Электропневмоавтоматика 2
.pdf
Глава 5
Проектирование
электропневматических систем управления
Festo Didactic • ТР201
5.1. Порядок Область применения электропневматических систем простирается разработки от частично автоматизированных рабочих станций до полностью системы автоматизированных производств с большим количеством станций, управления Поэтому и проекты таких систем сильно отличаются друг от друга. Каждая электропневматическая система управления проектируется индивидуально в соответствии с требованиями конкретного объекта.
Работы по созданию такой системы включают:
•Разработку проекта (подготовка необходимых чертежей и докумен тации)
•Выбор и приобретение пневматического и электрического обору дования
•Внедрение (наладка и ввод в эксплуатацию).
Систематический подход, шаг за шагом, позволяет избежать ошибок. Он также позволяет оставаться в рамках бюджета и временного гра фика. На рис. 5.1 показан алгоритм разработки системы управления.
ТР201 • Festo Didactic
91
Гпава 5
1 . Р а з р а б о т к а п р о е к т а
1Определение задачи
•Схема общего расположения
•Определение требований
2Условия внедрения системы управления
•Концепция проекта
•Выбор элементов
3Графическое представление системы управления
•Функциональная карта
и/или
•Функциональная диаграмма
.4 Проект системы управления
•Принципиальная пневматическая схема
•Принципиальная электрическая схема
•Д и а г р а м м а электрических соединений
•Спецификация элементов
2. В н е д р е н и е
V
2.1 Приобретение комплектующих
I
V
2.2 Монтаж |
2.3 Программирование |
|
|
|
контроллера |
|
|
||
• Сборка и установка элементов |
|
|
||
|
|
|
||
• Проводка кабелей |
|
|
|
|
• Прокладка пневмошлангов |
|
|
|
|
2.4 Ввод в эксплуатацию |
|
|
|
|
• Загрузка программы (при использовании |
|
|
|
|
ПЛК) |
|
|
|
|
• Проверка функционирования |
Рис. |
5.1: |
|
|
• Внесение необходимых изменений |
Порядок |
разрабо тки |
||
• Обновление документации |
и |
внедрения |
||
• Подготовка приемлемого сертификата испытаний |
электропневматической |
|||
системы |
управления |
|||
|
||||
Festo Didactic • TP201
92
Гпава 5
5.2. Порядок Разработка проекта электропневматической системы управления вклю- проектирования чает в себя следующее (см. рис. 5 . 1 ) :
•Формулировка задачи управления и предъявляемых к ней требова ний
•Концептуальный проект системы управления и выбор необходимых комплектующих
•Графическое представление задачи управления
•Разработка системы, подготовка схем и списка комплектующих элементов.
Далее на примере объяснены различные шаги при проектировании системы управления.
Формулировка |
Проектирование системы управления начинается с письменной фор |
|
задачи и определение |
мулировки задачи. Все требования, предъявляемые к системе упраи- |
|
требований |
пения, должны быть четко и точно определены. При этом будут полезны |
|
|
следующие документы: |
|
|
• Список или формуляр, который поможет быстро и полно записать |
|
|
|
все требования к системе (таблица 5.1) |
|
• |
Таблица с указанием приводов, распределителей и датчиков |
|
• |
Схема общего расположения, показывающая пространственное рас |
|
|
положение приводов. |
Требования к системе управления должны быть согласованы между заказчиком и разработчиком. Будет также полезно, если разработчик системы управления ознакомится с окружающими условиями и местом ее установки.
ТР201 - Festo Didactic
93
Гпава 5
Необходимые элементы управления
оператора
Исполнительные
механизмы
Последова
тельность
перемещений
Датчики/
сигналы
Окружающие
условия
Необходимые режимы работы
Индикаторы, дисплеи, предупреждающие лампы
Число приводов
Для каждого привода:
-функция
-необходимое усилие
-необходимый ход
-какую скорость перемещения следует развивать?
-торможение
-расположение в пространстве
-дополнительные функции (такие как наличие направляющей)
-исходное положение
Порядок перемещения
Число шагов в рабочем цикле
Условия выполнения шага
Необходимое время ожидания
Необходимое время цикла
Связь с другими системами управления
Необходимые датчики положения
Необходимые датчики и реле давления
Другие датчики
Другие входные и выходные сигналы
Пространство для установки
Поведение при потере питания
Поведение при аварийной остановке
Поведение при прочих неисправностях
Окружающие условия (температура, пыль, влага)
Необходимые меры защиты
Другие требования
Таблица |
5.1: |
Список |
требований, |
ко торым |
должна |
отвечать |
система |
управления |
|
Festo Didactic • TP201
94
Гпава 5
Концептуальный проект |
Электропневматическая система управления может б |
|
электропневматической |
в соответствии с различными концепциями. Наприме |
|
системы управления |
|
|
|
• |
С контроллером или реле для обработки сигнало |
|
• С отдельно стоящими распределителями или с р |
|
|
|
объединенными в пневмоостров |
|
• |
Со стандартными цилиндрами или с цилиндрами, и |
|
|
тельные функции (такие как направляющая, демпф |
|
|
ных положениях, щели для монтажа). |
Выбор концепции оказывает решающее влияние на ших работ, т. е. стоимость планирования, разработ в эксплуатацию системы управления. Мерами, сни могут быть:
•Модульное проектирование системы управлени похожих схем и программ для систем различной
•Использование комплексных решений и продукто собранном виде (таких как шинная технология, п
см. главу 9).
Выбор элементов После определения концепции системы необходим димые комплектующие элементы. В их число входя
•Пневматические приводы
•Пневматические распределители
•Элементы управления
•Датчики положения, датчики давления и прочие
•Контроллер или реле определенного типа.
95
Гпава 5
Перед разработкой принципиальных схем следует прояснить некоторые |
Графическое |
моменты: |
представление |
|
задачи управления |
•Сколько шагов следует иметь в циклограмме перемещений
•Сколько приводов будет работать на каждом шаге
•Сигналы с каких датчиков или какую задержку времени следует по лучить, чтобы выполнить следующий шаг.
Изображение последовательности перемещений лучше всего делать графически, например, с помощью диаграммы "перемещение-шаг" или перемещение-время", функциональной диаграммы или функциональной карты. Различные методы объяснены в разделах 6.1 и 6.2.
На последней стадии инженерного проектирования происходит разра- |
Проектирование |
|
ботка всей документации, необходимой для сборки системы. |
системы упра=пе-и? |
|
Документация включает: |
схемы и специо.ка^.'- |
|
• |
Список элементов (спецификация) |
|
• |
Принципиальную пневматическую схему |
|
• |
Принципиальную электрическую схему |
|
• |
Диаграмму электрических соединений. |
|
Рисование принципиальных схем и диаграмм соединений в соответствии с действующими стандартами объяснено в разделах с 6.3 по 6.7. В главе 8 рассматривается проектирование системы управления с использованием реле.
Festo Didactic • TP201
96
Гпава 5
5.3. Пример применения:
проект подъемного устройства
Подъемное устройство передает ящики с одного роликового конвейера на другой, расположенный на другой высоте. Задача заключается в разработке проекта соответствующей электропневматической систе мы управления.
Схема общего расположения устройства представлена на рис. 5.2. Имеется три пневматических привода:
•Привод 1А для подъема ящика
•Привод 2А для сталкивания ящика на верхний конвейер
•Привод ЗА, используемый как стопор для прерывания подачи ящи ков.
Рис. 5.2: Схема общего расположе ния подъемного устройства
Примечание Сначала ящики нужно разделить, чтобы подавать по одному. Это де лается на входе в устройство. Оптический датчик В6 не принимается в расчет при дальнейшем проектировании системы управления для подъемного устройства.
TP201 • Festo Didactic
97
Гпава 5
Цилиндр 1А должен иметь рабочий ход 500 мм и развивать усилие не |
Приводы для |
|||||
менее 600 Н, цилиндр 2А — соответственно 250 мм и 400 Н, а цилиндр |
подъемного |
|||||
ЗА — 20 мм и 40 Н. Скорости выдвижения и втягивания штока для ци- |
устройства |
|||||
линдров 1А и 2А должны регулироваться. Система управления должна |
|
|||||
обеспечивать мягкое торможение цилиндров 1А и 2А. |
|
|||||
Чтобы исключить возможность повреждения ящиков и самой установки, |
|
|||||
в случае потери электрического питания поршни цилиндров 1А и 2А |
|
|||||
должны остановиться и удерживаться в текущем положении. При этом |
|
|||||
шток цилиндра ЗА должен быть выдвинут. |
|
|
||||
Последовательность перемещений цилиндров подъемного устройства |
Цикл перемещения в |
|||||
описана в таблице 5.2 (см. рис. 5.2). Она состоит из четырех шагов: |
подъемном устройстве |
|||||
|
Перемещение |
Перемещение |
Перемещение |
Конец шага — условие |
||
Шаг |
штока |
штока |
штока |
выполнения |
Комментарии |
|
|
цилиндра 1А |
цилиндра 2А |
цилиндра ЗА |
следующего |
|
|
1 |
Нет |
Нет |
Втягивание |
Датчик В5 |
ВПУСК Я0:1'КЗ |
|
( я щ и к е ^ т ь ) |
||||||
|
|
|
|
|
||
2 |
В ы д в и ж е н и е |
Нет |
В ы д в и ж е н и е |
1В2 в к л ю ч е н |
Подъем ящика |
|
3 |
Нет |
В ы д в и ж е н и е |
Нет |
2В2 в к л ю ч е н |
Сталкивани е |
|
4 |
Втягивание |
Втягивание |
Нет |
1 В 1 , 2В1 в к л ю ч е н ы |
Привод ы вернулись в |
|
исходное положени е |
||||||
|
|
|
|
|
||
Таблица 5.2: |
|
|
|
|
||
Цикл |
перемещения в |
подъемном устройстве |
|
|
||
Festo Didactic • ТР201
98
~лава 5
Место оператора Система управления подъемным устройством должна обеспечивать работу в режиме продолжительного цикла. Но режим одиночного цикла также необходим, например, для отладки.
Оборудование места оператора должно соответствовать действующим стандартам (см. раздел 7.4). Панель управления для подъемного уст ройства показана на рис. 5.3.
При управлении подъемным устройством оператор должен иметь возможность выполнять следующие функции:
•"Аварийный Стоп": при нажатии на эту кнопку должна прекратиться подача не только электропитания, но и подача сжатого воздуха
•"Сброс": нажатие на эту кнопку приводит систему в исходное положе ние. Т. е. штоки цилиндров 1А и 2А втягиваются, шток цилиндра ЗА выдвигается
•"Выкл. Продолжительный Цикл": эта кнопка прерывает режим про должительного цикла. Если при этом в устройство поступил очередной ящик, он будет передан на верхний конвейер. Штоки цилиндров 1А и 2А втянутся, и устройство окажется в исходном положении.
Главный выключатель |
Аварийный С ю п |
|
Аварийный Стоп |
|
Вкл. Продолжительный |
Старт Одиночного |
Автомат |
• |
• |
|
Цикл |
Цикла |
|
Выкл. Продолжительный |
|
|
Цикл |
|
о
|
Г |
Fучно й |
(Збро< |
|
Рис. 5.3: |
• |
|
Панель |
управления |
) |
|
подъемным |
устройством |
|
|
TP201 • Festo Didactic