Применение контроллеров для управления пневматическими приводами. На основе пневматической логики
 Скачать 0.7 Mb.
|
|
Применение контроллеров для управления пневматическими приводами стало настолько популярным, что разработчики даже не задумываются о возможности альтернативы в виде системы управления на основе пневматической логики. Но по-прежнему на производствах встречаются приводы, которые могут или должны работать без электрического питания: при жёстких требованиях к пожаро-, взрывобезопасности компонентов привода в специфических условиях его работы: производства легковоспламеняемых жидкостей и газов - индустриальные и пищевые масла, аэрозоли, пиротехнические изделия, пороховые заводы, горно-шахтное оборудование, взрывоопасная пыль при производстве органических, композитных/синтетических материалов, мучная пыль на мельницах, элеваторах, в хлебопекарнях, на мукомольных заводах, а также объёмный взрыв может возникнуть на сахарных заводах; при наличии требований повышенной надежности и безотказности, которые обеспечиваются наличием в приводах только одного носителя энергии (сжатого воздуха) как в силовом, так и в информационном контуре или дублирующими системами безопасности в особо ответственных узлах станка или агрегата; низкий уровень автоматизации, где требуется упростить задачу и организовать управление одним, двумя и тремя приводами в составе станка без необходимости дополнительного подвода электрической сети. Чем хороша пневматическая логика? Тем, что она реализует те же самые логические операции, что совершаются в программном коде внутри ПЛК. Эти операции выполняются специальными логическими клапанами, реализующими простейшие логические функции (логические операции) – НЕТ, ДА, И, ИЛИ (рисунки 1 – 4). Работа логической функции задаётся с помощью таблицы истинности. При этом, под «1» понимается высокий уровень давления, достаточный для переключения логического клапана (чаще всего давление питания), под «0» - низкий уровень давления, недостаточный для переключения клапана (или достаточный для возврата его в исходное состояние, чаще всего - 0 бар). Логическая операция НЕТ (инверсия, отрицание): на выходе присутствует «1» (высокий уровень давления), если на входе НЕ присутствует высокий уровень давления (т.е. если на входе «0» (рисунок 1). Эти операции выполняются специальными логическими клапанами, реализующими простейшие логические функции (логические операции) – НЕТ, ДА, И, ИЛИ (рисунки 1 – 4). Работа логической функции задаётся с помощью таблицы истинности. При этом, под «1» понимается высокий уровень давления, достаточный для переключения логического клапана (чаще всего давление питания), под «0» - низкий уровень давления, недостаточный для переключения клапана (или достаточный для возврата его в исходное состояние, чаще всего - 0 бар). Логическая операция НЕТ (инверсия, отрицание): на выходе присутствует «1» (высокий уровень давления), если на входе НЕ присутствует высокий уровень давления (т.е. если на входе «0» (рисунок 1).  Рисунок 1 – Реализация логической функции НЕТ(X =ā). Логическая операция ДА (повторение): значение сигнала на выходе повторяет значение сигнала на входе (рисунок 2).  Рисунок 2 – Реализация логической функции ДА(X = a). Логическая операция И (логическое умножение, конъюнкция): на выходе присутствует «1» только тогда, когда на первом входе присутствует «1», И на втором входе присутствует «1» (И на третьем, И на четвёртом, И т.д. …).  Рисунок 3 – Реализация логической функции И (X = a × b). Логическая операция ИЛИ (логическое сложение, дизъюнкция): на выходе присутствует «1», если на первом входе присутствует «1» ИЛИ на втором входе присутствует «1» (ИЛИ на третьем, ИЛИ на четвёртом, ИЛИ и т.д. …).  Рисунок 4 – Реализация логической функции ИЛИ (X = a + b). Рассмотрим применение пневматической логики на примере установки для перемещения прутка (рисунок 5).   Рисунок 5 – Установка для перемещения прутка a, b, c – конечные выключатели; d, e – кнопки управления. Пруток подаётся в нижнюю часть жёлоба (для дальнейшей транспортировки) с помощью подающего механизма при втягивании цилиндра. Подача осуществляется при нажатии одной из кнопок – «d» или «e». При этом для осуществления подачи необходимо, чтобы выполнялось ряд условий: сепаратор должен находиться в исходном состоянии (шток цилиндра выдвинут, включён конечный выключатель «a»), в сепараторе должен быть пруток (включён конечный выключатель «b»), и место для подачи прутка должно быть свободным (отключён конечный выключатель «с»). Если обозначить через X сигнал управления моностабильным распределителем, то условие его появления будет следующим (рисунок 6): Х = 1, если включён конечный выключатель «a» И включён конечный выключатель «b» И НЕ включён конечный выключатель «с» И нажата кнопка («d» ИЛИ «e»).  Рисунок 6 – Условие подачи прутка Логическое выражение будет иметь вид:  На рисунке 7 представлена пневматическая принципиальная схема установки для перемещения прутка. Инверсия сигнала «с» реализована за счёт применения в качестве конечного выключателя 3/2 нормально открытого распределителя (см. рисунок 1). В левом верхнем углу приведена часть схемы, непосредственно реализующая заданную логическую функцию (1). Фактически эта часть схемы является аналогом управляющей программы для ПЛК на языке FBD.  Рисунок 7 – Схема пневматическая принципиальная установки для перемещения прутка Логические клапаны «ДА» и «НЕТ» имеют пороговое срабатывание. Это позволяет с их помощью реализовывать такие задачи, как создание времязадающих устройств, одно- и мультивибраторов, преобразование нарастающих сигналов в ступенчатые со стабильными характеристиками. Например, известная схема временной задержки (рисунок 8а), формирующая задержку сигнала «х» относительно сигнала «а» в зависимости от настройки дросселя и объёма ресивера, может иметь нестабильное время срабатывания из-за технологического разброса при производстве, износа уплотнений и пружины распределителя.  Рисунок 8 – Схема временной задержки Логические клапаны изготавливаются прецизионными, поэтому пороговое давление срабатывания с течением времени практически не изменяется. Соответственно, если вместо распределителя использовать логический клапан ДА (рисунок 8б), то время срабатывания будет более стабильным. |