Контрольные вопросы по работе.

1.Дайте определение многотактной системы. Какие условия или устройства отличают ее от однотактной.

2.Какие устройства называются многорежимными. Приведите примеры применения в автоматизированных системах.

3.Необходим ли в каждой многотактной системе функциональный модуль в виде элемента памяти.

4.В каких случаях желательно применение моностабильного распределительного клапана в качестве управляющего устройства. Пример такой системы.

5.Синхронная и одновременная работа устройств – это одно и то же понятие? Ответ обосновать на конкретных примерах.

Задания к лабораторной работе №4 Составить цикл работы системы, разработать схему и проверить на

стенде правильность ее работы.

1.Многотактные системы первого класса.

1.1.Для запрессовки заглушки, корпус детали с помощью пневмозахвата (ФМ1) фиксируется в одном положении. После этого привод ФМ2 производит запрессовку заглушки. Деталь будет отпущена только после возврата привода для запрессовки в исходное положение.

1.2.Перед тем, как просверлить отверстия в детали ее необходимо точно установить на рабочем столе. Для этого заготовку с помощью привода подачи (ФМ1) помещают в рабочую зону, устанавливая таким образом деталь по координате Х. После чего с помощью второго привода (ФМ2) позиционируют по координате Y. После обработки детали сначала возвращается в исходную позицию привод подачи, а затем привод ФМ2.

1.3.На корпус распределителя необходимо наклеивать условное обозначение устройства. Для этого в рабочую зону сначала подается корпусная деталь (ФМ1), к которой затем с заданным усилием приклеивается пластина с маркировкой (ФМ2). (1 – 2 – не2 - не1)

1.4.Готовые изделия из рабочей зоны попадают на линию отгрузки. После подачи изделия приводом ФМ1, с помощью привода выгрузки (ФМ2) их укладывают в лотки с готовой продукцией.

2.Многотактные системы второго класса (с многорежимными устройствами).

2.1.Установка двух пружин в корпус клапана производится манипулятором. Корпус фиксируется на позиции сборки прижимным цилиндром ФМ1, после чего с помощью привода ФМ2 за 3 секунды в него устанавливается 1-я пружина. Корпус поворачивается приводом

40

ФМ3 на 180о и устанавливается вторая пружина (ФМ2). Фиксация корпуса прекращается и операция повторяется.

2.2.На обрабатывающем центре выполняются 4 крепежные отверстия в крышке цилиндра. После загрузки крышки выполняются два отверстия, рабочая подача инструмента осуществляется приводом ФМ1. Крышка с помощью привода ФМ2 перемещается на промежуточную позицию и выполняются еще два отверстия.

2.3.Дозатор заполняет емкость двумя порциями раствора №1 и одной порцией раствора №2. Заполнение емкости путем вытеснения из дозатора необходимой порции раствора обеспечивается пневмоцилиндром ФМ1. Заполнение происходит за 4 секунды. Переключения от резервуара с раствором №1 на резервуар с раствором №2 осуществляется с помощью клапана ФМ2. Процесс выполняется циклически.

3.Многотактные системы третьего класса (одновременное выполнение нескольких действий).

3.1.На упаковку с готовым изделием одновременно наклеивается этикетка с названием и штрих-кодом (ФМ1) и проставляется дата изготовления (ФМ2), после чего изделие вытесняется следующей упаковкой, под действием привода загрузки ФМ3, и процесс повторяется.

3.2.В кассету с верхних лотков загружаются две корпусные крышки с помощью приводов ФМ1 и ФМ2. Заполненная кассета вынимается приводом ФМ3 (начальное положение – шток выдвинут) после чего, под собственным весом на позицию загрузки опускается следующая кассета (время 3 секунды). Процесс повторяется.

3.3.На поверхность пластины наносится порошок, который поступает из форсунки. Подача порошка (форсунка открыта или закрыта) управляется с помощью клапана ФМ2. Для равномерного нанесения порошка пластина перемещается (ФМ1) с постоянной скоростью. Для распределения порошка по ширине пластины она приводится в движение с помощью вибропривода ФМ3 (цилиндр, совершающий возвратнопоступательные движения возле датчика контроля выдвинутого положения). По окончании хода пластины все устройства переходят в начальное положение, процесс повторяется.

При построении схем на стенде необходимо стараться располагать устройства, выполняющие сходные функции, на одном уровне (например, управляющие и исполнительные устройства параллельно друг другу, как это показано на схемах в лабораторных работах).

41

Лабораторная работа №5

Сборка и наладка систем дискретного действия

Цель работы: Приобретение навыков сборки и наладки цикловых систем пневмоавтоматики, поиска неисправного оборудования, модернизации системы, применение режимов ручного управления, длительного и единичного цикла.

Сборка и наладка системы, поиск неисправностей, замена устаревшего оборудования, текущее обслуживание системы, модернизация и повышение степени автоматизации непосредственно не связаны с разработкой дискретной системы управления, но рассматривают схему этой системы и принятые в ней решения. Поэтому при разработке новой системы необходимо учитывать не только технологический процесс, но предусмотреть последующую работу со схемой. Основными вопросами, на которые необходимо обратить внимание, являются следующие:

•рациональное распределение системы на модули;

•удобство чтения схемы;

•сочетание минимального состава с возможностью проверки работы модулей;

•применение или возможность применения устройств, облегчающих тестирование и настройку работы системы;

•составление методик пуска системы, остановки системы, повторного пуска.

Работа базируется на ранее выполненном Вами задании по работе №3 или №4 и приобретенном опыте. Ранее разработанную систему необходимо дополнить и модернизировать с учетом задач пусконаладочного периода и эксплуатации системы.

Дополнительные функции системы

Пуск и остановка системы

Для начала работы цикловой системы достаточно выполнить действия первого такта циклограммы или первой дуги графа. Если эти действия остановить, то не будет получен результат их выполнения, будут отсутствовать сигналы состояния, контролирующие завершение действия, не будут поданы команды второго и всех последующих тактов или дуг графа. То есть система остановится перед началом очередного цикла.

Приостановить работу можно прерыванием всех сигналов команд первого такта. Прерывание может быть физическим – путем установки распределительного устройства, и логическим – введением дополнительного логического условия в эти команды.

В качестве распределительного устройства может быть применен 3/2 клапан с ручным управлением. Для реализации условия потребуется логический клапан «И» (для перемножения сигнала условия и сигнала команды) и кнопка - 3/2 клапан с ручным управлением – для подачи сигналаусловия ПУСК. При кратковременном нажатии кнопки будет подан кратковременный сигнал команд первого такта.

42

Тип управляющих устройств первого такта Бистабильный. Если управляющие устройства, на которые подан этот

сигнал, бистабильные, то они запомнят свое положение и состоится выполнение команд первого такта и дальнейшая работа системы.

Моностабильный. Если устройства моностабильные, то подача сигнала приведет к началу выполнения команд, а прерывание сигнала до завершения команд приведет к началу выполнения возвратных команд этими устройствами. То есть первый такт выполнен не будет. Для запоминания сигнала может быть применена схема с «самоблокировкой» или введен дополнительный бистабильный элемент (рассмотреть самостоятельно). В обоих случаях необходимо предусмотреть возможность выполнения возвратной команды, то есть выключение запоминающего устройства. В схеме с самоблокировкой сигнал команды используется как управление для нормально открытого клапана прерывания в цепи самоподхвата, (или инверсия сигнала команды - для нормально закрытого клапана). В схеме с дополнительным бистабильным элементом – инверсия сигнала команды переключает его в исходное состояние.

Длительный и единичный цикл

Если подачу сигнала «ПУСК» сделать длительной, то каждый раз, когда будут подаваться команды первого такта, будет начинаться новый цикл работы системы. До тех пор, пока сигнал «ПУСК» не будет прерван, система работает в режиме «длительного цикла». После прерывания сигнала «ПУСК» система доработает очередной цикл до завершения, но не начнет выполнение команд первого такта. Таким образом работа системы будет остановлена.

Длительная подача и прерывание сигнала «ПУСК» могут быть обеспечены:

•установкой кнопки (3/2 клапан) с ручным управлением и фиксатором

(рис. 1.14б),

•применением дополнительного бистабильного клапана и дополнительной кнопки «СТОП» (рис. 5.1),

Y1

43

• путем построения схемы с самоблокировкой, в которой размыкание цепи самоподхвата обеспечивается нормально открытым 3/2 клапаном – кнопкой «СТОП» (рис. 5.2).

«Стоп»

Y1

«Старт»

Рис. 5.2. Схема с самоблокировкой и прерыванием с помощью кнопки «Стоп»

Остановка системы (ПАУЗА)

Остановка системы в произвольном состоянии обеспечивается тем, что обновленные сигналы команд не подаются. То есть уже поданные команды будут выполнены до конца, а команды следующего такта поданы не будут. Остановка (пауза, прерывание) работы системы может быть рассмотрена как отдельный режим, применяемый как при пусконаладочных работах, так и при возникновении нештатных ситуаций. Переход в этот режим задается сигналом «ПАУЗА», который может подаваться автоматически или оператором. В случае ручного управления этот сигнал может поступать от 3/2 клапана с ручным управлением и фиксатором. В положении «ПАУЗА» система доработает последний такт и перейдет в режим ожидания. В рабочем положении этого клапана («РАБОТА») система возобновит работу, начиная с прерванного такта.

Для модулей с бистабильными управляющими устройствами достаточно приостановить подачу новых сигналов команд. Тогда ранее поданные команды (основные или возвратные) будут отработаны. Для этого в выражения команд вводят дополнительный сомножитель – сигнал «РАБОТА», который равен «0» в режиме «ПАУЗА». Реализация умножения может выполняться с помощью логического элемента «И» или с помощью 3/2 клапана с пневматическим управлением от кнопки «ПАУЗА». В положении клапана «РАБОТА» сигнал равен «1», в положении «ПАУЗА» сигнал равен «0». Функция умножения на

44

сигнал «ПАУЗА» вводится во все команды бистабильных управляющих устройств.

Если в системе все устройства бистабильные, то для реализации режима «ПАУЗА» достаточно приравнять нулю сигналы всех команд, которые являются функциями сигналов состояния модулей системы. Это может быть обеспечено введением дополнительного множителя во все выражения команд. Менее корректное решение – отключение питания от всех средств контроля состояния модулей системы. Тогда команды «не будут завершены» и система также остановится.

Контур «самоподхвата»

«Пауза»

Yi

Рис. 5.3. Схема применения режима «Пауза» для модуля с моностабильным управлением

45

Для модулей с моностабильными управляющими устройствами необходимо сохранить сигнал ранее поданной команды, а если команда не была подана, то не подавать ее до выхода системы из режима «ПАУЗА». То есть, режим «ПАУЗА» не должен прерывать выполняемую команду, и не должен прерывать сигнал команды после ее выполнения (для удержания моностабильного элемента в текущем состоянии). Режим «ПАУЗА» должен не допустить подачу команды, если она не была подана ранее.

Выполнение условия сохранения сигнала обеспечивается дублированием сигнала моностабильной команды в режиме «ПАУЗА», если такой сигнал равен «1» в момент включения этого режима (рис. 5.3). В качестве устройства, дублирующего сигнал, может быть применен 3/2 моностабильный клапан с пневматическим управлением от сигнала команды и разрешающим сигналом «ПАУЗА» в цепочке самоподхвата.

Запрет сигнала моностабильной команды после сигнала «ПАУЗА» обеспечивается схемой в соответствии с логическим условием: <запрет подачи команды, если она была равна «0» при сигнале ПАУЗА=1>.

Ручное управление

Является альтернативой работе системы в автоматическом режиме. При переводе системы в режим «ОПЕРАТОР» отключается от работы логическая схема системы управления и подключаются средства индивидуального управления – пневматические кнопки. Ручное управление может быть предусмотрено для всех модулей системы или только для некоторых, в соответствии с требованиями технологического процесса, условиями пуска и прерывания работы системы и другими причинами. При этом автоматическое управление отключается для всех модулей системы. Переключатель с фиксатором ОПЕРАТОР/АВТОМАТ (3/2 или 4/2 клапан) позволяет исключить одновременное появление автоматического и ручного управления.

Отключение логической схемы управления может обеспечиваться введением дополнительного сомножителя во все выражения команд – сигнала, равного 0 в режиме «ОПЕРАТОР». Отключение может быть выполнено и с помощью 3/2 моностабильных клапанов, подключенных либо к логической схеме, либо к кнопкам индивидуального управления (рис. 5.4). В таком варианте одновременно решается и задача подключения индивидуального управления.

Подключение средств индивидуального управления (3/2 моностабильных клапанов – кнопок) выполняется через функцию «ИЛИ» с сигналом от логической схемы (который в этом режиме равен «0»). Для исключения индивидуального управления в автоматическом режиме, питание на эти кнопки подается вместе с включением режима «ОПЕРАТОР».

Примечание. Система сможет начать работу в автоматическом режиме только в том случае, когда она находится в исходном состоянии или состоянии, полученном в процессе автоматического режима. Поэтому, после работы в режиме «ОПЕРАТОР», необходимо перевести устройства системы в исходное состояние (в том числе и элементы памяти).

46

Y1

«Оператор»

Ручное

управление

Y1

Рис. 5.4. Схема ручного управления каждым управляющим входом

Отработка системой заданного числа циклов

Для выполнения такого условия в систему вводится дополнительный элемент – счетчик (рис. 3.2). Его применение аналогично ранее рассмотренному в работе №3, но подсчет ведется не числа поступлений одного сигнала, а числа выполненных системой полных циклов. По завершении отсчета заданного числа счетчик должен прервать режим длительного цикла.

Задание требуемого числа циклов выполняется оператором перед началом работы системы.

Работа счетчика начинается одновременно с началом работы системы. Для подсчета числа выполненных циклов в системе может быть специально добавлен сигнал «цикл выполнен» или использован сигнал о завершении одного из действий цикла. Второй вариант не требует установки дополнительного оборудования. Выбранный сигнал должен появляться только один раз за время цикла. Желательно, что бы это не был сигнал, от действия из последнего такта. В этом случае счетчик может не успеть выключить длительный цикл и система отработает всю последовательность еще раз.

Сигнал для повторного запуска системы может подаваться оператором в автоматическом режиме – от датчика, не входящего в состав данной системы. Например, датчик, контролирующий наличие пустой тары под загрузку следующих N изделий. В этом случае сигнал от датчика будет подан на вход Y счетчика, после чего система отработает N циклов и остановится.

Контрольные вопросы по работе

1.Какие дополнительные режимы при своей работе не прерывают технологический цикл системы.

2.Назовите режимы, работа которых прервет цикл системы.

47

3.После отладки системы в режиме «Оператор», какие действия необходимо провести для перехода в режим длительного цикла.

4.Увеличивается ли число устройств, входящих в состав систем с дополнительными режимами по сравнению с «технологической» схемой.

5.При отладке функционального модуля с пневоцилиндром в качестве исполнительного устройства (исходное положение – шток втянут) обнаружено, что при подаче прямой команды шток цилиндра втягивается, а при подаче обратной – выдвигается. Что необходимо исправить в системе?

Задание к лабораторной работе №5

Модернизировать схему системы (работа №3 или №4)

a)Обеспечить работу в длительном и единичном цикле;

b)Применить в первом модуле клапан с моностабильным управлением;

c)Обеспечить режим «ПАУЗА» (один модуль с моностабильным управлением);

d)Обеспечить режим ручного управления (от оператора управляется только модуль№2);

e)Обеспечить отработку 10 циклов по сигналу от оператора или в зависимости от положения привода, не входящего в состав системы.

Составить инструкцию по сборке, наладке и пуску системы п. а).

48

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

(Основная)

1.Герц Е.В. Пневматические устройства и системы в машиностроении /Под ред. Е.В.Герц.- М.: Машиностроение, 1981.- 408с.

2.Герц Е.В., Зенченко В.П., Крейнин Г.В. Синтез пневматических приводов.- М.:Машиностроение,1966.-216с.

3.Гідроприводи та гідропневмоавтоматика. Підручник./ В.О. Федорець, М.Н. Педченко, В.Б.Струтинський та ін.- К.: Вища шк., 1995.- 463с.

4.Гладкий А.В. Синтаксические структуры естественного языка в

автоматизированных системах общения.- М.: Наука, 1985.- 144с.

5.Губарев А.П. Дискретно-логическое управление в системах гидропневмоавтоматики: Учебное пособие.- К.: ИСМО, 1997.- 224с.

6.Пашков Е.В., Осинский Ю.А., Четверкин А.А. Электропневмоавтоматика в производственных процессах: Учебное пособие.- Севастополь: Изд-во СевГУ, 1997.- 368с.

7.Пашков Е.В., Осинский Ю.А., Четверкин А.А. Электропневмоавтоматика в производственных процессах, 2-е изд.- Севастополь: Изд-во СевНТУ, 2003.- 496с.

8.Черкашенко М.В. Автоматизація проектування систем гідро- і

пневмоприводів з дискретним управлінням: Навч.посібник.-2-е вид.,перероб.-

Харків: НТУ”ХПІ”, 2001.-182с.

9. Черкашенко М.В. Гидропневмоавтоматика. Под общ.ред. К.В.Савельева.- Харьков: ГИДРОЄЛЕКС, 2002.- 75с.

(Дополнительная)

10.Бибило П.Н., Кириенко Н.А. Сравнение способов синтеза логических схем на основе ПЛМ структур// УСиМ.- 2003.-№3.- с.46-51.

11.Губарев А.П., Левченко О.В. Механотроника: от структуры системы к алгоритму управления: Учеб. Пособие.- К.: НТУУ»КПИ», 2007.- 180с.

12.Губарев А.П., Литвиненко Д.В. Особенности аппаратной и программной реализации элементов памяти в системах управления дискретной гидропневмоавтоматики /В кн.: Вестник Национального технического университета Украины («КПИ») Серия машиностроение.- Киев.: НТУУ, вып. 38, 2000, c.189-195.

13.Диксон Дж. Проектирование систем: изобретательство, анализ и принятие решений.- М.: Мир, 1969.- 440с.

14.Залманзон Л.А. Теория аэрогидродинамических систем автоматического управления.- М.: 1977.- 416с.

15.Информационные технологии в испытаниях сложных объектов: методы и средства/ В.И.Скурихин, В.Г.Квачев, Ю.Р.Валькман, Л.П.Яковенко.- К.: Наукова думка, 1990.- 320с.

49