7. LOGICKÉ ŘÍZENÍ
Doc. Ing. Stanislav Kocman, Ph.D. Ph.D.
2. 2. 2009, Ostrava
Stýskala, 2002
Osnova přednášky • • • •
Úvod, rozdělení Kontaktní logické řízení Bezkontaktní logické řízení Bezpečnostní části ovládacích systémů
1
Úvod a rozdělení • Logické řízení zajišťuje např. tyto funkce: – zapnutí, řízený rozběh, nastavení rychlosti (změna rychlosti), změna směru otáčení, zastavení, řízené brzdění
• Podle druhu použitých spínacích prvků: – kontaktní řízení: relé (pomocná, časová, jistící..) a stykače – bezkontaktní řízení: • pevné (logické moduly) • programovatelné (PLC, automatizační počítač)
Logické řízení
ruční
přímé nepřímé
automatické
kontaktní
bezkontaktní
pevné
programovatelné
2
Kontaktní logické řízení • Vlastní logická funkce je realizována pomocným (ovládacím, řídícím) obvodem, který slouží pro ovládání či řízení např. poháněcího elektrického motoru zapojeného do hlavního (výkonového, silového) obvodu sloužícího pro přenos elektrické energie z napájecí sítě právě do motoru • Výhody: relativní odolnost vůči přetížení (napěťovému, proudovému a výkonovému)
Spouštění pohonu v jednom směru
3
Liniové schéma
Spouštění pohonu v obou směrech (reverzační pohon)
4
Bezkontaktní logické řízení
• Výhody použití: – – – – – – –
malé rozměry nízké ztráty necitlivost vůči prostředí vyšší četnost spínání vyšší spolehlivost a jednodušší údržba vyšší operační rychlost programové změny řešeného ovládacího obvodu
• Příklady použití logického modulu: – – – – –
zavlažování rostlin ve sklenících řízení pásových dopravníků osvětlení výkladních skříní, schodů a teras stupňovité zapínání ventilátorů řízení vodních čerpadel, zásobníků teplé vody
5
Základní logické funkce Typ
AND
OR
NAND
Značka
I1 I2 I3
I1 I2 I3
I1 I2 I3
Logická tabulka
Ekvivalent v kontaktní logice
I1
I2
I3
Q
0 0 0 0 1 1 1 1
0 0 1 1 0 0 1 1
0 1 0 1 0 1 0 1
0 0 0 0 0 0 0 1
I = 0 klidový stav (rozpojený) I = 1 v činnosti (sepnutý)
I1
I2
I3
Q
0 0 0 0 1 1 1 1
0 0 1 1 0 0 1 1
0 1 0 1 0 1 0 1
0 1 1 1 1 1 1 1
I1
I2
I3
Q
0 0 0 0 1 1 1 1
0 0 1 1 0 0 1 1
0 1 0 1 0 1 0 1
1 1 1 1 1 1 1 0
& Q
≥1 Q
& Q
I1
I2
I3
I = 0 klidový stav (rozpojený) I = 1 v činnosti (sepnutý) I1 I2 I3
I = 0 klidový stav (sepnutý) I = 1 v činnosti (rozpojený)
I1 I2 I3
6
≥1
I1 I2 I3
NOR
Q
I1
I2
I3
Q
0 0 0 0 1 1 1 1
0 0 1 1 0 0 1 1
0 1 0 1 0 1 0 1
1 0 0 0 0 0 0 0
1 I1
NOT
Q
I1
Q
0 1
1 0
I = 0 klidový stav (sepnutý) I = 1 v činnosti (rozpojený) I1
I2
I3
převede zapínací na vypínací kontakt
Spouštění pohonu v obou směrech (reverzační pohon) B01 I1
I3
B03 1
RS
Q1
R
B02 ≥1
Q2
S
x
Logické vstupy I1- zapínací tlačítko SB1 I2 – zapínací tlačítko SB2 I3 – vypínací tlačítko SB3 Logické výstupy Q1 – stykač KM1(doprava) Q2 – stykač KM2(doleva)
B04 I2
I3
B06 1
B05 ≥1
Q1
S
RS
Q2
R
x
7
Bezpečnostní části ovládacích systémů • Hlavní cíl: – zajistit, aby na provozovaném zařízení nevznikla nebezpečná situace způsobená prvky řídícího systému nebo působením externích faktorů
• Volba bezpečnostního řešení a technické prostředky pro zajištění tohoto řešení musí posuzovat tyto faktory: – – – –
bezpečnost práce bezpečný provoz stroje rizika, nebezpečné jevy nebezpečné zóny
Bezpečnostní funkce • nouzové vypnutí • nouzové zastavení • blokování pohonů nebezpečných pohybů v závislosti na: - poloze ochranných krytů - signálech od optoelektronických bezpečnostních ochranných zařízení • kontrola dvouručního ovládacího zařízení • kontrolu ventilů a doběhu u hydraulických a mechanických lisů
8
Požadavky na mechanické ovládací přístroje • Přístroje s nuceným rozpínáním kontaktů
Požadavky na bezpečnostní relé a stykače • Přístroje s nuceným vedením kontaktů
• jednotlivé kontaktní páry jsou umístěny v oddělených komorách relé
9
Kategorie komponentů bezpeč. logických (řídících) obvodů • stanovují jejich požadované chování vzhledem k odolnosti proti závadám a jejich následnému chování v podmínce závady, kterého je dosaženo konstrukčním uspořádáním jejich částí, detekcí závady a (nebo) jejich spolehlivostí • bezpečnostní řídící obvody musí být provedeny podle jedné popř. několika z těchto kategorií: – B, 1, 2, 3, 4
• Kategorie B: – pro relativně bezpečná strojní zařízení – výskyt závady může vést ke ztrátě bezpečnostní funkce – pro splnění požadavků stačí dodržovat: • základní bezpečnostní pravidla pro navrhování řídicích obvodů • používat vhodné přístroje vyhovující svým provedením daným vnějším vlivům, platným normám a předpisům
10
• Kategorie 1: – pro relativně bezpečná i málo nebezpečná strojní zařízení – výskyt závady může vést ke ztrátě bezpečnostní funkce, ale pouze s menší pravděpodobností než u kat. B – pro splnění požadavků stačí dodržovat: • základní bezpečnostní pravidla pro navrhování řídicích obvodů • používat přístroje jako u kategorie B, navíc ověřené a vyzkoušené • základní bezpečnostní principy (např. uložením vedení do ochranné konstrukce, předimenzováním stykače…)
• Kategorie 2: – stejné požadavky jako pro kategorii B, musí být také dodrženy osvědčené bezpečnostní zásady pro kategorii 1 – řídící systém s cyklickým testováním. Testovací interval musí být vhodný pro daný stroj a jeho použití – závada zjištěna při každém testu (výskyt závady může vést ke ztrátě bezpečnostní funkce v intervalech mezi testy, testem musí být ale zjištěna) • vyhodnocovací jednotka a zpětná vazba
– obvod má strukturu bezpečnostního obvodu
11
• Kategorie 3: – stejné požadavky jako pro kategorii B, musí být také dodrženy osvědčené bezpečnostní zásady pro kategorii 1 – jediná závada nesmí způsobit ztrátu bezpečnostní funkce. Tato jediná závada musí být zjištěna, je-li to prakticky možné – bezpečnostní funkce obvodu je zajištěna s výjimkou případu nahromadění závad – obvod má strukturu bezpečnostního obvodu
• Kategorie 4: – stejné požadavky jako pro kategorii B, musí být také dodrženy osvědčené bezpečnostní zásady pro kategorii 1 – jediná závada nesmí způsobit ztrátu bezpečnostní funkce. Tato jediná závada musí být zjištěna při nebo před dalším vyvoláním bezpečnostní funkce – bezpečnostní funkce obvodu je vždy zajištěna – obvod má strukturu bezpečnostního obvodu
12
Kategorie B a 1
Kategorie 2
Kategorie 3
Kategorie 4
Vztah rizika a doporučené kategorie
13
Bezpečnostní moduly • Pro zajišťování těchto funkcí: – monitorování ovládačů nouzového zastavení, spínačů polohy, bezpečnostních světelných bariér, nášlapných rohoží, obouručních ovládacích zařízení, klidového stavu, pro detekci nulových otáček AC nebo DC motorů, atd. – zajištění bezpečného polohování (zastavení stroje v bezpečném stavu) – zajištění bezpečnosti osob pracujících na strojním zařízení
• Bezpečnostní modul zejména zahrnuje: – logiku, napájecí zdroj pro logiku, vstupy pro připojení (např. startovací tlačítko, ovladač nouzového zastavení, spínač polohy, přívody od nášlapných rohoží, bezdotyková čidla….), výstupy pro připojení (např. cívek relé, stykačů, světelné signalizace, PLC…), bezpečné kontakty, doplňkové kontakty
14
Minimální požadavky na bezpečný provoz a používání zařízení v závislosti na příslušném riziku vytvářeném daným zařízením • používat zařízení k účelům a za podmínek, pro které je určeno v souladu s provozní dokumentací • stanovení bezpečného přístupu obsluhy k zařízení a dostatečný manipulační prostor se zřetelem na technologický proces a organizaci práce • vybavení zařízení zábranou, nebo ochranným zařízením a nebo přijetí opatření tam, kde existuje riziko kontaktu nebo zachycení pracovníka pohybujícími se částmi zařízení nebo pádu břemene • vybavení ovladačem pro úplné bezpečné zastavení • vybavení ovladačem pro nouzové zastavení • ochranná zařízení musí mít pevnou konstrukci odolnou proti poškození, nesmí omezovat výhled na provoz zařízení více, než je nezbytně nutné a musí splňovat další technické požadavky na blokování nebo jištění
Konec přednášky
15
