Obvody s programovatelným řídicím relé Úvod Programovatelná řídicí relé jsou pokrokovými elektrickými přístroji, nacházející se svými možnostmi mezi klasickými jednofunkčními řídícími přístroji (jako například elektromagnetická relé, časová relé, časové spínače, čítače a podobně) a komfortními programovatelnými logickými automaty. Použití nacházejí v oblasti od domovní a domácí automatizace po řízení jednoduchých strojů a zařízení. Komunikace mezi člověkem a řídicím relé je možná buď zabudovanými vícefunkčními tlačítky a displejem LCD, nebo pomocí počítače PC po sériové lince RS 232. Řídicí relé se zapojují do ovládaných obvodů prostřednictvím logických vstupů, na něž se připojují zdroje vstupních proměnných veličin (ovládací tlačítka, koncové a limitní spínače, signální spínače stavu výstupních zařízení apod. Výstupem řídicích relé jsou dvoustavové veličiny, generované buď kontaktem akčního relé nebo tranzistorovým spínačem. Funkční schéma se do řídicího relé zadává v grafické podobě, podobné „žebříčkové“ struktuře klasických ovládacích obvodů. Propojení jednotlivých částí ovládacího obvodu a všechny základní i nadstavbové funkční bloky (jako např. pomocná relé, časová relé, spínací hodiny, čítače, komparátory a mnohé další funkce) jsou realizovány programově. Jednotlivé funkční bloky jsou vždy v několika exemplářích umístěny v „knihovně“, z níž jdou jednoduchým způsobem vyvolat a umístit na příslušnou pozici ovládacího schématu. Jednoduchá ovládací schémata lze do řídicího relé zadat přímo pomocí zabudovaných tlačítek a displeje, s jejichž pomocí se na displeji nakreslí schéma ovládacího obvodu. Druhým, mnohem komfortnějším způsobem, se ovládací schéma sestaví ve vývojovém prostředí na počítači PC a pak se po sériové lince pošle do řídicího relé. Vývojové prostředí v počítači PC umožňuje nejenom pohodlné sestavení ovládacího schématu, ale i jeho ověření v simulačním režimu. Praktické ověření funkčních možností řídicích relé bude provedeno na relé řady EASY (firma Moeller).
Obr.1 Provedení a umístění vstupních a výstupních bran a ovládacích elementů relé řady EASY
Připojení řídicího relé do ovládacího obvodu Řídicí relé se ovládacích obvodů připojuje prostřednictvím svých vstupů a výstupů. Vstupní logické signály, potřebné pro zajištění řídicí funkce, se generují např. z ovládacími tlačítky, koncovými spínači, pomocnými kontakty akčních stykačů, tahových elektromagnetů apod. Výstupní obvody řídicího relé mohou přímo ovládat příslušné akční členy, jako např. stykače, elektroventily apod. Řídicí relé vybavená komparátory napětí mohou provádět logické rozhodovací operace na základě porovnání velikosti dvou spojitě proměnných napětí. Připojování vstupů a výstupů je znázorněno na obr.2 a 3. Obr.2 Možnosti zapojení vstupních obvodů řídicího relé EASY 412 DC …
Obr.3 Možnosti zapojení a jištění výstupních obvodů řídicího relé EASY 412 DC …
Ovládací tlačítka relé EASY
Organizace stavového displeje řídicího relé EASY 412
Parametry jednotlivých typů relé
Základní funkční bloky relé EASY
Zadání spínacího schématu
Programově řešené funkční bloky
Úpravy spínacího schématu Změna výstupního relé na marker Začne se například se spínáním výstupu Q1 sepnutím spínačů na vstupech I1 a I2. V programovacím režimu umístěte kurzor na výstupní symbol Q, potvrďte stiskem OK. Symbol Q začne blikat. Výběrovou šipkou „dolu“ navolte blikající symbol m a dvojím stiskem tlačítka OK volbu potvrďte.
Vložení kontaktu markeru a jeho spojení s výstupem relé Q1 Marker představuje pomocné relé s možností volby paměťové funkce (klopný obvod typu R-S), které umožňuje rozšířit počet kontaktů nebo „prodloužit“ programovací řádek. Příkazem ze vstupu nebo klávesnice (tlačítka P) je relé nastavitelné do sepnutého stavu (S – set) nebo rozepnutého stavu (R – reset). Možná je též volba funkce impulsního relé (jediným tlačítkem opakovaným stiskem zapnout a následně vypnout). Změna výstupního relé na časové relé a volba spouštěcího vstupu
Vložení kontaktu časového relé
Zobrazení parametrů časového relé
Analogový komparátor Možné funkce: I7 ≥ I8, I7 ≤ I8 I7 ≥ zadaná hodnota, I7 ≤ zadaná hodnota I8 ≥ zadaná hodnota, I8 ≤ zadaná hodnota Analogový komparátor může porovnávat napětí od 0V do 10V (nastavení “0.0” až “10.0”). Pozor! Analogové signály z čidel obvykle mírně kolísají o několi milivoltů. Pro zajištění stability výstupního stavu komparátoru zachovávejte minimální rozdíl mezi porovnávanými úrovněmi vstupních signálů alespoň 0,2 V (spínací hystereze) . Nezapojujte výstupní kontakt na žádnou jinou cívku než set (S) nebo reset (R). Displej parametrů analogových komparátorů Porovnání vstupů “I7” a “I8”
Porovnání vstupu “I7” nebo “I8” se zadanou hodnotou
Zkušební přípravek s relé EASY Zkušební přípravek Mini Trainer s relé EASY obsahuje jeden kus relé 412-DC-RC s osmi přepínači umožňujícími simulovat požadovaný stav na logických vstupech, dva potenciometry analogových vstupů a čtyři LED diody, signalizující stav logických výstupů. Napájecí konektor a síťový zdroj 230/24V zajišťují napájení přípravku. Pro komunikaci s počítačem PC je na čelním panelu vyvedeno sériové rozhraní RS 232, umožňující spolu s programovým vybavením EASY SOFT komfortní programování řídicího relé. Provedení přípravku je na obr.4. Programové vybavení umožňuje v simulačním režimu vyzkoušet chování navržené řídicí struktury. Po ověření její správnosti přenést ovládací schéma po lince RS 232 do paměti programu a provést zkoušky na skutečném provedení relé. Vzhledem k tomu, že paměť programu je ve formě výměnného modulu, lze naprogramovanou a vyzkoušenou paměť přenést do jiného relé, zabudovaného např. v technologickém systému.
Obr.4 Přípravek Mini trainer
Aplikace relé EASY 1.Reverzace otáčení asynchronního motoru s kotvou nakrátko Pomocí relé EASY realizujte ovládací obvod z obr.5 pro reverzaci otáčení asynchronního motoru s kotvou nakrátko. Pomocí klávesnice a displeje zadejte do EASY zapojení, analogické obvodu kontaktního řízení. L1
STOP 1
L2
Napájení 24V
S3
2
1
S1
13
2 K1
S2
53
53
K1
K2
62
A1
62
A1
A2
K2 K2
2 K2
61
14
vzad
1 13
K1
vpřed
14
61
A2
K1
54
1
H1
2
54
1
H2
2
Obr.5 Liniové schéma ovládacího obvodu s kontaktním řízením
1
2
__ I3
I1
__ Q2
[ Q1
__ Q1
[ Q2
Obr.6 Liniové schéma ovládacího obvodu překreslené do žebříčkové struktury programového schématu relé EASY
Q1
3
I2
4
Q2
Vztah mezi liniovým schématem a programovým schématem Logickým výstupem Q1 je ovládán stykač K1, logickým výstupem Q2 je ovládán stykač K2. Na vstup I1 je připojeno tlačítko S1, na vstup I2 je připojeno tlačítko S2 a na vstup I3 je připojeno vypínací tlačítko S3. Přídržné kontakty 13-14 stykačů K1 a K2 jsou realizovány programově. Pokud by bylo potřebné fyzicky kontrolovat jejich stav, bylo by je možné připojit k dalším vstupům (např. I4 a I5) a zahrnout je do programového schématu místo programově realizovaných přídržných kontaktů Q1 a Q2.
2. Osvětlení obchodních prostor Zadání: Navrhněte řídicí program relé EASY 412 DC pro osvětlení obchodních prostor. Popis funkce programu Jsou osvětlovány tři zóny: 1. vnější reklama- časový spínač 1, výstup Q1: (pondělí – neděle 06:00 – 23:00) 2. výloha- časový spínač 2, výstup Q2: (pondělí – pátek: 08:00 – 22:00, sobota: 08:00 – 23:00, neděle: 10:00 – 22:00) 3. obchodní prostor - časový spínač 3, výstup Q3: (pondělí – pátek: 08:55 zapnout, 13:05 vypnout, 13:55 zapnout, 18:35 vypnout, sobota: 08:55 zapnout, 14:05 vypnout) Osvětlení je řízeno týdenními spínacími hodinami a soumrakovým spínačem s možností libovolného zapínání a vypínání tlačítkovými ovladači. Osvětlení výlohy a obchodního prostoru je možné nezávisle zapínat kontaktem alarmu. Osvětlení reklamy je manuálně ovladatelné tlačítky P2 a P4, která jsou programově nastavitelná na šipkovém ovladači relé EASY po současném stisknutí klávesy DEL a ALT. V příslušném menu se na displeji ve třetím řádku nastaví „P OFF“. Tlačítkem ESC se vrací do provozního režimu. Aktivace tlačítek je signalizována v pravém horním rohu displeje písmenem „P“.
Struktura liniového schématu pro řízení osvětlení prodejny
1
I1
_|ŻM3
Tlačítkové spínače S1, S2, S3 osvětlení obchodu umožňují manuálně zapnout nebo vypnout osvětlení obchodu nastavením stavu markeru M3 (řádek 12,13).
2
I2
3
I3
4
P2
S M1
Tlačítkem P2 (klávesnice šipka „nahoru“) zapni osvětlení reklamy
5
P4
R M1
Tlačítkem P4 (klávesnice šipka „dolů“) vypni osvětlení reklamy
6
I5
_|ŻM2
7
¤ 1
8
M1
9
¤ 2
10
M2
11
I6
12
¤ 3
13
M3
14
I6
Zapni nebo vypni osvětlení výlohy tlačítkem na vstupu č.5
I4
[ Q1
Osvětlení reklamy časovým spínačem podmíněné sepnutím soumrakového spínače, připojeného na vstup I4. Manuální ovládání tlačítky P2 a P4 markerem M1 (viz řádek 4,5)
I4
[ Q2
Osvětlení výlohy časovým spínačem podmíněné sepnutím soumrakového spínače, připojeného na vstup I4. Manuální ovládání tlačítkem na vstupu I5 prostřednictvím markeru M2 (viz řádek 6) a kontaktem alarmu na vstupu I6 (řádek 11)
[ Q3
Osvětlení obchodu řízené časovým spínačem č.3 s možností manuálního ovládání tlačítky S1, S2, S3, přes marker M3 (řádky 1,2,3) a kontaktem alarmu na vstupu I6 (řádek 14)
Obr.7 Liniové schéma řízení osvětlení obchodních prostor
Obr.8 Schéma zapojení vstupů a výstupů relé EASY pro řešení úlohy osvětlení obchodních prostor Tabulka 1 Seznam operandů I1 I2 I3 I4 I5 I6 M1 M2 M3 P2 P4 Q1 Q2 Q2 Ө1 Ө2 Ө3
Vstup, tlačítko S1 osvětlení obchodu Vstup, tlačítko S2 osvětlení obchodu Vstup, tlačítko S2 osvětlení obchodu Vstup, zapínací kontakt S4 soumrakového spínače Vstup, tlačítko S5 osvětlení výlohy Vstup, zapínací kontakt S6 výstupu zabezpečovacího systému Marker- funkce paměťového relé pro spínání osvětlení reklamy Marker- funkce paměťového relé pro spínání osvětlení výlohy Marker- funkce paměťového relé pro spínání osvětlení prostoru obchodu Tlačítko (šipka „nahoru“) pro zapnutí osvětlení reklamy Tlačítko (šipka „dolů“) pro vypnutí osvětlení reklamy Výstupní relé pro spínání osvětlení reklamy H1 Výstupní relé pro spínání osvětlení výlohy H2 Výstupní relé pro spínání osvětlení prostoru obchodu H3 Zapínací kontakt časového spínače č.1 – nastavení spínacích časů osvětlení reklamy Zapínací kontakt časového spínače č.2 – nastavení spínacích časů osvětlení výlohy Zapínací kontakt časového spínače č.1 – nastavení spínacích časů osvětlení prostor obchodu
Ukázka použití markeru pro ovládání fyzického výstupu Q relé EASY
1
2
3
4
P2
P4
M1
I1
S M1
R M1
[ Q1
_|ŻM2
5
I2
_|Ż Q2
6
M2
[ Q3
Tlačítkem P2 (šipka klávesnice„nahoru“) se nastavuje marker M1 do zapnutého stavu (set) Tlačítkem P4 (šipka klávesnice„dolů“) se nastavuje marker M1 do vypnutého stavu (reset) Výstup markeru se přenáší na fyzický výstup Q1 relé EASY Tlačítkem na vstupu I1 se marker M2 v impulsním režimu nastavuje střídavě do sepnutého a rozepnutého stavu Tlačítkem na vstupu I2 se výstup Q2 v impulsním režimu nastavuje střídavě do sepnutého a rozepnutého stavu Markrem M2 se ovládá fyzický výstup relé Q3
Obr.9 Liniové schéma ovládání markeru a fyzického výstupu Q Zadání úkolu 1. Dle předchozí ukázky programového schématu pro reverzaci otáčení asynchronního motoru zadejte ovládací schéma pomocí klávesnice a displeje do relé EASY a ověřte jeho funkci. 2. Analogicky k předchozí ukázce aplikace reverzace otáčení asynchronního motoru realizujte programové schéma pro automatické přepínání hvězda-trojúhelník při rozběhu asynchronního motoru s kotvou nakrátko. Programové schéma nejprve zadejte z klávesnice relé. Po ověření funkce využijte programové vybavení EASY SOFT pro modifikaci zapojení a odladění funkce v simulačním režimu. 3. Pomocí programového vybavení EASY SOFT naprogramuje úlohu pro automatické řízení osvětlení obchodních prostor. Harmonogram časových spínačů upravte tak, aby během cvičení bylo možné ověřit plně funkci programu (spínací sekvence může probíhat s krokem 1 minuta).
