Известно, что аппараты и их детали на схемах изображают, как правило, в отключенном положении, т. е. при отсутствии принудительных сил, воздействующих на подвижные контакты. Если от этого правила сделано отступление, то оно оговаривается на чертежах. Но в любом случае схема изображает какое-то одно положение аппаратов.
Практически как при подаче, так и при снятии питания, а также в процессе работы в схеме происходят изменения, причем они протекают во времени и их в ряде случаев необходимо отразить на чертежах. С этой целью строят диаграммы взаимодействия.
Наиболее распространены диаграммы двух типов. Первый тип наиболее прост и служит для изображения последовательности действий и расчета времени в установившихся режимах. Диаграммы второго типа сложнее. Они предназначены для схем, работающих в неустановившихся режимах, которые рассматриваются в специальной литературе.
Предварительные условия и масштабы
Количество строк на диаграмме равно количеству аппаратов, взаимодействие которых рассматривается. С целью облегчения описания схем характерные точки на диаграмме нумеруют по возрастанию слева направо (тогда их легче находить). Характерные точки соединяют стрелками, указывающими «направление процесса». По горизонтали отсчитывают время. Масштаб времени для всех аппаратов одинаков.
Работа однопозиционного аппарата с ручным приводом, например выключателя, на схеме рис. 1, а изображена прямоугольником. Он показывает, что кнопочный выключатель SB1 был нажат в момент времени, обозначенный точкой 1, и отпущен в точке 4. Следовательно, его замыкающий контакт был замкнут в течение времени 1-4, размыкающий - от 0-1 и от 4 и далее.
Когда же на диаграмме нужно показать характер движения управляемого механизма со сложной кинематикой, то движение обозначают наклонными линиями, а покой – горизонтальными. Проанализируем рис. 1, б. Он изображает работу механизма, совершающуюся следующим образом. При подаче напряжения на привод механизма его подвижная часть сначала движется (участок 7-8), затем останавливается (8-9), снова движется (9-10) и наконец, останавливается – точка 10.
Сработавший механизм остается в покое (10-11). В точке 11 начинается возврат в исходное положение. На участке 11-12 механизм движется, но теперь уже в противоположном направлении, затем останавливается (12-13), снова движется (13-14) и приходит в исходное положение – точка 14.
Рассмотрим другой пример - рис. 1, в, приняв во внимание изменения значений технологических параметров, например температуры, с течением времени. До точки 15 температура T1 не изменяется (горизонтальная линия), затем начинает повышаться (наклонная линия), а по достижении значения T2 (точка 16) снижается (наклонная линия). Через некоторое время, соответствующее точке 17, устанавливается температура T3. Аналогично изображают изменения давлений, уровней, скоростей и т. п.
Следует заметить, если известен масштаб времени, то по горизонтальной оси можно определить длительность интересующей нас части процесса. Рассмотрим пример. Пусть на рис. 1, в на горизонтальной линии 1 см соответствует 10 мин, а проекции участков 15-16 и 16-17 на горизонтальную ось равны 2,5 и 1,3 см. Это значит, что температура повышается 2,5х10 = 25 мин, а снижается 1,3х10 = 13 мин. Необходимо также знать, что абсолютные значения величин определить по диаграмме нельзя. Например, из рис. 1, в следует, что температура T1 ниже температуры T2, но выше температуры T3.
Рис. 1. Диаграмма взаимодействия первого типа
Познакомимся поближе с диаграммами первого типа. При рассмотрении диаграмм обнаружено, что работа реле, контакторов, электромагнитов изображается трапециями. Высота всех трапеций одинакова и соответствует номинальному току аппарата. Так, на диаграмме рис. 1, а кнопочным выключателем SB1 (точка 1) замкнута цепь реле К1. В этом случае действие кнопочного выключателя на реле К1 обозначается стрелкой, которая идет от «линии выключателя» к «линии реле». За время 1-2 реле сработало, т. е. переключились его контакты, завершилось движение якоря и т. п. Цепь реле разомкнута в точке 4.
За время 4-6 контакты снова переключились и пришли в первоначальное положение. Затемненная часть трапеции показывает наличие тока в катушке от основного источника питания.
Когда в процессе работы аппарата ток в его катушке изменяется (например, выводится часть сопротивления цепи), то на диаграмме образуется «ступенька». Например, реле К1 и К2 (рис. 1, а) включаются одновременно, но после срабатывания реле К1 его контакт в цепи реле К2 размыкается и вводит в действие резистор R1, ток в катушке реле К2 за время 2-3 уменьшается.
Как видим, диаграммы первого типа просты, наглядны, при определенных навыках безошибочно выполняются и почти полностью заменяют словесные описания схем. По диаграмме легко определить, что происходит в схеме в любой момент времени. Для этого необходимо в соответствующем месте диаграммы провести черту, перпендикулярную оси времени, и посмотреть, с чем она пересекается. Так, на рис. 1, а черта, соответствующая времени t1, показывает следующее: кнопочный выключатель SB1 нажат, ток в катушке реле К1 достиг установившегося значения, и ток в катушке реле К2 уменьшился.
По имеющейся диаграмме легко определить, сколько нужно задать времени тому или иному аппарату для достижения определенного результата. Так, для срабатывания реле К1 нужно время 1-2 (отсчет по горизонтальной оси времени). Значит, выключатель SB1 должен быть нажат не менее этого времени. Для возврата реле К1 нужно время 4-6.
Следовательно, нельзя повторно нажимать SB1 (с целью повторения тех же действий) ранее этого времени. Вопросы, типа: "Сколько времени требуется?", "Какие нужны интервалы?", "Имеются ли запасы по времени и каковы они?", "В каком порядке чередуются переключения?", "Равномерно ли нагружаются источники электропитания, т. е. не совпадают ли по времени пусковые токи нескольких двигателей?" и т. п., весьма часто возникают у тех, кто проектирует, налаживает и эксплуатирует устройства автоматики, телемеханики, электропривода. Такие вопросы просто невозможно решить без диаграммы взаимодействия.
Выше было отмечено, что затемненная часть трапеции показывает наличие тока в катушке от основного источника питания. Светлая часть - это замедление механизма при возврате в исходное положение. Теперь закрепим полученные сведения, ответив на следующие вопросы:
1. Что происходит в схеме на рис. 1, а спустя время T2 и T3, а также в промежутке между точками 0 и 1?
2. Быстрее или медленнее движется механизм (рис. 1, б) при срабатывании и возврате?
3. Что можно сказать о значениях температуры TI-I и TII-II, соответствующих линиям I-I и II-II на рис. 1, в?
Для закрепления материала, попробуйте выполнить следующее задание. На рис. 1, г слева дана в однолинейном изображении схема пуска электродвигателя М с фазным ротором (цепи управления не показаны). На ней: КМ1 - контактор в цепи статора, КМ2-КМ4 - контакторы ускорения; их контакты в определенной последовательности закорачивают секции пускового резистора R1. Справа построена диаграмма взаимодействия. Обратившись к ней, опишите действие схемы и решите, что происходит во время, соответствующее линии III-III.
Суворин А. В.