Мехатроника. Учебное пособие au f der tit el seit e gibt es keine fu zei l e
 Скачать 2.86 Mb.
|
|
7.2.6 Дополнительные логические операции Выполнение операций НЕ/И/ИЛИ с использованием электротехнических схем уже было описано. Каждая из функций может быть свободно представлена в пневматике или электронике. Булева алгебра также признает дополнительные логические функции, обзор которых представлен в таблице ниже. Название Таблица истинности Уравнение Обозначение по E N 6 061 7-1 2 Представление по I SO 1219-1 ( пнев мати ка) Представление по E N 60617-7 ( эл ектрич.) Тождественность Отрицание Конъюнкция ( И) Дизъюнкция ( ИЛИ) Таблица 7.1: Логические операции 85 © Festo Didactic Gmb H & Co. KG • 5 630 60 7 Основы техники управления I2 I1 I2 I1 I2 I1 I2 I1 Название Таблица истинности Уравнение Обозначение по EN 60617-12 Представление по ISO 1219-1 ( пневматика) Представление по EN 60617-7 ( электрич.) Запрет Импликация НЕ - ИЛИ НЕ - И Элемент памяти Таблица 7.1: Логические операции (продолжение) 86 © Festo Didactic Gmb H & Co. KG • 5 630 60 7 Основы техники управления 7.3 Примеры управляющих устройств Блок электропневматического управления, обрабатывающий сигналы, состоит из трех функциональных модулей. Пример такого устройства изображен на рисунке 7.9. • Получение входного сигнала происходит посредством датчиков, кнопок или переключателей. На рисунке 7.9 для получения входного сигнала используются два бесконтактных датчика (1B1/1B2). • Обработка сигнала проходит с использованием релейной схемы или программируемого логического контроллера. Существуют и другие виды обработки сигнала, однако, они имеют меньшее значение в практике автоматизации. На рисунке 7.9 обработка сигнала выполняется релейной схемой управления (K1/K2). • Вывод сигнала осуществляется распределителем с электромагнитным приводом (1M1/1M2). +24 V 1B1 I1 1B2 I2 K1 K2 O1 K1 K2 O2 K2 K1 1M2 1M1 0 V Ввод сигнала Обработка сигнала Вывод сигнала Рисунок 7.9: Блок управления сигналом с релейной схемой управления (принципиальная схема не по стандарту) Принцип работы релейной схемы управления, изображенной на рисунке 7.9: • Элементы ввода сигнала – индуктивные бесконтактные датчики 1B1 и1B2, подключаются к катушкам реле (K1, K2 и т.д.) с помощью входов (I1, I2 и т.д.). • Обработка сигнала проходит через соответствующее соединение катушек реле и релейных контактов. В этом случае, контакты реле и выход O1 перемножаются (И), а контакты и выход O2 складываются (ИЛИ). • Элементы для вывода сигнала, электромагнитные катушки распределителя 1М1 и 1М2 соединяются с выходами сигналов (О1, О2 и т.д.). Они приводятся в действие через контакты реле К1 и К1. 87 © Festo Didactic Gmb H & Co. KG • 5 630 60 7 Основы техники управления +24 V 1B1 Программируемый микропроцессор I1 O1 1B2 I2 O2 1M2 1M1 0V Ввод сигнала Обработка сигнала Вывод сигнала Рисунок 7.10: Блок управления сигналами в ПЛК На рисунке 7.10 изображен блок управления сигналами в электропневматической схеме управления, в которой обработка сигнала проходит с помощью ПЛК. • Элементы для ввода сигнала (на рисунке 7.10: индуктивные бесконтактные датчики 1В1 и 1В2) соединяются с входами ПЛК (I1, I2). • Программируемая система микропроцессора ПЛК выполняет все задачи по обработке сигнала. • Элементы для вывода сигнала (на рисунке 7.10: электромагнитные катушки 1М1 и 1М2 распределителя) соединяются с выходами ПЛК (O1, O2). Запуск происходит через электронный контур, который является частью системы микропроцессора. 88 © Festo Didactic Gmb H & Co. KG • 5 630 60 8 Применение реле в электропневматике Реле могут использоваться для выполнения всех требований по обработке сигнала в электропневматических схемах управления. В прошлом релейные схемы управления производились в больших количествах. Их основными достоинствами являются простое устройство и легкий для понимания режим работы. Так как релейные схемы относительно надежны, то их все еще используют в промышленности, например, в качестве аварийных схем выключения. Однако все чаще их заменяют программируемыми логическими контроллерами. 8.1 Прямое и непрямое управление с использованием реле При нажатии на кнопку S1 шток поршня цилиндра одностороннего действия должен выдвинуться и втянуться обратно при ее отпускании. На рисунке 8.1a изображена соответствующая пневматическая принципиальная схема. a) 1A 1V 2 1M1 1 3 b) +24 V 1 c) +24 V 1 2 S1 S1 K1 1M1 K1 1M1 0 V 0 V a) Пневматическая принципиаль ная схема b) Электрическая принципиаль ная схема для прямого управления c) Электрическая принципиальная схема для непрямого управления Рисунок 8.1: Принципиальные схемы для управления моделью цилиндра одностороннего действия 89 © Festo Didactic Gmb H & Co. KG • 5 630 60 8 Применени е реле в элек тропнев матик е 8.1.1 Прямое управление цилиндром одностороннего действия На рисунке 8.1 b изображена электрическая принципиальная схема для прямого управления цилиндром одностороннего действия. Кнопка нажата, ток течет через электромагнитную катушку 1М1 3/2 – распределителя. Электромагнит развивает тяговую силу, клапан переключается в рабочее положение и шток поршня выдвигается. При отпускании кнопки подача тока прекращается. Электромагнит обесточивается, распределитель переключается в свое исходное положение и шток поршня втягивается. 8.1.2 Непрямое управление цилиндром одностороннего действия При непрямом управлении, после нажатия кнопки ток начинает течь через катушку реле. Контакт реле К1 замыкается и распределитель переключается. Шток выдвигается. При отпускании кнопки подача тока прекращается, катушка обесточивается, и распределитель возвращается в исходное положение, шток втягивается. Вначале результат такой же, как и при прямом управлении. Более сложное непрямое управление используется если: • управляющая и основная цепи работают при разном напряжении (например, 24В и 230В), • сила тока, проходящего через катушку распределителя, превышает допустимое значение для кнопки (например, ток, идущий через катушку: 0,5А; допустимое значение для кнопки: 0,1А), • одна кнопка или переключатель используются для переключения большого количества клапанов, • требуются расширенные логические операции между сигналами и различными кнопками. 90 © Festo Didactic Gmb H & Co. KG • 5 630 60 8 Применени е реле в элек тропнев матик е 8.1.3 Управление цилиндром двустороннего действия Шток поршня цилиндра двустороннего действия выдвигается, когда нажата кнопка S1 и втягивается, когда она отпускается. a) b) 1A 1A 1V 4 2 1M1 1 3 1V 4 2 1M1 5 3 1 c) d) +24 V 1 +24 V 1 2 S1 S1 K1 1 M 1 K1 1M1 0 V 0 V a) Пневматическая принципиальная схема с 4/2-распределителем b) Пневматическая принципиальная схема с 5/2-распределителем c) Электрическая принципиальная схема с прямым управлением d) Электрическая принципиальная схема с непрямым управлением Рисунок 8.2: Принципиальные схемы для управления моделью цилиндра двустороннего действия Блок управления электрическими сигналами остается неизменным по сравнению с управлением моделью цилиндра одностороннего действия. Так как две камеры цилиндра должны быть опустошены или находится под давлением, то используются либо 4/2-распределители, либо 5/2-распределители (рисунки 8.2a и 8.2b соответственно) Название 4/2-распределителя или 5/2-распределителя указывает на количество каналов (4 или 5) и переключаемых положений (2) в клапане. 91 © Festo Didactic Gmb H & Co. KG • 5 630 60 8 Применени е реле в элек тропнев матик е 8.2 Логические операции с использованием реле Зачастую для создания требуемого перемещения пневматического цилиндра, сигналы, поступающие с нескольких элементов, объединяются. 8.2.1 Параллельное соединение (операция «ИЛИ») Выдвижение штока поршня может быть вызвано использованием одного или двух независимых входных компонентов, кнопок S1 и S2. Для этого на принципиальной схеме контакты двух кнопок располагаются параллельно (рисунки 8.3c и 8.3d). • До тех пор, пока кнопки не сработали (S1 ∧ S2 = 0), распределитель остается в исходном положении. Шток втянут. • Если, по крайней мере, одна из двух кнопок срабатывает (S1 ∨ S2 = 0), распределитель переключается в рабочее положение. Шток выдвигается. • Если обе кнопки отпускаются и таким образом размыкаются (S1 ∧ S2 = 0), распределитель переключается в исходное положение. Шток втягивается. a) b) 1A 1A 1V 2 1V 4 2 1M1 1 3 1M1 5 3 1 c) d) +24 V 1 2 +24 V 1 2 3 S1 S2 S1 S2 K1 1M1 K1 1M1 0 V 0 V a) Пневматическая принципиаль ная схема с цилиндром одностороннего действия b) Пневматическая принципиальная схема с цилиндром двустороннего действия c) Электрическая принципиальная схема с прямым управлением d) Электрическая принципиаль ная схема с непря мым управлением Рисунок 8.3: Параллельное соединение двух контактов (операция «ИЛИ») 92 © Festo Didactic Gmb H & Co. KG • 5 630 60 8 Применени е реле в элек тропнев матик е 8.2.2 Последовательное соединение (операция «И») Шток цилиндра выдвигается, только если срабатывают обе кнопки (S1 и S2). Для этого на принципиальной схеме контакты кнопок располагаются последовательно (рисунки 8.4c и 8.4d). • До тех пор, пока не сработает хотя бы одна кнопка (S1 ∨ S2 = 0 ), распределитель остается в исходном положении. Шток поршня втянут. • Если обе кнопки срабатывают одновременно (S1 ∧ S2 = 0 ), распределитель переключается. Шток поршня выдвигается. • Если, по крайней мере, одна кнопка отпускается (S1 ∨ S2 = 0), распределитель переключается в исходное положение. Шток поршня втягивается. a) b) 1A 1A 1V 2 1V 4 2 1M1 1 3 1M1 5 3 1 c) +24 V 1 d) +24 V 1 2 S1 S1 K1 S2 S2 1 M1 K1 1M1 0 V 0 V a) Пневматическая принципиаль ная схема с цилиндром одностороннего действия b) Пневматическая принципиальная схема с цилиндром одностороннего действия c) Электрическая принципиальная схема с прямым управлением d) Электрическая принципиаль ная схема с непря мым управлением Рисунок 8.4: Последовательное соединение двух контактов (операция «И») 93 © Festo Didactic Gmb H & Co. KG • 5 630 60 8 Применени е реле в элек тропнев матик е 8.3 Запоминание сигнала с использованием реле и распределителями с двумя электромагнитами Шток поршня выдвигается только при нажатой кнопке, если она отпускается по мере его выдвижения, то шток втянется обратно, не достигнув конечного положения. 8.3.1 Запоминание сигнала посредством релейной схемы с самоудержанием Для увеличения эффективности работы, делается так, чтобы шток поршня выдвигался полностью, даже если оператор нажимает кнопку в течение короткого временного промежутка. Для этого распределитель должен оставаться в заданном положении даже после отпускания кнопки, то есть ее действие должно быть запомнено. При нажатии на кнопку «ON», на катушку реле начинает поступать ток (рисунок 8.5а). Реле начинает работать и контакт К1 замыкается. После отпускания этой кнопки, ток продолжает течь через катушку и контакт K1, а реле остается в рабочем положении. Сигнал о включении запоминается. Такая схема называется релейной схемой с самоудержанием. a) +24 V 1 2 b) +24 V 1 2 ON K1 ON K1 OFF OFF K1 K1 0 V Доминирует включение 0 V Доминирует выключение a) Доминирует включение b) Доминирует выключение Рисунок 8.5: Схема самоудержания с использованием реле Прекращение подачи тока и отключение реле происходит только после нажатия кнопки «OFF». Если кнопки «ON» и «OFF» нажимаются одновременно, на катушку реле начинает поступать ток. Такая цепь называется с самоудержанием и с доминирующим (ON) включением. Режимы работы схем, изображенных на рисунке 8.5а и b, при нажатии на кнопку «ON» или «OFF» не отличаются. Отличие появляется только при одновременном нажатии на обе кнопки - реле обесточивается. Такая схема называется с самоудержанием и с доминирующим выключением. 94 © Festo Didactic Gmb H & Co. KG • 5 630 60 8 Применени е реле в элек тропнев матик е 8.3.2 Ручное управление прямым и обратным ходом с использованием релейной схемы с самоудержанием Шток поршня в цилиндре должен выдвигаться при нажатии на кнопку S1 и втягиваться при нажатии на кнопку S2. Реле с самоудержанием используется для запоминания сигнала. a) Пневматическая принципиаль ная схема с цилиндром двустороннего действия b) Электрическая принципиаль ная схема Рисунок 8.6: Ручное управление прямым и обратным ходом с запоминанием сигнала посредством релейной схемы с самоудержанием При нажатии на кнопку S1, реле переходит в режим самоудержания (рисунок 8.6b). Распределитель приводится в действие с помощью добавочного контакта реле. Шток поршня выдвигается. При нажатии на кнопку S2 самоудержание прекращается, шток втягивается. Так как схема является с доминирующим выключением, нажатие на две кнопки приводит к тому, что шток втягивается или остается в исходной втянутой позиции. 95 © Festo Didactic Gmb H & Co. KG • 5 630 60 8 Применени е реле в элек тропнев матик е 8.3.3 Запоминание сигнала при помощи распределителя с двумя электромагнитами Распределитель – это компонент, который остается во включенном состоянии, даже если на магнит больше не поступает ток. Это означает, что он может выполнять функцию запоминания. Шток поршня в цилиндре управляется кратковременным нажатием двух кнопок (S1: выдвижение, S2: втягивание). a) Пневматическая принципиаль ная схема с цилиндром двустороннего действия b) Электрическая принципиаль ная схема с прямым управлением c) Электрическая принципиальная схема непрямым управлением Рисунок 8.7: Ручное управление прямым и обратным ходом с запоминанием сигнала посредством распределителя с двойным электромагнитом Две кнопки действуют прямо или непрямо на катушки двух электромагнитов в распределителе (рисунки 8.7b и 8.7c соответственно). Нажатие на кнопку S1 является причиной возникновения силы притяжение, которая действует на электромагнитную катушку 1М1. Распределитель с двумя электромагнитами переключается и шток поршня выдвигается. Если кнопка отпускается в процессе выдвижения поршня, шток продолжает двигаться до конечного положения, потому как распределитель остается во включенном состоянии. Нажатие на кнопку S2 является причиной возникновения силы притяжение, действующую на электромагнитную катушку 1М2. Распределитель снова переключается и шток втягивается. Отпускание кнопки S2 не влияет на движение. 96 © Festo Didactic Gmb H & Co. KG • 5 630 60 8 Применени е реле в элек тропнев матик е 8.3.4 Автоматическое управление обратным ходом с использованием распределителей с двумя электромагнитами Шток поршня цилиндра двойного действия выдвигается при нажатии на кнопку S1. После достижения конечного положения, он должен автоматически втянуться. Для этого в конечном положении устанавливается магнитный бесконтактный датчик 1S1, который управляет (реверсирует) распределителем с электромагнитным управлением посредством реле K2. На рисунке 8.6b изображена принципиальная схема управления обратным ходом модели. При нажатии на кнопку S1, выдвигается шток поршня. Когда достигается конечное положение, на электромагнитную катушку 1М2 через электронный концевой выключатель 1S1 начинает поступать ток и поршень втягивается. a) Пневматическая принципиаль ная схема b) Электрическая принципиаль ная схема с непря мым управлением Рисунок 8.8: Автоматическое управление обратным ходом с запоминанием сигнала посредством распределителя с двумя электромагнитами 8.3.5 Сравнение схемы самоудержания со схемой, использующей распределитель с двумя электромагнитами Хранение сигнала происходит в силовой части схемы посредством клапана с двумя электромагнитами или в части управления сигналами посредством схемы с самоудержанием. Разные схемы работают по-разному как в случае одновременного ввода и сброса сигнала, так и в случае неполадок, например, обрыва провода или сбоя подачи электроэнергии (таблица 8.1). Ситуация Распр едел ител ь с двумя эл ектр омагнитами Схема с самоудержанием в сочетании с клапаном с возвратной пружиной Доминирую щее включ ение Доминирую щее выкл юч ение Одновременный ввод и сброс сигнала Положение распределителя не меняется Распределитель включен Распределитель переключается в исходное Сбой подачи электроэнергии Положение распределителя не меняется Распределитель переходит в исходное положение Распределитель переключается в исходное положение Таблицы 8.1: Сравнение схемы самоудержания со схемой, использующей распределитель с двумя электромагнитами 97 © Festo Didactic Gmb H & Co. KG • 5 630 60 |