为网友求助设计的一个硬件电路及动作原理的解析
有一网友求助:这是个切纸的机器的一部分功能;一个启动按钮,一个停止按钮,一个光电。有纸光电一直有信号给PLC,按动启动按键机器运行,在运行过程中,无纸机器自动停止。当放上纸后再次按启动按键,机器运行。
我现在想用一个继电器设计成;在运行过程中无纸自动停止,当光电检测到纸后机器自动运行无须再按启动键。(光电是24V的有信号输出0,无信号输出24)
注:机器第一次启动和按下停止按钮,这两种情况就必须按启动按钮再运行在线等待楼下高手共同思考!
回复: 由上述可知:PLC 输入是负逻辑,即公共地为24V电源的正极。光电开关输出占据一个输入点(为电位输入,这里设它为I0.0),作为检测是否有纸的检测信号。启动开关与停止开关也各占一个输入点(为触点输入,这里设它们分别为I0.1与I0.2),作为控制机器运行与停车的手动按钮。
上面网友所讲的说到底就是要在保持原程序不变、PLC输出不变为前提,如何设计一个硬件电路,来代替启动按钮:在运行中,如没有纸时光电开关会发出指令使机器停车,当再有纸时,机器不需人工按启动按钮就能自动启动运行的控制要求。
对于这种要求可能出于:1、原程序已加密不能改动,不想重新编程,想利用原程序,通过简单的硬件电路实现原程序不能实现的控制功能。2、使用单位没有会编程的人选,考虑只作简单控制改动,不想请人重新编程而加大费用。出于这二点而提出来的保留原程序及PLC的控制输出电路不变的补救办法。
按网友的这一要求设计了如上图的电路图(图中粉色虚线内电路):只增加2个继电器、一只晶体管,二个二极管及几个电阻电容即可实现求助者的控制要求。现将该该电路动作原理讲解一下 :
1、晶体管G1其基极通过R1电阻接光电开关的输出端,其负载为继电器J0线圈,J0的常闭点并联电容C1,再串接J0与J1的常开触点,与启动按钮K1的触点并联。此时的K1不仅作启动机器的按钮,又作J1继电器的启动按钮,具体电路接法请见图示。
2、光电开关输出仍保持原来接线(本图假设为I0.0)。停止按钮K2也保持原接法不变(本图假设为I0.2)但用其常闭触点接J1的常开触点,这样K2又作使J1断电的开关作用(见图)。
3、动作原理说明:在开机或按下停止按钮后, J1继电器处于失电断开状态。J1的常开触点使由J0常开触点与C1支路的信号不能加在I0.1输入点上。
无纸时光电输出=24V,使PLC输入I0.0为0(负逻辑),同时使晶体管G1截止,即J0处于断电状态。如此时均未按按钮,I0.1与I0.2输入皆为0。
如此时有纸,光电输出为0V,使PLC输入I0.0为1(负逻辑),同时使晶体管G1导通,即J0处于通电状态。J0的常闭触点断开,使C1不被短路,但由于C仍保持变化前的电压(0V),这样J0的常开触点闭合,将0V电压加在J1的常开触点上,由于J1处于断电状态,其常开触点断开,使0V电压加不到I0.1点上,即在J1断电时J0的吸合对I0.1不会产生0V电压输入,即不会使机器运转。
在此状态下,只有按钮一下启动按钮K1,才会使I0.1获得0V的电压,此时如有纸(I0.0=1)才能使机器启动运转。K1同时使J1得电且自保。
在机器运转中突然无纸会使光电开关输出为24V,即使I0.0=0,机器将自动停车。同时也使J0失电断开。如再放有纸,光电开关输出为0,使I0.0=1,同时使J0 得电吸和,由于此时J1已吸合,J0的吸合,其常闭点断开,由于C1仍保持变化前的电压(=0V),故J0的常开触点的闭合将0V电位突加在I0.1点,这相当按了一下启动按钮K1,使机器运行。随着C1充电,使I0.1的电位有0上升,直到+24V,使I0.1的输入电流=0,即相当K1按下后又抬起,给I0.1输入一个负脉冲信号。
如按一下停止按钮,除使程序停止运行外,也使J1失电断开,此时不管有纸或无纸,由于JI常开点断开,不会使I0.1获得启动的信号,必须再按一次启动按钮,机器才能重新运行。
再谈谈图中C1、C2的作用:本电路选用C1、C2二个电容,都是利用电容在外电路发生变化瞬间,电容电压不突变,仍保持变化前的电压的这一特性。下面我们分别分析C1、C2在电路中作用:
图二为含有C1的控制电路图。
1、 我们先分析J1继电器得电吸和时C1在电路变化时起的作用:当J0继电器未通电吸合时,J0的常闭触点将C1短路,C1的电压=0,当J0得电吸合时,其常闭触点断开,常开触点闭合,由于C1仍保持变化前的0V状态,故由于J0常开触点的闭合,将24V的负极电压 瞬间加在I0.1上(相当K1按钮闭合),使 I0.1注入足够大的输入电流,随着C1被充电,C1电压上升,使 I0.1注入电流逐渐减小,直到C1电压充到24V, I0.1注入电流=0(相当K1按钮抬起)。
可见: C1与 J1配合使用,可实现在未按启动按钮时,不管有纸或无纸引起的J0动作都不会使机器运行,只有按下启动按钮使J1吸合后,再出现由无纸到有纸使J0的吸合时,才能起控制机器运行的作用。
图三为含有C2的按K1启动按钮,使J1继电器得电自保的控制电路,从图中可见按下K1,使J1得点闭合,其常闭点断开,其常开点闭合自保,但实际上常闭点断开的的时间要前于常开触点闭合的时间,这样会使J1得电自保不可靠,加上C2电容,再按K1按钮,J1得电吸合,其常闭触点断开,由于C2的存在(C2此时电压=0,相当短路),使J1保持通电状态,直到J1的常开触点闭合,实现通电自保。
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2、对电容C2作用的解答:
原文中的图三为含有C2的按K1启动按钮,使J1继电器得电且自保的控制电路,从图三中可见按下K1,使J1得电吸合:其常闭点断开,其常开点闭合,由于常闭点断开的的时间要前于常开触点闭合的时间,这样会使J1得电吸合的瞬间,由于常闭触点的先断开而使J1失电,J1的失电又会使常闭点闭合,如此时K1仍为闭合状态,又会使J1得电吸合。。。即使J1处于振荡状态而不能得电自保。加上C2电容,再按K1按钮,J1得电吸合,其常闭触点断开,由于C2的存在(C2此时电压=0,相当短路),使J1仍保持通电状态,直到J1的常开触点闭合,实现通电自保。