设计1个两地控制同一个负载电路
电路一点通
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2024-09-04
【任务】工业控制现场经常有本控、远控、多点控制的要求,对组合逻辑控制而言,控制的主要任务是接通或断开广义开关(机械开关、继电器、三极管、场管、可控硅、干簧管、接近开关、光耦等)以实现预期的逻辑功能。试设计一个两地控制同一个负载的电路(本篇设计两地控制方案)。
【构思】不失一般性,假定电源是24VDC电池,负载为24VDC电机,两地分别设置一个广义开关(单开关或复合开关),设计的电路可以使两地分别独立地控制电机的启停。构思的起点当然是一个广义单刀单掷开关(默认常开)控制电机的启停,这一点仅凭直觉经验,即使未经专业训练也能想到下图:
现在要两地(点)控制电机,最自然想到的是不更改原有线路,只是在回路中插入另一个广义单刀单掷开关,如下图(为表达清晰,元件标号稍作顺延变更):
对上面的电路稍加分析,即使不仿真,不实际搭接电路通电运行,也可以想到:只要其中一个开关断开,另一个开关无论是闭合还是断开,电机都不能启动。显然,这没有实现设计要求。既然SW2断开时,SW1无论如何都没法启动电机,那就应该给SW1提供直通电机的机会,这使我们想到使用一个常闭开关接通电机:
由于SW1与SW2具有互换对称等价性,按照前述的分析方法,自然得到下面的对称控制电路:
既然上图中的SW1常开、SW4常闭且在同一控制点,不妨把它们封装在一起,做成一个复合单刀双掷开关,此方法同样适合SW2和SW3。于是得到下图:
分析上面的电路,发现:无论SW1投上还是投下,由于两个复合开关之间的横向“H”线路的勾连关系,都不能使电机停止(电机一直转动),这显然没有实现设计要求。由于电路的对称性,上面的分析及论断同样适合于SW2。直觉上感觉是横向“H”的中线在“捣乱”,不妨去掉这根线试试:
对上面的电路分析看看:SW1投下,回路断开,电机不转;SW1投上,由于此时SW2是投上的,回路接通,电机开始运转。由于电路的轮换对称性(借用了伽罗华的数学概念),同样的分析及结论适用于SW2。在电路的构建过程中,虽然免不了时不时使用“试错法”,但结果却是令人满意的——虽然有点费力,但我们终究达到的设计所要求的的目标。这其实是逻辑思维的力量,而非不加思考的Ctrl+C和Ctrl+V,也非不求甚解的膜拜。
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