder Diagrams And The PLC (on photo: Siemens modular programmabler controller SIMATIC S7-1500; credit: Wikimedia)

These diagrams represent the interconnection of field devices in such a way that the activation, or turning ON, of one device will turn ON another device according to a predetermined sequence of events.

Figure 1 illustrates a simple electrical ladder diagram.

Figure 1 – Simple electrical ladder diagram

The original ladder diagrams were established to represent hardwired logic circuits used to control machines or equipment. Due to wide industry use, they became a standard way of communicating control information from the designers to the users of equipment.

As programmable controllers were introduced, this type of circuit representation was also desirable because it was easy to use and interpret and was widely accepted in industry.

A PLC implements, in its CPU, all of the old hardwired interconnections using its software instructions. This is accomplished using familiar ladder diagrams in a manner that is transparent to the engineer or programmer. Knowledge of PLC operation, scanning, and instruction programming is vital to the proper implementation of a control system.

Figure 2 illustrates the PLC transformation of the simple diagram shown in Figure 1 to a PLC format. Note that the “real” I/O field devices are connected to input and output interfaces, while the ladder program is implemented in a manner, similar to hardwiring, inside the programmable controller (i.e., softwired inside the PLC’s CPU instead of hardwired in a panel).

As previously mentioned, the CPU reads the status of inputs, energizes the corresponding circuit element according to the program, and controls a real output device via the output interfaces.

Figure 2 – PLC implementation of Figure 1

As you will see later, each instruction is represented inside the PLC by a reference address, an alphanumeric value by which each device is known in the PLC program. For example, the push button PB1 is represented inside the PLC by the name PB1 (indicated on top of the instruction symbol) and likewise for the other devices shown in Figure 2.

These instructions are represented here, for simplicity, with the same device and instruction names. Example 1-1 illustrates the similarity in operation between hardwired and PLC circuits.