二例较有难度的硬件电路设计及电路解析
本文二例的硬件设计,都是近期在网上看到的求助帖,按其设计要求的确有些难度,但对电路设计者来说也是锻炼设计思维和能力的好机会。经过几天思考,设计出这二例的硬件电路,先贴出来供大家参考。如有不妥之处请给于指正,本人深表感谢!
一、求助帖:用一个按钮【常开】控制是个灯,想了一天也没用继电线路画出,请高手帮忙。
要求;按第一次 第一个灯亮 按第二次 第二个灯亮【第一个灭】 按第三次 第三个灯亮【第二个灭】 依此类推 第九次 第九个亮【第八个灭】 第十次全亮 第十一次全灭 再按循环到第一次
用继电器设计这样的电路图,确实有点难度,现将用继电器设计的电图贴出来,供大家分析:
图一、一按钮控制9灯的电路原理图
图二:九灯亮灭状态图
电路原理:
1、继电器得电吸合时,其常闭触点的断开从时间上要快于其常开触点的闭合,为消除触点动作时出现的増态现象以确保动作正确无误,本电路选用了J a、J b、J c 3个继电器,用按钮控制J a吸合,用J a触点控制J b的吸合,再用J b触点控制J c的吸合。这样当按下按钮,J a先得电吸合,其敞开触点闭合使J b得电吸合,J b敞开触点闭合使J c 得电吸合。当抬起按钮时,J a先失电断开,其敞开触点断开使J b失电断开,J b敞开触点断开使J c 失电断开。
2、分析电路的动作原理:
第1次按下按钮K1,Ja得电吸合,其常开触点闭合时,J C的常闭触点仍处于闭合状态故J b的常开触点闭合,使J c与J1同时得电吸合,由于J c的常闭触点断开快于J1常开触点的闭合,故只能使J1自锁导通,而不能J2得电。此时状态为:只有J1导通,J2~J11接为断电状态,由图二可知,灯1亮。
第2次按下按钮K1,Ja得电吸合,其常开触点闭合时,J C的常闭触点仍处于闭合状态故J b的常开触点闭合,使J c与J2同时得电吸合,由于J c的常闭触点断开快于J2常开触点的闭合,故只能使J2自锁导通,而不能J3得电。此时状态为:只有J1、J2导通,J3~J11接为断电状态,由图二可知,灯1灭而灯2亮。…… 以此类推,当第9次按下K1,灯8灭而灯9亮。
当第10次按下K1,J10得电吸合且自锁,此时J1~J10接得电导通,由图二可知,灯1~灯9皆亮。
当第11次按下K1,J11得电吸合且自锁,考虑J11的常闭点断开要前于常开触点闭合,在J11常闭触点处并接一电容C,来确保J11吸合自锁后,J11常闭触点的断开使 J1~J10皆失电而断开。由图二可知,灯1~灯9皆灭。当抬起按钮K1,J11失电断开,电路又回到初始状态,当再按下K1,将重复上述动作:即从第1次按钮动作开始(灯1亮)……。
二、求助帖:按下图要求设计一控制电路
下图即为 本题目的设计电路图,
图三、运料小车控制电路
1、 元件及功能:
D0:正程运行电机 D1:逆程运行电机 DCF:电磁阀 K0:自动/手动转换开关
K1:自动下启动按钮 K2:停止按钮 K3:手动下逆程启动按钮
K4:手动下逆程运行电机 K5:手动下电磁阀控制按钮(自锁式按下为闭合) K6:暂停按钮(自锁式按下为断开) STA:逆程终点限位开关 STB:正程终点限位开关
Z0:正程交流接触器 Z1:逆程交流接触器 J0、J4、J5、J6:中间继电器 J1:定时器,定时时间=2分 J2:定时器,定时时间=20分 J3:定时器,定时时间=1小时 QK1:自动开关,控制主回路 QK2:自动开关,控制控制回路
QK3~QK4:自动开关,控制电机,其过流保护作用。
2、手动下控制:将自动/手动转换开关K0置手动位,按K3,可使J6得电自锁,J6触点闭合使Z1得电吸合,使D1电机逆程运行,按K2按钮,J6失电断开->Z1失电断开->电机D1停车。按K4,可使J5得电自锁,J5触点闭合使Z0得电吸合,使D0电机逆程运行。按K2按钮,J5失电断开->Z0失电断开->电机D0停车。按下K5按钮,J4得电吸和,J4的触点使电磁阀DCF通电,阀门打开,进行注料。抬起K5,J4失电断开,使电磁阀断电,阀门关闭。
3、自动下控制:将自动/手动转换开关K0置自动位,按K1按钮,J6得电自锁,J6触点闭合使Z1得电吸合,使D1电机逆程运行,当小车运行到A处且碰到STA限位开关,J6失电断开->Z1失电断->使D1失电停。而J5得电自锁->Z0得电吸合->使D0得电正向运行。J5触点闭合使J0得电且自锁,定时器J2得电开始延时。当小车运行到B处且碰到STB限位开关,J5断电->Z0断电->使D0停,同时使J4、J1得电,J4吸合其触点使电磁阀DCF得电,阀门打开开始注料。J1得电开始延时,延时2分钟,J1动作,其常闭触点断开,使J4失电断开,又使DCF断电,阀门关闭。J1常开触点闭合,使J6得电自锁->Z1得电->D1得电启动,向逆程运行,STB开关回原位,使J1失电断开。当小车运行到A处且碰到STA限位开关,J6断电->Z1断电->使D1失电停,而J5得电自锁,使D0得电正向运行……如此重复上述动作,当J2延时时间=20分时,J2动作,其常闭触点断开,使J5、J6、Z0、Z1、J1、J4皆失电断开。而J2常开触点闭合,使J3定时器得电开始延时,延时1小时,J3动作,为防止J3的常闭触点断开快于常开触点的闭合,在J3的常闭触点上并接一电容C1,以确保J3的常开触点可靠的闭合后,J3的常闭触点的断开才使J0、J2、J3失电断开。此时的J3的常开触点的闭合,使J6得电自锁->D1逆程启动开始第二回的小车往返送料。
4、暂停:K6为暂停按钮(自锁式),K6的触点选用常闭触点,它与J5、J6常开触点串联,未按K6按钮时,K6触点为闭合,故J5触点闭合时,使Z0得电吸和,D0通电正向运行,当J5触点断开时,使Z0失电断开,D0停。J6触点闭合时,使Z1得电吸和,D1通电逆向运行,当J6触点断开时,使Z1失电断开,D1停。在D0(或D1)运行中,只要按下K6,其常闭触点断开,使Z0(Z1)失电断开,D0(或D1)立即停止。当抬起K6按钮,K6触点闭合,使Z0(Z1)得电吸合,D0(或D1)立即启动,即保持停车前的运行方向继续运转。
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回复内容:
对:wyb2866255---王者之师关于39楼:请你不要生拉硬扯,什么样的小箱、开关电源...内容的回复:
从您从事此份工作的时间来看,不妨称您为“者之”老先生吧。
者之老:
虽然我是从80年代开始搞这份工作的,但我却鼓捣过电子管的示波器、扫频仪、雷达,再后来便是接触当时引进国外最先进控制技术的大型市政项目,直至眼下刚刚完成的、专业图纸总量达到185张/份的国内首条共同沟工程的设计工作。
也许切入点不同,我从不搞那种在一个10*10厘米上的小线路板上做文章的举动。
为什么我做一个与您的“功能”相同的一样东西,价格会达到1000块?
因为我要考虑制作一样东西的可靠性、可维护性,以及耐腐蚀、抗雷击等方面的问题,我只要给用户拿出来一样东西,它就必须是板板整整、结结实实,外观漂亮性能可靠的。
不说别的,三块钱的继电器,我把它放到用户的产品中,在我看来那简直就像在骂人一样。我选继电器,一般都是选德国图尔克的,防潮、防震、抗腐蚀、运行与否前面的指示灯指示的一清二楚,人家说动作能达到十万次,就只比这个数多不比这个数少。
如果现场条件复杂,场地潮湿,我是一定要选用24伏直流电的,一来这样对工人的人身安全有利,二来干扰少。如果这个箱子要放到现场去,我在里面甚至要放上个防雷模块。
这就是做工程的人的“坏毛病”——先考虑安全性及可靠性,然后才是经济性。
我见过那些土鳖拉瞎,拿一两个龌龊、丑陋的“家什”便到我的办公室里跟我比划什么“高性能”的,每当这时,我总是告诉他,你先把它捯饬个“型”出来,然后再跟我谈论性能。
当然,您可能不一样,或许您能在一个10*10厘米的小天地里真能做出个大文章来,您不妨亮亮您的绝活,让广大网友们,当然也包括我,都开开眼界,哈哈!
有冒犯前辈您之处,望您海涵!
对楼上的答复:
1、本文在一开始就写到:本文的这二个设计是从网上看到的求助帖,按其要求设计画出的2个电路。第一帖原文为
“一、求助帖:用一个按钮【常开】控制10个灯,想了一天也没用继电线路画出,请高手帮忙。。。”就是说求助者只要求用继电器来设计这个电路,而不是用什么器件都行。我是按求助者的要求画出的继电气控制电路,一方面帮助了求助者的这个忙,另一方面也是对己的设计思路也是一种锻炼。根本不存在想推广或想做出来的意思。就求助者本人也不见得非要搞出不可,只是一种想法而已。这帮人解难有何不对?
2、你说:“我从不搞那种在一个10*10厘米上的小线路板上做文章的举动。”这是你的问题的,不见得其他人都像你一样,专搞大精尖的项目。再说搞仪表、手机等其线路板都不大,难道这些都没有科技含量吗?
3、你说:“或许您能在一个10*10厘米的小天地里真能做出个大文章来,您不妨亮亮您的绝活。。”可以告诉你,做一块10×10的印刷电路板,插上继电器,用焊锡焊就可。没有什么大文章可做,也没有什么绝活。
4、绝活没有,不过搞过一些不入流的小线路,拿出来2个让你见笑:
这2个电路产品都是10年前为用户要求设计的,我们的产品是自动化探伤设备,用于各大钢厂,都是用S7-300控制,用工控机进行数据处理、显示及动画。。。,但一些个体小企业,由于资金、环境、操作人员素质等原因,他们不要工控机,要求在操作台上设有几组数字显示器来时时显示数据,并能根据现场要求随时设置或改变几组参数,下班后能将生产记录打印出来,PLC能完成这样功能的模块没有,为了使合同不泡汤,只得答应,自行设计这2种组件。到目前为止,使用这样组件搞出的设备已有几十台套。上图为键盘组件只用PLC的2个输入口,下图为4路显示与打印组建,占用PLC的5个输出口1个数入口。为了防干扰,没用单片机,全用集成块设计的。你是专搞高精尖的能人,这个对你一定不在话下,请你画出电路原理图且说明原理,编出PLC的梯形图,让大家好好学学。
远水幽蓝这就是是你的不对啦!楼主是为帮助入行不久的同行提高技术,出了大力,理当支持!远水幽蓝,可能你的技术水准比较高,但是你也不要自持狂妄!继电器逻辑控制是PLC的祖先,这一点你应当明白!如果连这点常识都没有的话,说明你学的也不怎么样!学PLC前先学会继电器逻辑控制,再学PLC会少走很多弯路的!还有你根本对中国的机电市场一无所知,PLC是好东西,但是对于简单机电设备来讲,就有点"绣花枕头"的嫌疑了,花较少区区几百元钱用继电器逻辑控制就能解决的事没必要花1000多买个PLC,再花1000多去编个程!用户在设备的使用过程中有点小故障还要花大价钱去请懂PLC的人来修理,我就遇到过多个客户,要求把PLC控制器改为继电器逻辑控制的事,难道是这些个老板们傻吗?他们是随时随地都在算经济账的,降低维修成本,缩短维修时间,提高设备运行时间,就是创造经济效益!存在的事物就有它存在的理由,继电器逻辑控制从发明到现在,也就100多年的历史,它不仅没有被淘汰,反而运用更广泛,就是你吹捧的PLC在实际应用时不也没理开最简单的继电器逻辑控制吗!你的技术水准可能很高,可你不一定能解决大多数厂矿企业的设备维修与改造,因为你就不懂市场,不懂国情,不知道中国机电维修工人的艰辛,更不知到老板们购买设备时的心态!还是那句话:贵的不一定就是好的,适用的才是最好的!
49楼:按钮是常开按钮,不是自保式的。请看图:当用手按下按扭且没抬起时,按钮的触点闭合使Ja得电吸合,Ja的常开触点闭合才使Jb得电吸合,而Jb的常开触点闭合才使Jc得电吸合,就是说Ja先吸合,Jb次之,Jc最后吸合。当手不抬起时,这3个继电器都是导通状态,Jc常闭触点总是断开的,请见31楼动作时序图。当手抬起使按钮触点断开,Ja先断开,Jb次之,Jc最后断开。此时Jc常闭触点闭合,而Ja的常开触点早已断开了。
再分析第二次按钮:见原文“第2次按下按钮K1,Ja得电吸合,其常开触点闭合时,J C的常闭触点仍处于闭合状态,而此时由于J1的触点已闭合,故J a 的常开触点闭合,使J c 与J2同时得电吸合,由于J c 的常闭触点断开快于J2常开触点的闭合,故只能使J2自锁导通,而不能J3得电。此时状态为:只有J1、J2导通,J3~J11接为断电状态,由图二可知,灯1灭而灯2亮。…… 以此类推,当第9次按下K1,灯8灭而灯9亮。”
建议你结合电路图仔细看原文的动作说明就会明白的。
回复内容:
对:模具老兵远水幽蓝...你的技术水准可能很高,可你不一定能解决大多数厂矿企业的设备维修与改造,因为你就不懂市场,不懂国情,不知道中国机电维修工人的艰辛,更不知到老板们购买设备时的心态!还是那句话:贵的不一定就是好的,适用的才是最好的!内容的回复:
模具老兵,你真的说错了。
我就是一路从工厂的车间、设备科、中控室主任、厂总工这样一路走过来的。
我当年恰恰是作为一个“工厂人”、眼见多少维修电工的疾苦,才立志要为他们解放点生产力的。
在我的学术专著中专门提到,当受控点数小于7个的时候,要坚决采用继电器逻辑控制;当受控点数大于7个的时候该怎样,当受控点数大于22个的时候再该怎样,等等。
为什么有的老板面对着采用PLC的控制单元,他非要改回继电器逻辑控制?
产生这种现象的可能有几种:
1、这个老板确实就只是一个只了解继电器逻辑、但却非常惧怕PLC技术的低级电工;
2、这个老板此前曾遭受过无良控制系统的要挟,以至于凡是看见编程的东西都觉得存在危险;
3、这个老板所用的过程控制需求的确太简单,真的只需几个继电器就能搞定。
面对非用PLC不可,但又总觉得心里没底的场合,我备一套编好程序的PLC,甚至在造价允许的情况下,我甚至备一套控制箱,不就解决了么?
另外,我设计的系统,绝对要设计一套真正手动的控制系统,以防止在PLC损坏等情况下系统趴窝。
老兵同志,我希望你看看老电影《决裂》,其中龙国政说的一句话很好:先掌握了敌人的火力点在哪里,再来你的“万炮齐轰”。者之老先生那种方寸之地楞变出个大活人的技巧的确不是我的专长,但“大工厂的设备维修与改造”,我干的真是太多了,不仅成果累累,而且在国内权威设备维修杂志上发表过文章,更在国内顶级出版社出版过独笔的、专门讨论控制系统构建的学术专著。
搞工业控制,无论是技术还是市场,我都实在是太熟悉了。
你下的结论,不对,请尊重你名字中的那个“老”字。
河南宏基工控科技有限公司 是一家专业于变频器周边产品包含交流输入输出电抗器
回复内容:
对:远水幽蓝关于回复内容:对:模具老兵远水幽蓝...你的技术水准可能很高,可你不一定能解决大多数厂矿企业的设备维修与改造,因为你就不懂市场,不懂国情,不知道中国机电维修工人的艰辛,更不知到老板们购买设备时的心态!还是那句话:贵的不一定就是好的,适用的才是最好的!内容的回复:模具老兵,你真的说错了。 我就是一路从工厂的车间、设备科、中控室主任、厂总工这样一路走过来的。 我当年恰恰是作为一个“工厂人”、眼见多少维修电工的疾苦,才立志要为他们解放点生产力的。 在我的学术专著中专门提到,当受控点数小于7个的时候,要坚决采用继电器逻辑控制;当受控点数大于7个的时候该怎样,当受控点数大于22个的时候再该怎样,等等。 为什么有的老板面对着采用PLC的控制单元,他非要改回继电器逻辑控制? 产生这种现象的可能有几种: 1、这个老板确实就只是一个只了解继电器逻辑、但却非常惧怕PLC技术的低级电工; 2、这个老板此前曾遭受过无良控制系统的要挟,以至于凡是看见编程的东西都觉得存在危险; 3、这个老板所用的过程控制需求的确太简单,真的只需几个继电器就能搞定。 面对非用PLC不可,但又总觉得心里没底的场合,我备一套编好程序的PLC,甚至在造价允许的情况下,我甚至备一套控制箱,不就解决了么? 另外,我设计的系统,绝对要设计一套真正手动的控制系统,以防止在PLC损坏等情况下系统趴窝。 老兵同志,我希望你看看老电影《决裂》,其中龙国政说的一句话很好:先掌握了敌人的火力点在哪里,再来你的“万炮齐轰”。者之老先生那种方寸之地楞变出个大活人的技巧的确不是我的专长,但“大工厂的设备维修与改造”,我干的真是太多了,不仅成果累累,而且在国内权威设备维修杂志上发表过文章,更在国内顶级出版社出版过独笔的、专门讨论控制系统构建的学术专著。 搞工业控制,无论是技术还是市场,我都实在是太熟悉了。 你下的结论,不对,请尊重你名字中的那个“老”字。内容的回复:
我觉得你们没必要争论是用继电控制还是用PLC控制的问题,继电控制造价低但是维修确实太累这是显而易见的,但是这个题目要求是用继电气控制,所以做客户想要的才是根本!
对楼主第1题第1个电路图的一点建议:
在第1题第1个电路图中,按下第一次按钮J1吸合后,Ja,Jb,Jc的线圈会通过J1,Ja,Jb的常开触点自锁构成回路吸合得电,即使按钮断开,Ja,Jb,Jc的线圈仍会得电。我个人在试验时,做了一点改动:按钮的非电源侧直接接Ja的线圈,同时按钮的非电源侧经过Jc的一个常闭触点再与Jb,Jc,J1的线圈所在回路相接,这样保证了Ja,Jb,Jc的线圈在按住按钮时得电,松开按钮时失电。我个人只试验了Ja,Jb,Jc,J1,J2,J3线圈所在回路,经过一点改动后,试验成功,符合题目要求。另一点:按按钮时需一次按到底且时间稍长,待各触点完全动作后才能松开,否则会引起误动作。
楼主的解题思路使我本人受益匪浅,在此表达一下敬意与感谢。