Дискретная пневматика_Осн.Мехатр
.pdfЗадача №4: Построение функционального модуля с использованием бистабильного распределительного клапана.
Выполняемая функция: использование клапана в качестве элемента памяти. Исполнительное устройство – 5/2 распределительный клапан с бистабильным пневматическим управлением; управляющие устройства – 3/2 распределительные клапаны с ручным управлением; индикация – пневмолампочки.
Задача №5: Построение функционального модуля с использованием моностабильного распределительного клапана.
Выполняемая функция: запоминание сигнала при кратковременной его подаче и удержание стабильного положения при отсутствии давления в устройствах управления. Исполнительное устройство – 5/2 распределительный клапан с моностабильным пневматическим управлением и цепочкой самоподхвата; Управляющее устройство – 3/2 распределительные клапаны с ручным управлением; индикация – пневмолампочки.
Задача №6: Построение функционального модуля с использованием реле давления.
Выполняемая функция: контроль уровня давления, недостаточного для выполнения операции. Исполнительное устройство – нормально открытое реле давления; управляющие устройства – 3/2 распределительные клапаны с двухсторонним пневматическим управлением, 3/2 распределительные клапаны с ручным управлением; индикация – пневмолампочки.
Задача №7: Построение функционального модуля с использованием реле давления.
Выполняемая функция: контроль уровня давления, достаточного для выполнения операции. Исполнительное устройство – нормально закрытое реле давления; управляющие устройства – 3/2 распределительные клапаны с двухсторонним пневматическим управлением, 3/2 распределительные клапаны с ручным управлением; индикация – пневмолампочки.
Задача №8: Построение функционального модуля с использованием реле времени.
Выполняемая функция: задержка отключения сигнала на заданный промежуток времени. Исполнительное устройство – нормально открытое реле выдержки времени; управляющие устройства – 3/2 распределительные клапаны с двухсторонним пневматическим управлением, 3/2 распределительные клапаны с ручным управлением; индикация – пневмолампочки.
Задача №9: Построение функционального модуля с использованием реле времени.
Выполняемая функция: задержка поступления сигнала на заданный промежуток времени. Исполнительное устройство – нормально закрытое реле
20
выдержки времени; управляющие устройства – 3/2 распределительные клапаны с двухсторонним пневматическим управлением, 3/2 распределительные клапаны с ручным управлением; индикация – пневмолампочки.
Задача №10: Построение функционального модуля с использованием логических элементов «И» и «ИЛИ».
Выполняемая функция: подача управляющей команды при выполнении заданного логического условия. Исполнительное устройство – цилиндр двустороннего действия; управляющие устройства – 5/2 распределительный клапан с двухсторонним пневматическим управлением, логические элементы, 3/2 распределительные клапаны с ручным управлением; индикация: пневмоцилиндр двустороннего действия и пневмолампочки.
Решение каждой задачи оформляется на отдельном бланке, на котором приводится условие задачи, пневматическая схема функционального модуля с индексами элементов, 3/2 распределители с ручным управлением для задания сигналов команд и пневмолампочки для индикации отработки сигналов команд.
21
Лабораторная работа №3
Однотактные системы пневмоавтоматики
Цель работы: Знакомство с принципами работы и получение навыков составления однотактных систем. Применение прямого и непрямого управления. Изучение задач, выполняемых однотактными системами.
Однотактными можно называть системы, в которых все устройства выполняют определенные действия только под внешним воздействием (например, при нажатии на кнопку) или после появления в системе соответствующих условий (срабатывание датчика, наличие детали на конвейере и т.д.). Другими словами, это системы, которые отрабатывают только один такт (выполняют только одно определенное действие для каждого нового внешнего условия).
Самым простейшим примером, с которым каждый из нас сталкивается практически ежедневно, является система управления дверей автобусов (рис. 3.1). При нажатии на одну кнопку двери открываются (цилиндр выдвигается), а при нажатии на другую кнопку – закрываются (соответственно, цилиндр возвращается в исходное положение).
1 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2
3 |
3 |
а) |
б) |
Рис. 3.1. Пример однотактной системы с непрямым управлением а) и прямым управлением б) : 1 – исполнительное устройство, 2 – управляющее устройство, 3
– информационные устройства (вырабатывающие сигналы состояния)
Такая схема может быть построена с использованием прямого или непрямого управления. Отметим, что непрямым называется управление приводами с помощью дополнительных управляющих элементов (например, на рис. 3.1.а), сигналы от кнопок подведены к распределительному клапану,
22
который управляет подачей сжатого воздуха в полости цилиндра). При прямом управлении исполнительное устройство (цилиндр) управляется непосредственно сигналами, поступающими от кнопок (рис. 3.1.б). Таким образом, в системах с непрямым управлением исполнительная часть отделена от информационной. Это позволяет использовать аппаратуру, рассчитанную на большие мощности только в исполнительной части, применяя маломощные устройства на информационном уровне.
К однотактным относятся не только системы, в которых действие совершается при нажатии на кнопку или по сигналу от датчика, а также системы, которые могут быть приведены к такому виду. Например, схемы, в которых необходимо выгрузить определенное количество деталей или требуется повторить какое-либо действие несколько раз при однократном появлении внешнего управляющего сигнала. В таких схемах для отсчета требуемого числа действий применяется пневматический счетчик (рис. 3.2).
A |
В |
Рис. |
3.2. |
Условное |
обозначение |
Z |
Y |
||||
|
пневматического счетчика |
|
|||
p
Принцип работы такого устройства состоит в следующем. К устройству подводится давление р, с помощью задатчика В настраивается контролируемое количество повторений сигналов, поступающих через управляющий канал Z. После того как заданное число раз сигнал поступит на вход Z, канал р соединится с выходным каналом А. С помощью канала Y счетчик можно автоматически переводить в исходное состояние, обеспечивая тем самым многократную работу устройства.
В пневматических схемах, в составе которых применяются пневмоцилиндры, устанавливают дроссели с обратными клапанами для регулировки скорости движения штока цилиндра. Схематическое обозначение элемента приведено на рис. 3.3. Важно заметить, что как правило, дроссели устанавливают в линии отвода сжатого воздуха непосредственно после полости пневмоцилиндра.
Рис. 3.3. Условное обозначение дросселя с обратным клапаном
Пример построения однотактной системы с использованием пневматического счетчика: исполнительное устройство – пневмоцилиндр двухстороннего действия, управляющее устройство – 5/2 распределитель с бистабильным управлением, 3/2 распределители с ручным управлением, индикация – пневмолампочка.
23
Для нанесения маркировки на мелкосерийные детали используется пневмоцилиндр 3, работающий по сигналу от кнопки 7 (рис. 3.4). Маркировка наносится на партию деталей количеством 20 шт. После отработки заданного количества действий цилиндр прекращает свою работу, о чем сигнализирует лампочка 2. Количество деталей можно изменять с помощью настройки пневмосчетчика 1.
|
2 |
|
1 |
3 |
5 |
|
6 |
4 |
|
|
8 |
7 |
|
Рис. 3.4. Пример схемы однотактной системы, в состав которой входит пневматический счетчик: 1 – пневмосчетчик; 2 – индикаторная лампочка; 3
– исполнительное устройство; 4 – управляющее устройство; 5, 6 – датчики котроля положения; 7, 8 – кнопки с ручным управлением
24
Задания к лабораторной работе №3.
Задача №1. Выдвижение штока по прошествии определенного промежутка времени (реле времени).
При нажатии на кнопку «Пуск» шток цилиндра выдвигается не сразу после подачи сигнала, а через заданный промежуток времени. Возврат штока цилиндра в начальное положение обеспечивается за счет датчика контроля выдвинутого положения. Исполнительное устройство – цилиндр двухстороннего действия, управляющие устройства – 5/2 распределительный клапан с бистабильным управлением и два 3/2 моностабильных распределительных клапана с ручным управлением. Индикация – пневматические лампочки.
Задача №2. Возвращение в исходное положение штока цилиндра по прошествии определенного промежутка времени (реле времени).
Детали, идущие по конвейеру, необходимо окрашивать. Для этого их с помощью пневмозахвата опускают в емкость с краской на 3 с. По команде от стартовой кнопки шток цилиндра выдвигается. Возврат штока цилиндра в исходное положение после подачи соответствующей команды произойдет не сразу, а через заданный промежуток времени. Исполнительное устройство – цилиндр двухстороннего действия, управляющие устройства – 5/2 распределительный клапан с бистабильным управлением и 3/2 моностабильный распределительный клапан с ручным управлением. Индикация – пневматические лампочки.
Задача №3. Возвращение в исходное положение штока цилиндра только при достижении заданного усилия на штоке.
Автоматическое склеивание пленки происходит с помощью пневмоцилиндра двухстороннего действия, который прижимает края пленки друг к другу с необходимым заданным усилием. По сигналу от кнопки «Старт» шток цилиндра выдвигается. Возврат в исходное положение происходит только по сигналу от второй кнопки и при достижении заданного уровня давления.
Задача №4. Выполнение действия согласно логическому выражению команды.
Запрессовка заглушки в корпус детали будет произведена только при наличии на сборочном конвейере заглушки (контролируется датчиком Д1) и корпуса изготавливаемой детали (датчик Д2). Шток цилиндра, производящего запрессовку, выдвинется только при наличии сигналов от датчиков Д1 и Д2, в другом случае он остается на месте. Возврат штока цилиндра в исходное положение происходит по сигналу от кнопки и датчика конечного положения.
Задача №5. Управление работой пневмоцилиндра с помощью двух синхронизированных кнопок.
25
Для снижения риска травмирования оператора, находящегося в рабочей зоне пресса, шток пневмоцилиндра выдвигается только при одновременном нажатии на две пусковые кнопки. Если во время движения цилиндра хотя бы одна из кнопок будет отпущена, цилиндр возвращается в исходное положение.
Задача №6. Применение счетчика в однотактной системе.
Выгрузка партии готовых деталей контролируется с помощью счетчика. С помощью пневмоцилиндра готовые изделия выгружаются в лотки. В один лоток помещается 8 изделий. После отгрузки необходимого количества изделий на конвейер подается следующий пустой лоток и действия повторяются. Работа пневмоцилиндра начинается по сигналу от кнопки «Старт», количество отгружаемых изделий настраивается с помощью пневматического счетчика. Индикация – пневмолампочки.
Задача №7. Выполнение одного действия согласно логическому выражению команды.
Открытие двери автобуса по сигналу от кнопки, нажатой выходящим пассажиром. На каждой остановке водитель нажимает кнопку открытия двери (управляющее устройство – пневмоцилиндр двухстороннего действия), однако она будет открыта только при наличии дополнительного сигнала от кнопки, находящейся в салоне автобуса. Двери не откроются при нажатии любой одной из кнопок. Закрытие дверей происходит по сигналу от кнопки «Закрыть», нажимаемой водителем.
Задача №8. Выполнение основного и возвратного действий согласно логическим выражениям команд.
Открытие двери автобуса по сигналу от кнопок, нажимаемых пассажирами, находящимися как в салоне транспортного средства, так и на остановке. На каждой остановке водитель нажимает кнопку открытия двери (управляющее устройство – пневмоцилиндр двухстороннего действия), однако она будет открыта при наличии дополнительного сигнала от кнопки, находящейся в салоне автобуса или снаружи на двери автобуса. Двери не откроются при нажатии любой одной из кнопок. Закрытие дверей происходит по сигналу от кнопки «Закрыть», нажимаемой водителем.
Задача №9. Выполнение действий несколькими приводами согласно логическим выражениям команд.
Открытие только тех дверей автобуса, на которых нажаты соответствующие кнопки (возможность срабатывания как в салоне, так и на остановке). В автобусе установлены три двери. На каждой остановке водитель нажимает кнопку открытия всех дверей (управляющее устройство – пневмоцилиндр двухстороннего действия), однако каждая из трех дверей будет открыта при наличии сигнала от соответствующей кнопки, находящейся в салоне автобуса или снаружи на дверях автобуса. Двери не откроются при
26
нажатии любой одной из кнопок. Закрытие всех дверей происходит по сигналу от кнопки «Закрыть», нажимаемой водителем.
Задача №10. Выполнение действий с разными логическими условиями в выражении команды.
Открытие и закрытие дверей в туннели управляется с помощью двух кнопок. Для того чтобы пройти по туннелю из одного отсека в другой необходимо нажать на кнопку, которая открывает двери (управляющее устройство – пневмоцилиндр двухстороннего действия). Закрыть двери можно с помощью второй кнопки, находящейся на выходе из туннеля. Обе кнопки работают как на закрытие, так и на открытие дверей. Если на одну кнопку нажать два раза подряд, то двери также откроются и закроются.
Контрольные вопросы
1.Назовите отличительные признаки однотактной системы.
2.Какие устройства или условия необходимо добавить в однотактную систему, чтобы она была циклической?
3.В каждой задаче определите способ управления (прямое или непрямое). Ответ обосновать.
4.Обеспечте в разработанной схеме регулировку скорости движения штока цилиндра.
5.Расскажите принцип работы пневмосчетчика.
6.Предложите пример однотактной системы для задачи автоматизации сборочного производства.
7.Придумайте однотактную систему в которой нет пневматических цилиндров.
Каждая из приведенных задач имеет несколько вариантов схемных решений, поэтому любой предложенный способ требует обоснования рациональности его выбора.
При построении схем необходимо минимизировать количество устройств, входящих в ее состав, например, использовать датчики контроля положения для реализации логических функций.
27
Лабораторная работа №4
Многотактные системы пневмоавтоматики
Цель работы: Изучение цикловых систем автоматики. Составление задания на разработку системы. Постановка задачи Получение навыков по сборке и наладке схем, в состав которых входит несколько исполнительных устройств. Применение многорежимных устройств. Система с параллельной и асинхронной работой устройств.
1. Многотактные системы первого класса.
Многотактными (цикловыми) называются системы, выполняющие определенную последовательность действий. При этом основным отличием от однотактных систем является выполнение цепочки логических команд в зависимости от внутренних условий (состояния системы), а не от внешнего воздействия. То есть действие одного устройства предопределяются действиями другого и т.д.
Применение таких систем можно встретить на очень многих автоматизированных производствах, например, линиях по сборке различных изделий или агрегатов. Основным преимуществом многотактных систем является высокая производительность и относительно малое количество рабочего персонала, задействованного при работе системы.
Составление последовательной системы (первый класс).
1. Постановка задачи.
Участок автоматизированной линии. На детали, идущие по конвейеру, необходимо наносить маркировку. После выполнения заданной операции детали сгружаются в лоток и весь процесс повторяется для следующей детали. Необходимо подобрать аппаратуру и составить схему работы участка.
2. Подбор необходимых устройств для разрабатываемой схемы.
Выбор числа функциональных модулей.
Исходя из условия задачи, видим, что в системе присутствуют два основных действия – нанесение маркировки и выгрузка деталей. Поэтому предварительно разбиваем схему на два функциональных модуля.
Подбор состава функциональных модулей системы.
Функциональный модуль №1.
Исполнительное устройство.
Действие основное: нанесение маркировки на корпус детали с помощью штампа. Действие возвратное: возврат штампа в исходное (поднятое) положение. Поскольку привод выполняет работу как при основном действии (операция штамповки), так и при возвратном (подъем штампа), выбираем в качестве исполнительного устройства пневматический цилиндр двухстороннего действия. Исходное положение пневмоцилиндра – шток втянут (штамп поднят).
Управление.
Для управления цилиндром двухстороннего действия выбираем 5/2 распределительный клапан с пневматическим управлением. Поскольку для штампа необходимо соблюдать требования повышенной безопасности (удержание штампа в верхнем положении даже при внезапном исчезновении
28
сигнала управления), применяем моностабильное управление.
Контроль.
Основное действие – штамповка, следовательно, необходимо контролировать усилие, развиваемое приводом в выдвинутом положении штока. Применяем для контроля усилия реле давления, а выдвинутое положение фиксируем с помощью 3/2 моностабильного клапана с механическим управлением (ролик).
Возвратное действие – подъем штампа в исходное положение, следовательно, необходимо контролировать втянутое положение штока. Для этого применим датчик контроля положения (3/2 моностабильный распределительный клапан с механическим управлением).
Функциональный модуль №2.
Исполнительное устройство.
Действие основное: выгрузка детали в лоток. Действие возвратное: подготовка к выгрузке следующей детали. Поскольку привод выполняет работу только при основном действии, выбираем пневматический цилиндр одностороннего действия с возвратной пружиной. Исходное положение: шток пневмоцилиндра втянут.
Управление.
Для управления цилиндром одностороннего действия выбираем 3/2 распределительный клапан с пневматическим управлением. Поскольку при работе модуля нет каких-либо дополнительных условий (например, удержание при отсутствии сигнала управления), применяем бистабильное управление.
Контроль.
Основное действие – выгрузка детали в лоток, следовательно, необходимо контролировать выдвинутое положение штока цилиндра. Применяем для контроля положения 3/2 моностабильный распределительный клапан с механическим управлением (ролик).
Возвратное действие – возврат привода в исходное положение, следовательно, необходимо контролировать втянутое положение штока. Применяем для контроля положения 3/2 моностабильный клапан с механическим управлением (ролик). Если невозможно установить клапан для контроля втянутого положения, применяем контроль по времени. Определяем время, необходимое приводу для возврата. С помощью реле времени подаем сигнал о завершении втягивания штока через указанный промежуток времени.
Начало работы системы.
Работа начинается по сигналу от стартовой кнопки. При этом важным условием является многократность работы системы. Поэтому выбираем в качестве кнопки «Пуск» 3/2 распределительный клапан с ручным управлением
ификсацией положения.
3.Построение структуры процесса.
Обозначим работу первого исполнительного устройства как 1 −1 (1 – выдвижение штока, 1 – возврат в исходное положение) и второго исполнительного устройства, соответственно, 2 −2 . Теперь согласно заданной последовательности действий устройств, составим логическую цепочку работы
29