Blokování a signalizace

Součástí návrhu ovládacího obvodu a dokumentace zařízení musí být zajištění blokování chybné činnosti systému a optické a zvukové signalizace provozních a poruchových stavů pro obsluhu.

Blokování

Blokování je zabezpečení proti nedovoleným stavům. Prakticky odlišujeme bezpečnostní blokování, tedy obvykle zabránění současnému sepnutí dvou relé či stykačů, kdy se uplatní realizace funkce nonekvivalence (XOR), a technologické blokování, tedy například nastavení podmínek, které se váží na rozběh či chod zařízení.

Principiálně se jedná o následující zapojení:

Obr. 1: Blokování současného sepnutí

Obr. 2: Blokování při rozběhu

Obr. 3: Blokování při chodu

Obr. 4: Blokování při rozběhu i chodu

Nadproudové relé

Při blokování činnosti elektrických strojů nachází časté uplatnění nadproudové (tepelné) relé. Dosáhne-li proud v obvodu určité velikosti, relé obvod samočinně rozpojí, a to buď závisle na velikosti proudu (tedy při větším nadproudu vypíná rychleji) nebo nezávisle (tedy po překročení dané hranice vypíná za předem nastavený čas).

Princip nadproudového relé vychází z nastavení síly elektromagnetu, tedy při průchodu proudu většího, než na jaký je nastaven, překoná síla elektromagnetu (1) sílu pružiny (P1) a tím uvolní západku (2), která drží kontakty (3) v sepnutém stavu. Pružina (P2) pak kontakty rozpojí a přeruší průchod proudu.

Obr. 5: Princip nadproudového (tepelného) relé

Signalizace

Signalizace slouží potřebám obsluhy. Prakticky se jedná o optickou signalizaci, kterou představují světelné hlásiče (signálky, modulové signálky), barevně indikující provozní, nenormální a nebezpečné stavy systému, někdy kombinované s tlačítky nebo spínači (podsvětlení), přičemž závažné stavy mohou být zvýrazněny blikáním (signalizační sloupky, zábleskový maják), a akustickou signalizaci (bzučáky, houkačky, sirény), která se uplatní spíše pro poruchové stavy.

Obr. 6: Světelné hlásiče (signálky)

Obr. 7: Modulové LED signálky

Obr. 8: Signalizační sloupky

Barevné značení u světelných hlásičů bývá standardizováno. Přehledně je uvádí následující tabulka:

Obr. 9: Barevné značení u světelných hlásičů

Uplatnění nachází i kombinovaná opticko-akustická signalizace (majáky s bzučákem či houkačkou) či „chytrá signalizace”.

Chytrá signalizace

Inteligentní vícebarevné kompaktní LED indikátory dnes nahrazují panelové indikátory a víceprvkové semafory. Mohou blikat nebo trvale svítit, obsahují vestavěný senzor přiblížení – představují tak samostatnou snímací a zároveň signalizační jednotku, kompatibilní se signály PLC nebo obvyklými úrovněmi logiky výstupů řídicích systémů.

Obr. 10: Inteligentní vícebarevný LED indikátor

Signalizační obvody

Obecně platí, že pro signalizaci zapnutého stavu se používají spínací kontakty a pro signalizaci vypnutého stavu rozpínací kontakty.

Na následujícím schématu spínací kontakt relé K1.1 rozsvítí signálku zapnutého stavu H1 při sepnutí relé K1, kontakt K1.2 rozsvítí signálku vypnutého stavu H2.

Obr. 11: Signalizace zapnutého a vypnutého stavu

Další obvod řeší pořadavek, aby se signálka H1 rozsvítila až tehdy, bude-li některé z relé K1, K2, K3 a K4 zapnuté – jedná se tedy o aplikaci logické funkce OR.

Obr. 12: Signalizace realizující funkci OR

Následující schéma řeší požadavek, aby signálka H1 svítila jen tehdy, pokud bude některé z relé K1, K2, K3 nebo K4 ve vypnutém stavu. Pokud budou všechna relé sepnuta, signálka H1 zhasne – jedná se o aplikaci funkce NOR.

Obr. 13: Signalizace realizující funkci NOR

Je zřejmé, že použitím vhodných kontaktů relé lze získat řadu možností signalizace. Znalost těchto základních schémat a principů nám nyní dovoluje seznámit se s příklady složitějších ovládacích obvodů s blokováním a signalizací.

Spouštění třífázového asynchronního elektromotoru

Stisknutím zeleného zapínacího tlačítka SB2 (Start) se obvod cívky stykače KM1 uzavře a elektromagnet spojí silové kontakty stykače. Po uvolnění tlačítka SB2 zůstává stykač KM1 sepnut pomocí ovládacího zapínacího kontaktu stykače KM1. Stykač se vypne červeným vypínacím tlačítkem SB1 (Stop). Při přetížení elektromotoru vypne tepelné nadproudové relé FA3 ovládací obvod cívky stykače KM1. Přetížení je opticky signalizováno červeným kontrolním svítidlem HL3. Bílé kontrolní svítidlo HL1 signalizuje po zapnutí jednofázového jističe FA1, že ovládací část zařízení je pod napětím. Zelené kontrolní svítidlo HL2 signalizuje chod elektromotoru.

Obr. 14: Spouštění třífázového asynchronního elektromotoru

Reverzace třífázového asynchronního elektromotoru

Změna smyslu otáčení elektromotoru M1 je zajištěna dvěma stykači KM1 a KM2. Jejich silová část je zapojena v jiném sledu fází, ovládaná tlačítky: tlačítkem SB2 (chod elektromotoru jedním směrem), vypínacím tlačítkem SB1 (vypnuto) a tlačítkem SB3 (chod elektromotoru druhým směrem). Blokování stykačů je provedeno tak, že jen jeden z nich smí být v chodu. Celý ovládací obvod je napájen z jednoho místa přes tepelné nadproudové relé FA3 a tlačítko SB1. Levý a pravý chod elektromotoru je signalizován zeleným kontrolním svítidlem HL2 a HL3. Bílé kontrolní svítidlo signalizuje, že zařízení je pod napětím. Porucha motoru je signalizována červeným kontrolním svítidlem HL4.

Obr. 15: Reverzace třífázového asynchronního elektromotoru

Spouštění třífázového asynchronního elektromotoru přepínáním vinutí hvězda-trojúhelník

Při sepnutí elektromotoru do hvězdy dochází během rozběhu ke snížení proudového nárazu až o jednu třetinu. Po rozběhu elektromotoru na maximální otáčky se přepne vinutí do trojúhelníku.

Stisknutím zapínacího tlačítka SB2 sepne stykač KM3 v zapojení do hvězdy a současně sepne časové relé KT1 a hlavní stykač KM1 přes zapínací kontakt stykače KM3. Elektromotor se rozběhne v zapojení do hvězdy. Relé KT1 vypne po nastaveném čase stykač KM3 a následně sepne stykač KM2 v zapojení do trojúhelníku přes spínací kontakt stykače KM1 a rozpínací kontakt stykače KM3. Elektromotor se vypne vypínacím tlačítkem SB1. K ovládání je připojena světelná signalizace.

Obr. 16: Spouštění třífázového asynchronního elektromotoru přepínáním vinutí hvězda-trojúhelník

Zdroje

• BERKA, Štěpán. Elektrotechnická schémata a zapojení 1 - základní prvky a obvody, elektrotechnické značky. 2. vyd. Praha: BEN – Technická literatura, 2008, 199 s. ISBN 978-80-7300-2.

Obrázky

• Obr. 1, 2, 3, 4, 5, 11, 12, 13: Autor neznámý. Elektrické řízení pneumatických a hydraulických zařízení [on line]. [cit. 2014-7-25]. Dostupný na www: http://sstzr.cz/projekty/mechatronika/dokumenty/ucebni-texty/elektricke-rizeni.pdf
• Obr. 6, 7, 8, 9, 10: Autor neznámý. Vícebarevné světelné indikátory a chytrá signalizace [on line]. [cit. 2014-7-25]. Dostupný na www: http://automatizace.hw.cz/clanek/2007012801
• Obr. 14, 15, 16, 17: BERKA, Štěpán. Elektrotechnická schémata a zapojení 1 - základní prvky a obvody, elektrotechnické značky. 2. vyd. Praha: BEN – Technická literatura, 2008, 199 s. ISBN 978-80-7300-2.