СПОСОБ ВКЛЮЧЕНИЯ И ВЫКЛЮЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ И УСТРОЙСТВО (ВАРИАНТЫ) ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ
METHOD TO CONNECT AND DISCONNECT POWER PLANT AND DEVICE (VERSIONS) FOR ITS REALISATION

Изобретение относится к области разработки человеко-машинного интерфейса и может быть использовано при создании автоматизированного рабочего места оператора объекта бронетанковой военной техники (БТВТ), а также автоматизированных рабочих мест других подвижных и стационарных объектов.
Известны следующие основные способы включения и выключения электроустановки.
Согласно способу [1] для включения и выключения компьютера используют орган управления, который выполняют без возможности фиксации, а именно кнопку, при этом по признаку кратковременного нажатия кнопки при выключенном состоянии компьютера осуществляют включение компьютера, по признаку кратковременного нажатия кнопки при включенном компьютере осуществляют выключение компьютера.
Согласно способу [2] для включения и выключения электродвигателя используют два органа управления, а именно две кнопки, которые выполняют без возможности фиксации, и электромагнитный пускатель, при этом по признаку кратковременного нажатия кнопки ПУСК осуществляют срабатывание и подхват пускателя, обеспечивая включение электродвигателя, по признаку кратковременного нажатия кнопки СТОП осуществляют снятие подхвата пускателя и выключение электродвигателя.
Согласно способу [3] для включения и выключения электродвигателя, используют орган управлении, который выполнен с возможностью его фиксации в двух рабочих положениях и размещен в произвольном месте, а именно рубильник или переключатель, при этом контакты рубильника или переключателя включают в питающую электрическую цепь электродвигателя таким образом, что в одном рабочем положении рубильника или переключателя электродвигатель подключен к питающей сети и включен, в другом рабочем положении рубильника или переключателя электродвигатель отключен от питающей сети и выключен.
Данный способ включения и выключения применим к различным видам электроустановок, например лампы накаливания [4].
Использование известных способов включения и выключения электроустановок при создании автоматизированных рабочих мест операторов не является оптимальным для электроустановок, связанных с опасностью. Согласно ГОСТ РМЭК 60447-2000 использование способа [1] для электроустановок, связанных с опасностью, недопустимо.
Использование способа [2] требует введения средств индикации для отображения текущего состояния функционирования электроустановки, при этом возникает необходимость размещения средств индикации в поле зрения оператора, что не всегда возможно, кроме того, использование двух органов управления для одной электроустановки приводит к значительному увеличению габаритов панелей и пультов управления.
Оптимальным с эргономической, согласно ГОСТ Р МЭК 60447-2000, и компоновочной точек зрения является способ [3], который выбран в качестве прототипа. Данный способ позволяет использовать в качестве органа управления переключатель типа тумблер или кнопку с фиксацией, обеспечивающих визуальную и тактильную сигнализацию текущего состояния органа управления и, как следствие, сигнализацию включенного или выключенного состояния электроустановки, однако указанный способ имеет недостаток, заключающийся в том, что, если при включении питания электроустановки орган управления находится в положении, соответствующем включенному состоянию электроустановки, произойдет автоматическое (несанкционированное) включение этой электроустановки и ее функционирование, что может повлечь травмы людей и материальный ущерб. Так, например, при включении питания электропривода горизонтального наведения башни объекта БТВТ, при наличии рассогласования башни с линий визирования прицела, произойдет автоматическое движение башни с большой скоростью; при включении питания системы постановки дымовой завесы, может произойти автоматический отстрел дымовых гранат.
Техническим результатом изобретения является создание способа и устройства включения и выключения электроустановки, позволяющих использовать органы управления, выполненные с возможностью фиксации в заданных положениях, например тумблер, и снижающие вероятность несанкционированного включения электроустановки.
Технический результат достигается тем, что в способе включения и выключения электроустановки, согласно которому включение и выключение электроустановки осуществляют по признакам положения органа управления, выполненного с возможностью фиксации в положениях, соответствующим включенному и выключенному состоянию электроустановки, при этом по признаку положения органа управления, соответствующему включенному состоянию электроустановки, и при наличии питания электроустановки обеспечивают включение и последующее функционирование электроустановки независимо от момента подачи питания на электроустановку, а по признаку положения органа управления, соответствующему выключенному состоянию электроустановки, обеспечивают выключение электроустановки, согласно изобретению, орган управления размещают в составе автоматизированного рабочего места, при этом по признаку положения органа управления, соответствующему выключенному состоянию электроустановки, и при наличии питания электроустановки устанавливают признак включения электроустановки, по признаку положения органа управления, соответствующему включенному состоянию электроустановки, и при наличии питания электроустановки и установленном признаке включения электроустановки обеспечивают включение и последующее функционирование электроустановки, по признаку положения органа управления, соответствующему включенному состоянию электроустановки и при наличии питания электроустановки признак включения электроустановки сбрасывают.
Кроме того, в способе включения и выключения электроустановки по признаку положения органа управления, соответствующему включенному состоянию электроустановки, и при наличии питания электроустановки и сброшенном признаке включения электроустановки дополнительно формируют сигнализацию выключенного состояния электроустановки.
Технический результат достигается так же и тем, что устройство (вариант 1), реализующее способ для электроустановки, выполненной с возможностью управления включением и выключением по внешнему сигналу, характеризуется тем, что содержит устройство коммутации, средство управления коммутацией и орган управления согласно способу, средство управления коммутацией выполнено с возможностью контроля наличия питания электроустановки, контроля положения органа управления и формирования управляющего воздействия на устройство коммутации, причем устройство коммутации выполнено с возможностью коммутации сигнала управления включением и выключением электроустановки, при этом сигналы положения органа управления и наличия питания электроустановки поступают в средство управления коммутацией, сигнал управления коммутацией из средства управления коммутацией поступает в устройство коммутации, сигнал управления включением и выключением электроустановки поступает в электроустановку через устройство коммутации.
Технический результат достигается так же и тем, что устройство (вариант 2), реализующее способ для электроустановки, выполненной без возможности управления включением и выключением по внешнему сигналу, характеризуется тем, что содержит устройство коммутации, средство управления коммутацией и орган управления согласно способу, средство управления коммутацией выполнено с возможностью контроля наличия питания электроустановки, контроля положения органа управления и формирования управляющего воздействия на устройство коммутации, причем устройство коммутации выполнено с возможностью коммутации питания электроустановки, при этом сигнал положения органа управления и сигнал наличия питания электроустановки поступают в средство управления коммутацией, сигнал управления коммутацией из средства управления коммутацией поступает в устройство коммутации, питание электроустановки поступает в электроустановку через устройство коммутации.
Кроме того, устройство, реализующее способ включения и выключения электроустановки, дополнительно содержит устройство сигнализации выключенного состояния электроустановки, а средство управления коммутацией выполнено с дополнительной возможностью формирования управляющего воздействия на устройство сигнализации выключенного состояния электроустановки, при этом сигнал управления устройством сигнализации из средства управления коммутацией поступает в устройство сигнализации выключенного состояния электроустановки.
Изобретение поясняется чертежами, где: на фиг.1 изображено устройство, реализующее способ для электроустановки, выполненной с возможностью управления включением и выключением по внешнему сигналу; на фиг.2 изображен вариант устройства, изображенного на фиг.1 с устройством сигнализации; на фиг.3 изображено устройство, реализующее способ для электроустановки, выполненной без возможности управления включением и выключением по внешнему сигналу; на фиг.4 изображен вариант устройства, изображенного на фиг.3 с устройством сигнализации.
Устройство на фиг.1 содержит:
1 - Орган управления (ОУ);
2 - Средство управления коммутацией (СУК);
3 - Устройство коммутации, выполненное с возможность коммутации внешнего сигнала управления включением и выключением электроустановки (УКвс);
4 - Электроустановка, выполненная с возможностью управления включением и выключением по внешнему сигналу (ЭУвс).
Устройство на фиг.2 отличается от устройства на фиг.1 тем, что в качестве средства управления коммутацией используется средство 5 управления коммутацией, выполненное с дополнительной возможностью управления устройством сигнализации (СУКус), и дополнительно содержит устройство 6 сигнализации (УС).
Устройство на фиг.3 содержит:
1 - Орган управления (ОУ);
2 - Средство управления коммутацией (СУК);
7 - Устройство коммутации, выполненное с возможностью коммутации питания электроустановки (УКпэ);
8 - Электроустановка, выполненная без возможности управления включением и выключением по внешнему сигналу (ЭУ).
Устройство на фиг.4 отличается от устройства на фиг.3 тем, что в качестве средства управления коммутацией используется средство 5 управления коммутацией (СУКус) и дополнительно содержит устройство 6 сигнализации (УС).
Устройство на фиг.1 работает следующим образом.
При наличии напряжения питания электроустановки 4 в положении органа 1 управления, соответствующем выключенному состоянию электроустановки 4, средство 2 управления коммутацией управляющих воздействий на устройство 3 коммутации не формирует, сигнал управления включением и выключением электроустановки 4 в электроустановку 4 не поступает, электроустановка 4 находится в выключенном состоянии, при этом средство 2 управления коммутацией устанавливает признак включения электроустановки 4.
При переводе органа 1 управления из положения, соответствующего выключенному состоянию электроустановки 4, в положение, соответствующее включенному состоянию электроустановки 4, средство 2 управления коммутацией проверяет признак включения электроустановки и, если он установлен и есть сигнал о наличии напряжения питания электроустановки 4, то средство 2 управления коммутацией формирует сигнал управления коммутацией, который поступает в устройство 3 коммутации.
Устройство 3 коммутации коммутирует сигнал управления включением и выключением, обеспечивая его прохождение в электроустановку 4. Электроустановка 4 включается и начинает функционировать.
Если при переводе органа 1 управления из положения, соответствующего выключенному состоянию электроустановки 4, в положение, соответствующее включенному состоянию электроустановки 4, нет сигнала наличия напряжения питания или признака включения электроустановки, то сигнал управления коммутацией не формируется и сигнал управления включением и выключением в электроустановку 4 не поступает. Электроустановка 4 не включается и не функционирует.
Если при переводе органа 1 управления из положения, соответствующего выключенному состоянию электроустановки 4, в положение, соответствующее включенному состоянию электроустановки 4, нет сигнала наличия напряжения питания электроустановки 4, то средство 2 управления коммутацией сбрасывает признак включения электроустановки 4.
Устройство на фиг.2 работает аналогично устройству на фиг.1.
При этом, при переводе органа 1 управления из положения, соответствующего выключенному состоянию электроустановки 4, в положение, соответствующее включенному состоянию электроустановки 4, средство 5 управления коммутацией проверяет признак включения электроустановки 4 и, если он не установлен и есть сигнал о наличии напряжения питания, то средство 5 управления коммутацией формирует сигнал управления сигнализацией. Сигнал управления сигнализацией поступает в устройство 6 сигнализации, которое сигнализирует о выключенном состоянии электроустановки 4.
Устройство на фиг.3 работает следующим образом.
При наличии напряжения питания электроустановки 8 в положении органа 1 управления, соответствующем выключенному состоянию электроустановки 8, средство 2 управления коммутацией управляющих воздействий на устройство 7 коммутации не формирует, напряжение питания в электроустановку 8 не поступает. Электроустановка 8 находится в выключенном состоянии, при этом средство 2 управления коммутацией устанавливает признак включения электроустановки.
При переводе органа 1 управления из положения, соответствующего выключенному состоянию электроустановки 8, в положение, соответствующее включенному состоянию, средство 2 управления коммутацией проверяет признак включения электроустановки 8 и, если он установлен и есть сигнал о наличии напряжения питания электроустановки, то средство 2 управления коммутацией формирует сигнал управления коммутацией, который поступает в устройство 7 коммутации. Устройство 7 коммутации коммутирует напряжение питания, обеспечивая его прохождение в электроустановку 8, которая включается и начинает функционировать. Если при переводе органа 1 управления из положения, соответствующего выключенному состоянию электроустановки 8, в положение, соответствующее включенному состоянию, нет сигнала наличия напряжения питания или признака включения электроустановки, то сигнал управления коммутацией не формируется и напряжение питания в электроустановку 8 не поступает, электроустановка 8 не включается и не функционирует.
Если при переводе органа 1 управления из положения, соответствующего выключенному состоянию электроустановки 8, в положение, соответствующее включенному состоянию электроустановки 8, нет сигнала наличия напряжения питания электроустановки 8, то средство 2 управления коммутацией сбрасывает признак включения электроустановки 8.
Устройство на фиг.4 работает аналогично устройству на фиг.3.
При этом, если при переводе органа 1 управления из положения, соответствующего выключенному состоянию электроустановки 8, в положение, соответствующее включенному состоянию, средство 5 управления коммутацией проверяет признак включения электроустановки и, если он не установлен и есть сигнал о наличии напряжения питания, то средство 5 управления коммутацией формирует сигнал управления сигнализацией. Сигнал управления сигнализацией поступает в устройство 6 сигнализации, которое сигнализирует о выключенном состоянии электроустановки 8.
Реализуемость способа и устройства для его реализации подтверждается чертежами, где: на фиг.5 изображено устройство, реализующее способ на основе одностабильного электрического реле (далее по тексту - реле) для электроустановки, выполненной с возможностью управления включением и выключением по внешнему сигналу; на фиг.6 изображено устройство, реализующее способ на основе реле для электроустановки, выполненной без возможности управления включением и выключением по внешнему сигналу.
Устройство на фиг.5 содержит:
9 - вывод питания первого потенциала;
10 - вывод входа сигнала управления включением и выключением электроустановки 4;
11 - вывод питания второго потенциала;
12 - контакт реле, выполненный с возможностью коммутации сигнала управления включением и выключением электроустановки 4;
13 - первый развязывающий диод;
14 - резистор;
15 - конденсатор;
16 - перекидывающийся контакт органа управления;
17 - обратный диод;
18 - второй развязывающий диод, выполненный с возможностью пропускания сигнала управления включением и выключением электроустановки 4;
19 - вывод выхода сигнала управления включением и выключением электроустановки 4;
20 - обмотка реле.
Устройство на фиг.6 отличается от устройства на фиг.5 тем, что вывод 10 не используется, контакт 12 реле является контактом 21 реле, выполненным с возможностью коммутации напряжения питания электроустановки 8, второй развязывающий диод 18 является вторым развязывающим диодом 22, выполненным с возможностью пропускания напряжения питания электроустановки 8, вывод 19 выхода сигнала управления включением и выключением является выводом 23 выхода напряжения питания электроустановки 8.
Устройство на фиг.5 работает следующим образом.
В исходном состоянии, при отсутствии напряжения питания на выводах 9 и 11 в верхнем (фиг.5) положении перекидывающегося контакта 16 органа управления, соответствующем выключенному состоянию электроустановки 4, конденсатор 15 незаражен, напряжение на обмотке 20 реле отсутствует, контакт 12 реле разомкнут, сигнал управления включением и выключением с вывода 10 на вывод 19 и в электроустановку 4 не поступает. Электроустановка 4 выключена и не функционирует.
При подаче питания на выводы 9 и 11 в верхнем (фиг.5) положении перекидывающегося контакта 16 органа управления, соответствующем выключенному состоянию электроустановки 4, и при наличии сигнала управления включением и выключением электроустановки 4 на выводе 10, конденсатор 15 заряжается через резистор 14, тем самым устанавливается признак включения электроустановки 4. При переводе органа управления в положение, соответствующее включенному состоянию электроустановки 4, в нижнем (фиг.5) положении перекидывающегося контакта 16, конденсатор 15 через резистор 14 разряжается на обмотку 20 реле, контакт 12 реле замыкается, и сигнал управления включением и выключением с вывода 10 через второй развязывающий диод 18 поступает на вывод 19 и в электроустановку 4. Электроустановка 4 включается и начинает функционировать.
При подаче питания на выводы 9 и 11, в нижнем (фиг.5) положении перекидывающегося контакта 16 органа управления, соответствующем включенному состоянию электроустановки 4, и при наличии или отсутствии сигнала управления включением и выключением на выводе 10, напряжение на обмотку 20 реле не поступает, контакт 12 реле не замыкается, сигнал управления включением и выключением с вывода 10 через второй развязывающий диод 18 на вывод 19 и в электроустановку 4 не поступает. Электроустановка 4 выключена и не функционирует.
При отсутствии питания на выводах 9 и 11 в нижнем (фиг.5) положении перекидывающегося контакта 16 органа 1 управления, соответствующем включенному состоянию электроустановки 4, конденсатор 15 через резистор 14 разряжается на обмотку 20 реле, тем самым сбрасывается признак включения электроустановки 4.
Работа устройства на фиг.6 аналогична работе устройства на фиг.5, при этом при замыкании контакта 21 реле, на вывод 23 и в электроустановку 8 через развязывающий диод 22 поступает напряжение питания электроустановки 8 с вывода 9, электроустановка 8 включается и начинает функционировать.
Способ и устройство для его реализации могут быть использованы в различных автоматизированных рабочих местах для управления электроустановками, связанными с опасностью для человека.
Источники информации
1. Патент № 2109324, РФ.
2. Кузнецов М.И. Основы электротехники. Под ред. д-ра техн. наук С.В. Страхова. 9-е испр. М., «Высшая школа», 1964 г., стр. 496-497.
3. Кузнецов М.И. Основы электротехники. Под ред. д-ра техн. наук С.В. Страхова. 9-е испр. М., «Высшая школа», 1964 г., стр. 490-492.
4. Стейнберг У.Ф. и Форд У.Б. Электро- и радиотехника для всех. Пер. с англ. Великовского М.Б. и Петрона Э.Я. под ред. Якобсона А.Х. «Советское радио», 1971 г., стр. 124-125.