Мехатроника. Учебное пособие au f der tit el seit e gibt es keine fu zei l e
 Скачать 2.86 Mb.
|
|
8.4 Схемы задержки по времени с использованием реле Во многих областях применения в рамках автоматизации требуется, чтобы шток пневматического цилиндра оставался в одном положении в течение определенного времени. Примером такого применения может служить привод для нажимного устройства, которое держит две заготовки вместе до тех пор, пока клей не застынет и обе детали не будут надежно скреплены. Для решения таких задач используются реле с задержкой времени включения и выключения. Такие реле могут запускать или прерывать процесс переключения через определенное заданное время. 8.5 Управление цилиндром по времени После кратковременного нажатия на кнопку S1 шток цилиндра должен выдвинуться, удерживаться в конечном положении 10 секунд и затем автоматически втянуться. На рисунке 8.9b изображена электрическая принципиальная схема для задержки втягивания. Шток выдвигается при нажатии на кнопку S1, когда он достигает конечное положение, электронный концевой выключатель 1S1 замыкается. Ток начинает поступать через катушку реле К2. Контакты К2 остаются разомкнутыми в течение установленного времени задержки (в этом случае 1 секунда). Затем контакты замыкаются и шток втягивается. a) Пневматическая принципиальная схема b) Электрическая принципиальная схема Рисунок 8.9: Задержка втягивания (реле с задержкой включения, запоминание происходит посредством распределителя с двумя электромагнитами) 98 © Festo Didactic Gmb H & Co. KG • 5 630 60 24V I 1 I 2 I 3 I 4 I 5 I 6 0V Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 9 Программируемые логические контроллеры (ПЛК) 9.1 Общая информация Сегодня сложные задачи управления решаются, преимущественно, с использованием программируемых логических контроллеров (ПЛК). В данном случае, программа реализуется за счет соответствующего программного обеспечения, а не соединения отдельных реле. ПЛК в основном обрабатывают двоичные сигналы. Преимущества ПЛК перед контактными или аппаратными контроллерами: • всего несколько логических блоков в программном обеспечении вместо многочисленных реле, • меньше проводов, • смена программ происходит быстрее и эффективнее, • легче найти повреждения, • гораздо более экономически выгодные. Обучающая система MecLab® вместо действующего ПЛК использует смоделированное управляющее логическое устройство в программе FluidSIM®. Программирование этого ПЛК не отличается от программирования стандартного ПЛК, например такого, как «LOGO!» от компании «Siemens» (рисунок 9.1). Рисунок 9.1: Изображение ПЛК "LOGO!", созданного компанией «Siemens» и соответствующее обозначение в программе FluidSIM® 99 © Festo Didactic Gmb H & Co. KG • 5 630 60 9 Программируемые логические контроллеры (ПЛК) & > - & 9.2 Логические условные обозначения в программе FluidSIM® Использование котроллеров имеет смысл только тогда, когда необходимо, чтобы они работали в точно заданное время, в нужном положении и в правильном порядке. Для этого требуется не только надежное оборудование, но и программное обеспечение, которое дает возможность проектировать и управлять сложными техническими последовательностями и имеет пользовательский интерфейс, соответствующий международным стандартам. Программное обеспечение FluidSIM® удовлетворяет всем этим требованиям Программа FluidSIM® предлагает три варианта разработки системы управления: • пневматические схемы, • электрические схемы, • логические схемы. Все эти виды схем могут сочетаться друг с другом, а режим моделирования позволяет испытать функции контроллера до того, как они будут реализованы на действующем модуле. Это означает, что предварительное испытание, разработанного на компьютере, решения поможет избежать повреждения технической системы. В данной таблице приведен обзор наиболее важных логических символов, доступных в программе FluidSIM®. Символ Название Функция И Переключает выход на 1, когда все входы равны 1. Неопределённые входы всегда равны 1. ИЛИ Переключает выход на 1, когда по крайней мере один вход равен 1. Неопределённые входы всегда равны 0. НЕ Инвертируют вход. НЕ - И Переключает выход на 0, когда все входы равны 1. Неопределённые входы всегда равны 1. Элемент памяти (триггер) Переключает вход на 1, когда на верхнем входе установлено 1. Выход сбрасывается на 0 только тогда, когда на нижнем входе установлено 1. Задержка включении/выключения Когда на входе установлено 1, на выходе установлено 1 после истечения первого заданного времени и сбрасывается на 0 после истечения второго установленного времени. Таблица 9.1: Логические символы в программе FluidSIM® 100 © Festo Didactic Gmb H & Co. KG • 5 630 60 9 Программируемые логические контроллеры (ПЛК) +/- 0 (5) Символ Название Функция Время задержки На выходе установлено 1 после истечения первого заданного времени и сбрасывается на 0 после задержки выключения. Процесс можно повторить. Метка Выход принимает значение входа. Это необходимо, потому что некоторые логические блоки не могут быть соединены с выходом других блоков. Счетчик Подсчитывает, как часто значение 1 было использовано на среднем входе. На выходе устанавливается 1 после достижения заданного числа посчитанных импульсов. Направление счета (прямое/обратное) может быть установлено с использованием нижнего входа и счетчик может быть сброшен с помощью верхнего входа. Таблица 9.1:Логические символы в программе FluidSIM® (продолжение) 9.3 Программирование логических систем управления с использованием ПЛК 9.3.1 Пример 1: Схема самоудержания На рисунке 9.2 изображена схема с цилиндром двойного действия и 4/2-распределителем с электромагнитным управлением. Программа ПЛК создана для того чтобы, шток поршня мог выдвигаться при нажатии на кнопку T1. При достижении конечного выдвинутого положения, шток поршня должен втянуться. Конечное положение определяется с помощью бесконтактного датчика 1S1. Рисунок 9.2: Пневматическая принципиальная схема с электромагнитным распределителем и бесконтактным датчиком 101 © Festo Didactic Gmb H & Co. KG • 5 63 060 9 Программируемые логические контроллеры (ПЛК) Рисунок 9.3: Программа ПЛК для рисунка 9.2 На рисунке 9.3 изображена соответствующая программа для ПЛК. Кнопка Т1 соединяется с входом ПЛК I1. Это приводит в действие элемент памяти, который включает электромагнит клапана 1М1, соединенный с выходом ПЛК Q1. Когда поршень цилиндра 1А (рисунок 9.2) достигается конечного переднего положения, срабатывает датчик 1S1, соединенный со входом ПЛК I2. Удерживающий элемент и следовательно также выход Q1 переключаются. Клапан возвращается в обычное положение и шток втягивается. 9.3.2 Пример 2: операция И, таймер На рисунке 9.4 изображена изменённая пневматическая схема. Цилиндр оснащен двумя бесконтактными датчиками – одним на крайнем выдвинутом положении и другим на крайнем втянутом положении. Программа должна быть разработана таким образом, чтобы позволить цилиндру выдвинуться, когда он в крайнем втянутом положении и кнопка нажата. Шток поршня должен полностью выдвинуться, остаться в этом положении ровно 3 секунды и снова втянуться. 102 © Festo Didactic Gmb H & Co. KG • 5 630 60 9 Программируемые логические контроллеры (ПЛК) Рисунок 9.4: Цилиндр с двумя бесконтактными датчиками На рисунке 9.5 изображена соответствующая программа ПЛК. Входы I1 и I2, к которым подключаются кнопка «Пуск» и бесконтактный датчик 1S1, были связаны с использованием операции «И» («hi» элемент установлен третьим, для того чтобы на третий вход подать 1). Если цилиндр в конечном выдвинутом положении и кнопка нажата, на всех входах элемента «И» устанавливается 1. На выходе элемента «и» так же, как и на требуемом входе элемента памяти устанавливается 1 и цилиндр выдвигается. Рисунок 9.5: Программа для ПЛК для Рисунка 9.4 Когда цилиндр достигает крайнего выдвинутого положения, срабатывает бесконтактный датчик 1S2, который на входе таймера устанавливает 1. После истечения времени задержки на выходе элемента памяти устанавливается 1 и элемент переключается. Ток больше не поступает на электромагнит клапана 1М1 и цилиндр снова втягивается. 103 © Festo Didactic Gmb H & Co. KG • 5 63 060 9 Программируемые логические контроллеры (ПЛК) 9.4 Программирование системы управления с использованием метода последовательности Логических систем управления, описанных в предыдущем параграфе, достаточно для решения простых задач управления. Однако, для процессов, состоящих из сложных шагов, которые должны быть выполнены последовательно и проконтролированы, этот простой тип программирования не подходит. Для этого была разработана технология создания последовательности. В данном методе, выполнение одного шага является условием для следующего. Собранная информация хранится с помощью элементов памяти. Рисунок 9.6: Схема с двумя цилиндрами двустороннего действия На рисунке 9.6 изображена принципиальная схема для двух цилиндров с бесконтактными датчиками, каждый из которых проверяет конечное положение. 104 © Festo Didactic Gmb H & Co. KG • 5 630 60 9 Программируемые логические контроллеры (ПЛК) На рисунке 9.7 изображена соответствующая программа для ПЛК. Последовательность может быть описана следующим образом: • Когда срабатывают бесконтактные датчики 1S1 и 2S1 (оба цилиндра в исходном положении), элемент памяти приводится в действие посредством операции «И». На электромагнит распределителя 1М1 начинает поступать ток, и цилиндр выдвигается (шаг 1). • После того, как цилиндр 1А достиг своего крайнего выдвинутого положения, вторая операция «И» приводит в действие второй элемент памяти. Электромагнит распределителя 2М1 включается и цилиндр 2А выдвигается (шаг 2). • Шаг 2, однако, может быть реализован, если шаг 1 был выполнен с того момента, как выход первого элемента памяти был соединен со входом операции «И» второй цепи. Когда шаг 2 выполнен, шаг 1 переключается через «метку» сбросом элемента памяти. • После того, как шаг 2 выполнен и оба цилиндра достигли своих конечных передних положений, начинает выполняться шаг 3. Это приводит к сбросу шага 2, срабатыванию электромагнита распределителя 1М2 и обесточиванию электромагнита 2М1. Оба цилиндра возвращаются в исходное положение, и цикл начинается снова. Рисунок 9.7: Программа для ПЛК с последовательностью Обратите внимание, что выполнение каждого шага является обязательным условием для выполнения следующего шага и сброса предыдущего. С использованием этой техники любое число последовательностей может быть объединено. Таким образом, возможна реализация очень сложных операций. 105 © Festo Didactic Gmb H & Co. KG • 5 63 060 9 Программируемые логические контроллеры (ПЛК) 106 © Festo Didactic Gmb H & Co. KG • 5 630 60 |