Embed Size (px)
Citation preview
Vytvoření vzorových úloh elektropneumatických obvodů ovládání vypracoval: Michal Blíženec vedoucí práce: Ing. Stanislav Věchet, Ph.D. obor: Aplikovaná informatika a řízení 2006
Bakalářská práce
Strana 4
Strana
5
ANOTACE Bakalářská práce se zabývá úvodem a jednoduchým vysvětlením problematiky pneumatických a elektropneumatických obvodů ovládání. Dále vytvořením návodů pro několik základních vzorových úloh a popsáním využití programovatelných automatů pro složitější úlohy. ANOTATION This Bachelor Essay’s objective is to introduce and, in a simple way, explain the issue concerning pneumatic and electro-pneumatic control circuits. It further shows a design several fundamental sample tasks and describes how the programmable automatic controllers can be used to solve more complex tasks.
Strana 6
Strana
7
PODĚKOVÁNÍ Touto cestou bych chtěl poděkovat vedoucímu bakalářské práce Ing. Stanislavu Věchetovi, Ph.D. za věcné připomínky při vypracování této bakalářské práce.
Strana 8
Strana
9
Obsah: Zadání závěrečné práce …………………………………………………………. 3 Anotace …………………………………………………………………………… 5 Poděkování ……………………………………………………………………….. 7 1 Úvod ……………………………………………………………………………... 11 2 Pneumatika ………………………………………………………………………13 2.1 Vlastnosti pneumatických zařízení …………………………………………….. 13 2.2 Zásady kreslení pneumatických schémat ………………………………………. 14 2.3 Zobrazování prvků ……………………………………………………………… 14 2.4 Označování prvků ………………………………………………………………. 15 3 Elektropneumatika ……………………………………………………………... 17 3.1 Elektrotechnika …………………………………………………………………. 17 3.2 Zásady kreslení elektroschémat ………………………………………………….17 3.2.1 Sloupcové kreslení liniových elektroschémat …………………………………..18 3.2.1 Řádkové kreslení liniových elektroschémat …………………………………… 19 4 Ovládání a regulace …………………………………………………………….. 21 4.1 Definice ovládání ……………………………………………………………….. 21 4.2 Definice regulace ……………………………………………………………….. 21 4.3 Ovládání ……………………………………………………………………...... 22 4.4 Rozdělení ovládání ………………………………………………………………22 4.4.1 Rozdělení ovládání podle tvaru získané informace ……………………………. 22 4.4.2 Rozdělení ovládání podle způsobu zpracování signálu …………………………23 4.4.3 Rozdělení ovládání podle pracovního média ……………………………………25 5 Pneumatické a elektropneumatické prvky ……………………………………. 27 5.1 Pneumotory ………………………………………………………………………27 5.2 Značky pro elektrotechnická schémata …………………………………………. 29 5.3 Rozvaděče ………………………………………………………………………. 30 5.3.1 Rozdělení ovládání rozvaděčů …………………………………………………. 31 5.4 Elektromagnetické relé …………………………………………………………..33 6 Programovatelné automaty ……………………………………………………..37 6.1 Od relé k PLC ……………………………………………………………………37 6.2 Proč právě PLC …………………………………………………………………. 37 6.3 Charakteristické vlastnosti programovatelných automatů ……………………… 38 7 Návrh laboratorních úloh ……………………………………………………… 41 7.1 Ovládání jednočinného a dvojčinného pneumotoru ……………………………. 41 7.2 Oboustranné impulsní ovládání ………………………………………………… 43 7.3 Samočinná reverzace dvojčinného pístu ……………………………………….. 44 7.4 Samočinný návrat pístu ………………………………………………………… 45 7.5 Ovládání dvojčinného pneumotoru s předepsaným časovým průběhem ………. 46 7.6 Ovládání dvojčinného pneumotoru s předepsaným časovým průběhem ………. 46 7.7 Přípravek na lepení ………………………………………………………………47 Závěr …………………………………………………………………………….. 49 Seznam použité literatury ……………………………………………………… 51
Strana 10
Strana
11
1 ÚVOD V této bakalářské práci se budu zabývat jednoduchým vysvětlením problematiky pneumatických a elektropneumatických obvodů ovládání a vytvořením několika vzorových úloh pro studenty nižších ročníků. Dále pak porovnáním programovatelných automatů s reléovou logikou. Právě programovací automaty neboli PLC dnes slouží jako náhrada za pevnou reléovou logiku. Hlavním účelem této práce je vytvoření základních vzorových úloh pro laboratorní cvičení. Jedná se o sestavení návodů formou protokolu na řešení různých laboratorních úloh. Bude se jednat o několik jednoduchých úloh, na které se bude moci pomocí výuky navázat. Úlohy budou řešeny na výukových panelech FESTO a Norgen Martonair. Tyto výukové panely byly zvoleny proto, protože jsou součástí laboratoří a studenti si budou mít možnost vyzkoušet své teoretické poznatky v praxi při práci s pneumatickými a elektropneumatickými prvky. V současnosti je neodmyslitelnou součástí jakéhokoliv průmyslového odvětví ovládací technika. Proto rozvoj výrobních sil je nyní charakterizovaný snahou o dokonalou automatizaci výrobních procesů. Žádný technický směr se bez ovládání, řízení a regulace nemůže rozvíjet a úspěšně prosperovat. Proto je snaha osvobozovat člověka od namáhavé a monotónní práce, neboť v automatizaci jsou zatím značné rezervy ke zvyšování produktivity a efektivity činnosti v jednotlivých odvětvích. Automatizační technika prošla v poslední době bouřlivým vývojem, jak z pohledu součástkové základny a prostředků, tak z pohledu poznání, aplikované teorie a metodiky aplikací. Radikálně se změnily i technické prostředky pro vývoj a tvorbu aplikací. Osobní počítače a systémy pro automatické navrhování a projektování jsou dnes zcela běžné ve většině oborů. Dnes není automatizace něčím unikátním, co je výsadou drahého komfortu rozsáhlých výrobních linek a náročných technologických procesů. Kvalitní a inteligentní řízení je dostupné i pro obyčejné stroje, pomocné mechanismy a technologická zařízení ve všech oborech. S inteligentní automatizační technikou se běžně setkáváme v „nevýrobní automatizaci“, zejména v „malé energetice“ a v technice budov, kde přináší značné úspory. Obtížně bychom hledali obor, kde není automatizační technika využívána. Na úvod bude důležité, abych seznámil a vysvětlil hlavní zákonitosti této problematiky, které jsou základními kameny pro další pochopení složitějších problémů. Po stručném seznámení s pneumatickými a elektropneumatickými prvky a vytvořením několika základních vzorových úloh, které budou základními prvky pro další nástavbovou činnost, si dále vysvětlíme výhody a hlavní důvody přechodu v automatizační technice na programovatelné automaty.
Strana 12
Strana
13
2 PNEUMATIKA Pojem „pneumatika“ v původním smyslu slova v současnosti již nestačí k popisu a vymezení celé oblasti pracovních činností a ovládání, realizovaných pomocí tlakového vzduchu. Jeho aplikační využití se stalo mnohostranné. S nástupem nové techniky dochází i k rozšíření oblastí použití. Pro jednotlivé dílčí oblasti pneumatiky existuje mnoho názvů, přičemž pod názvem pneumatika se obecně chápe průmyslové využití tlakového vzduchu pro pracovní činnost, přenos a zpracování informace. Jednoznačné vymezení tohoto pojmu je však velmi složité. Přesto uvádíme více-méně nezávazná vymezení, která by měla pomoci částečně odstranit terminologický zmatek. Tato vymezení jsou dána pracovními rozsahy tlaku, přičemž oblast využití stlačeného vzduchu pracuje s tlaky v rozsahu 0,2-0,5 MPa. 2.1 Vlastnosti pneumatických zařízení - Pneumatické prvky jsou poměrně jednoduché a proto i cenově výhodné. Případné poruchy snadno a rychle odstranitelné bez nákladných diagnostických zařízení. - Pneumatická zařízení je možno přetížením i dlouhodobě zastavit, aniž by došlo k jejich poškození. - Činnost pneumatických zařízení není ovlivňována kolísáním teploty. - Dostupnost prakticky všude v neomezeném množství. Rozvody stlačeného vzduchu umožňují jeho snadnou dopravu ke spotřebičům i na velké vzdálenosti. Protože použitý vzduch se nevrací do nádrže, odpadá instalace vratného potrubí. - Stlačený vzduch neobsahuje nečistoty ani škodliviny. Vhodné pro potravinářský průmysl. - Používané pracovní tlaky, síly a rychlosti je možné snadno a plynule měnit v širokém rozsahu hodnot. - Stlačený vzduch umožňuje dosažení vysokých pracovních rychlostí, běžně 1-2 m/s. - V prostorách s nebezpečím výbuchu nebo požáru je možno používat běžná pneumatická zařízení bez nákladných bezpečnostních úprav a opatření. - Stlačený vzduch je možno akumulovat v tlakové nádobě. Takže kompresor nemusí pracovat nepřetržitě. - Provoz pneumatických zařízení je poměrně hlučný. Používáním tlumičů hluku na odvzdušňovacích výstupech prvků je však možno tento nedostatek do značné míry omezit. - Stlačený vzduch nesmí obsahovat nečistoty a vodu, jinak klesá životnost připojených prvků. - Při běžně používaných tlacích a rychlostech nohou pneumatická zařízení hospodárně vyvozovat pracovní sílu maximálně 20 – 30 kN. - Stlačený vzduch je poměrně drahá forma energie. Výsledné náklady na provoz pneumatických zařízení jsou ale příznivě ovlivňovány vysokou výkonností pneumatických prvků při nízkých pořizovacích nákladech a minimálních nárocích na údržbu.
Strana 14
2.2 Zásady kreslení pneumatických schémat Grafické vyjádření postupu řešení má odpovídat uspořádání ovládacího řetězce, tok signálu kreslíme zdola nahoru. I napájení má velký význam, je nutné ho ve schématu také zachytit. Prvky potřebné pro napájení jsou umístěny zcela vespod, rozvod energie je kreslen směrem zezdola nahoru. Obr.1 Ukázka zásady kreslení schémat. 2.3 Zobrazování prvků Ve schématech se prvky zobrazují ve výchozím postavení ovládání. V případě, že se od této zásady odchylujeme, musí na to být upozorněno. Jsou-li některé prvky ve výchozí poloze ovládání přestaveny (aktivovány), musí být přípoje kresleny v jejich činné poloze, případně je za potřebí toto přestavení ještě symbolicky zdůraznit.
pohon
rozváděč
řídicí prvek
prvky ovládající vysunutí pneumotoru
prvek ovládající zasunutí
první prvek obvodu napájení
PNEUMATIKA
Strana
15
2.4 Označování prvků Základním prvkem při kreslení pneumatických schémat je správné označování
prvků:
číslice na prvních místech: skupina 0._ všechny prvky napájení skupiny 1._ ; 2._ ; atd. označení jednotlivých ovládacích řetězců (každému pneumotoru přísluší jedno číslo skupiny) číslice na dalších místech: _.0 pneumotory, např. 1.0, 2.0, atd. _.1 rozváděče příslušných pneumotorů, např. 1.1, 2.1 _.2 ; _.4 (sudá č.) všechny prvky, které ovlivňují vysunutí pístnice, např. 1.2, 1.4 _.3 ; _.5 (lichá č.) všechny prvky, které ovlivňují zasunutí pístnice, např. 1.3, 1.5 _.01 ; _.02 prvky mezi rozváděčem a pohonem, např. škrtící ventily, např. 1.01, 1.02 Značení obecně:
2.5 Zobrazování vedení Vedení je nutno kreslit pokud možno přímými čarami a bez křížení. Pracovní vedení jsou zobrazována plnými čarami, ovládací čárkovaně. U rozsáhlejších schémat zapojení však bývá jednodušší a přehlednější kreslit všechny čáry plně, případně je rozlišit použitím různých barev.
Označování vývodů (přípojů): Staré značení ISO 55 99 pracovní (výstupy): A, B, C … 2, 4 … napájení, připojení tlaku: P 1 odfuk (odvětrání): R, S, T … 3, 5 … odvod průsaku: L - ovládací vstupy: Z, X, Y … 12, 14, … Signál, který maže výstup: - 10
PNEUMATIKA
Strana 16
Strana
17
3 ELEKTRO-PNEUMATIKA Pracovním médiem je stlačený vzduch nebo-li funkce pneumatiky. Pro ovládání je použit elektrický signál (elektrotechnika). Propojení pneumatiky a elektrotechniky je provedeno přes rozvaděče ovládané elektricky. 3.1 Elektrotechnika Část elektrického obvodu, která je schopná vykonávat některou ze základních elektrických funkcí se nazývá funkční prvek.
- značka: kreslené znázornění funkčního prvku, případně vyjádření jeho činností, vlastností a jevů.
- označení: písmenové, číslicové nebo smíšené pojmenování funkčních prvků rozlišující je navzájem mezi sebou.
Pasivním funkčním prvkem se rozumí prvek, který zprostředkuje přenos energie nebo signálu (např. svorky přístrojů nebo řadových svorkovnic, konektory, zásuvky, vodiče). Aktivním funkčním prvkem se rozumí prvek, který je schopen vnášet do elektrického obvodu změnu (např. vinutí stroje, cívka relé, kontakt stykače, kondenzátor, tranzistor ). 3.2 Zásady kreslení elektroschémat Liniová elektroschémata znázorňující přehledně vzájemné spojení všech funkčních prvků za účelem úplného, jednoznačného a přesného objasnění činnosti daného elektrického obvodu ovládání. Liniová elektroschémata se kreslí pro následující stavy:
- elektricky poháněné nebo ovládané zařízení je ve výchozí (základní) poloze a v klidu.
- kontakty relé, spínače, atd. jsou ve vypnutých nebo základních polohách. - elektrický obvod bez napětí.
Liniová elektroschémata se kreslí rozloženým způsobem. Značky jednotlivých prvků náležející k jediné funkční jednotce se kreslí odděleně tak, aby jejích vzájemné spojení bylo co nejjednodušší a tím nejčitelnější. Prostorové uspořádání a vzájemná příslušnost se zpravidla při kreslení nerespektuje a vyjádří se jiným vhodným způsobem. Liniové elektroschéma se kreslí zpravidla jedinou tloušťkou čáry.
Strana 18
Značky funkčních prvků se kreslí dle německé normy DIN 19 226. Při kreslení se dodržuje velikost značek, rozměry značek lze zvětšit jen tehdy, je-li třeba graficky zdůraznit zvláštní význam určitého prvku. Popisem liniových elektrotechnických schémat se rozumí zapisování rozměru, popisování funkčních částí a jejich pořadových čísel, vyplňování popisového pole, psaní poznámek důležitých pro výrobu a montáž apod. Všechny tyto údaje musejí být snadno a jednoznačně čitelné a nesmějí narušit přehlednost výkresu. Na popis liniových elektrotechnických schémat se musí používat technické písmo předepsané ČSN 01 3115 až 01 3119. V liniových elektrotechnických schématech se mohou uvádět různé druhy údajů, které mají podobu textu. Textové údaje se v závislosti na obsahu a určení mohou umístit takto:
- vedle značky - uvnitř značky - vedle čar spojů - v přerušení čáry spoje - u konců čar spojů - na volném místě ve schématu
Obsah, podoba a účel psaní textových údajů jsou určeny daným typem schématu. Spoje v liniových schématech se kreslí výhradně kolmými (vodorovnými a svislými) čarami. Čáry spojů se sklonem pod jiným úhlem jsou přípustny ve výjimečných, odůvodněných případech a musí být co nejkratší. V souvislosti s touto výjimkou tzn. zajistí-li se tím zvýraznění speciálních okruhů, je dovoleno pootočit i značku o násobek úhlu 45°. Spoje se kreslí přímočaře, bez zbytečného křižování ohybů a odbočování. Vzdálenost mezi jednotlivými vzájemně spojenými značkami musí být vždy přiměřená, aby nedostatečnými vzdálenostmi neutrpěla přehlednost, čitelnost ani úplnost schématu. 3.2.1 Sloupcové kreslení liniových elektroschémat Sloupcové kreslení liniových schémat rozložené kreslení, při kterém se značky funkčních prvků a spojů sestavují tak, aby vzniklé obvody vytvářely svislé sloupce vedle sebe a jsou umístněny mezi čarami znázorňujícími napájecí soustavu z nichž odbočují kolmo.
ELEKTROPNEUMATIKA
Strana
19
Obr. 2 Ukázka sloupcového kreslení liniových elektroschémat. 3.2.2 Řádkové kreslení liniových elektroschémat Řádkové kreslení liniových schémat rozložené kreslení, při kterém se značky funkčních prvků a spojů sestavují tak, aby vzniklé obvody vytvářely rovnoběžné řádky vedle sebe nebo pod sebou a jsou umístněny mezi čarami znázorňujícími napájecí soustavu z nichž odbočují kolmo.
Obr. 3 Ukázka řádkového kreslení liniových elektroschémat.
ELEKTROPNEUMATIKA
Strana 20
Strana
21
4 OVLÁDÁNÍ A REGULACE Základním a hlavním rozdílem mezi ovládáním a regulací systému je, že ovládání je řízení systému bez zpětné kontroly měřením, kdežto regulace je pochod, při kterém je regulovaná veličina průběžně srovnávána s jinou veličinou, podle které je upravována na požadovanou hodnotu. 4.1 Definice ovládání Definice ovládání podle DIN 19 226: Ovládání je proces, při kterém jedna nebo více veličin jako vstupní veličiny působí podle zvláštních zákonitostí systému na jiné veličiny – veličiny výstupní. Charakteristické pro ovládání je přenos působení přes jednotlivé přenosové členy v otevřeném obvodu, tj. bez zpětné vazby. Definice ovládání podle ČSN 01 01 70: Ovládání je řízení bez zpětné kontroly měřením, sloužící k ovlivňování velkých energií malými. Systém se zobrazuje obdélníkem – blokem. Vstupující veličiny se označují písmenem „u“, vystupující veličiny, které zasahují do ovládaného toku energie nebo hmoty, značíme „y“. Všeobecně platí: y = f (u) 4.2 Definice regulace Definice regulace podle DIN 19 226: Regulace je pochod, při kterém je regulovaná veličina průběžně srovnávána s jinou veličinou (řídicí veličinou w = žádaná hodnota), podle níž je upravována na požadovanou hodnotu. Výsledný průběh této činnosti je realizován v uzavřené smyčce nebo-li v regulačním obvodu. Definice regulace podle ČSN 01 01 70: Regulace je udržování hodnoty regulované veličiny podle daných podmínek zjištěných měřením. Automatická nebo-li samočinná regulace je automatické udržování hodnot regulované veličiny podle daných podmínek zjištěných měřením. (Je to pochod, který probíhá v uzavřeném regulačním obvodu bez zásahu člověka). Ruční regulace probíhá v zařízení, kde spojovacím článkem mezi měřicím členem a regulačním orgánem je člověk.
Strana 22
4.3 Ovládání
Obr. 4 Blokové schéma ovládání. 4.4 Rozdělení ovládání 4.4.1 Rozdělení ovládání podle tvaru získané informace Binární ovládání Binární nebo-li dvouhodnotové ovládání zpracovává binární vstupní signály převážně pomocí spínacích, časových a paměťových členů na binární výstupní signály. Jedná se o základní typy logických automatů. Analogové ovládání Jedná se o zpracování vstupních signálů v systému na ovládací signál v analogovém tvaru. Zpracování signálu je důsledkem spojitého účinku funkčních členů. Zpracování signálu je uskutečněno převážně prky se spojitým signálem.
OVLÁDÁNÍ A REGULACE
Strana
23
Digitální ovládání Uvnitř zpracovaný signál na ovládaní představuje zpracování informace v číslicovém tvaru. Zpracování signálu je realizováno členy, které pracují s digitálními signály (např. čítače, registry, paměti). Zobrazovány bývají v binárním kódu.
Obr. 5 Rozdělení ovládání podle tvaru získané informace. 4.4.2 Rozdělení ovládání podle způsobu zpracování signálu Rozdělení se zakládá na tom, jakým způsobem je ovládací signál přiváděn a jak je zpracován.
Obr. 6 Rozdělení ovládání podle způsobu zpracování signálu.
OVLÁDÁNÍ A REGULACE
Strana 24
Asynchronní ovládání Ovládání pracující bez taktovacího signálu. Změny signálu jsou vyvolány pouze změnou vstupních signálů. Synchronní ovládání Jedná se o ovládání,u něhož vstupní signál je zpracován synchronně v rytmu nosného hodinového signálu. Kombinační ovládání Ovládání, u něhož stavy výstupních signálů, závisí na logických stavů vstupních signálů ve smyslu pravidel Boolovy kombinační algebry. (Výstupy funkci vstupů).
Příklad:
X1, X5 – negované vstupní signály X2, X3, X4 – vstupní signály Y – výstupní signál logického součtu signálů
Obr. 7 Ukázka kombinačního ovládání pomocí logických členů. Sekvenční ovládání Ovládání s podmíněným krokovým průběhem. Další sepnutí je určeno následujícím krokem programu a podmíněno splněním podmínek pro tento krok. - ovládání podmíněné změnou stavu stroje - ovládání v taktovacím sledu časově závislém
OVLÁDÁNÍ A REGULACE
Strana
25
4.4.3 Rozdělení ovládání podle pracovního média Kriteria Pneumatika Hydraulika Elektro Síla – určená velikostí a směrem
Silové omezení nejnižším tlakem a průměrem válce pneumotoru (=3500-4000kp) v klidovém stavu žádná spotřeba energie a značný kroutící moment
Velké síly při vysokém tlaku a kroutícím momentu v klidovém stavu, nároky na spotřebu energie
Horší účinnost,nelze jistit proti přetížení,velká spotřeba energie při chodu na prázdno,malé síly, malý kroutící moment v klidovém stavu
Pohyb rotační nebo naklápěcí
Motory na stlačený vzduch (cca 500 tis./min),vysoké provozní náklady,horší účinnost,kyvný pohyb přes ozubenou tyč a pastorek
Hydraulické motory a natáčecí válce s malými otáčkami vůči pneumatickým, lepší účinnost
Lepší účinnost u rotačních pohonů, omezení otáček
Regulovatelnost Jednoduchá regulace síly změnou tlaku (tlakový regulátor) a rychlosti změnou množství (škrtící ventil,rychlý odvzdušňovací ventil) ve spodní rychlostní oblasti
Dobře regulovatelná síla i rychlost přesně ovladatelná i v pomalém chodu
Omezená možnost za současně vysokého příkonu
Akumulace energie a její přenos
Velká množství bez velkého příkonu možná,snadno přenosná ve vedení (cca 100m) a v tlakových nádobách
Akumulace omezená s pomocným médiem – plynem nebo pomocí tlačných pružin,přenos do 100m
Akumulace obtížná a nákladná,zpravidla pro malá množství (aku, baterie) jednoduchý přenos přes vodiče na velké vzdálenosti
Spotřeba energie V porovnání k elektrotechnice vysoká: 1m3 tlakového vzduchu 600kPa
V porovnání k elektro vysoká
Nízká spotřeba energie
Vliv prostředí Není náročná na teplotu okolí a její výkyvy;nehrozí nebezpečí exploze;u vzduchu vyšší vlhkost, vysoké rychlosti proudění,za nízkých teplot okolí nebezpečí námrazy
Citlivost na výkyvy teploty,při netěsnostech znečištění a nebezpečí požáru
Necitlivost na změny teplot;v nebezpečném prostředí instalovat ochranná zařízení proti požáru a explozi je nezbytné
Obsluha Snadná bez nároků na znalosti,montáž i provoz systému jednoduchá a bezpečná
Obtížnější než u pneumatiky,vysoké tlaky,prosakování a odvod oleje při zpětném chodu nezbytné
Nutné odborné znalosti,méně bezpečné,při špatném zapojení častá porucha přístrojů i řídícího systému
Všeobecně
Bloky jsou přetížitelné,rušivé odfuky jsou nepříjemné,nutná instalace tlumičů
U vyšších tlaků rušení od čerpadla, bloky jsou přetížitelné
Nevhodná přetížitelnost,pouze při možnosti zvýšeného příkonu lze přetížit,rušení stykačů a solenoidů
OVLÁDÁNÍ A REGULACE
Strana 26
Kritéria pro výběr pracovního média:
- síla - spolehlivost - dráha - regulovatelnost - rychlost - druh pohybu (lineární, rotační atd. ) - stavební rozměry - ovladatelnost - rychlost - akumulace - citlivost - spotřeba energie
OVLÁDÁNÍ A REGULACE
Strana
27
5 PNEUMATICKÉ A ELEKTRO-PNEUMATICKÉ PRVKY Značky a jejich popis funkce pro pneumatická a elektrotechnická schémata, pneumatické a elektropneumatické prvky jsou normovány a přesně definovány. 5.1 Pneumotory Značky pro pneumatická schémata – výběr podle ČSN 01 3624
jednočinný s vracením vnější silou jednočinný s vratnou pružinou dvojčinný s jednostrannou pístnicí dvojčinný s průběžnou písnicí
Obr. 8 Ukázka schematických značek pneumotorů
Obr. 9 Řez jednočinným pneumotorem
Strana 28
Obr. 10 Ukázka dvojčinného pneumotoru z výukové stavebnice Festo.
Obr. 11 Ukázka jednočinného pneumotoru ze stavebnice Norgen Martonair.
Obr. 12 Ukázka dvojčinného pneumotoru ze stavebnice Norgen Martonair.
PNEUMATICKÉ A ELEKTROPNEUMATICKÉ PRVKY
Strana
29
5.2 Značky pro elektrotechnická schémata Výběr z normy DIN 19 226:
Zapínací (spojovací) kontakt Vypínací (rozpojovací) kontakt Přepínací kontakt Tlačítkem ovládaný zapínací kontakt Reverzačním tlačítkem ovládaný zapínací kontakt Koncovým tlačítkem ovládaný zapínací kontakt Kontakt relé zpožděný při zapnutí Kontakt relé zpožděný při vypnutí
Relé Relé se zpožděním při zapínání Relé se zpožděním při vypínání Cívka elektromagnetu
Obr. 13 Značky pro elektrotechnická schémata.
PNEUMATICKÉ A ELEKTROPNEUMATICKÉ PRVKY
Strana 30
5.3 Rozvaděče Rozvaděč je pneumatické zařízení, které má za úkol pomocí řídících vstupů, na které je přivedený stlačený vzduch, přepínat funkční polohy rozvaděče podle požadované funkce. Přestože je každý rozvaděč označen dvěma čísly a písmeny, není složité je rozlišit. Vysvětlení funkce rozvaděče: například rozvaděč 3/2 - 3 přívody cesty (cesty) - 2 funkční polohy - tj. tj. třícestný dvoupolohový rozvaděč První číslo udává počet portů, druhé číslo identifikuje počet pozic cívky (počet stavů rozváděče). Písmena NO znamenají v nulovém stavu otevřený (normally open; NO - normálně otevřený), NZ - v nulovém stavu uzavřený (normally closed; NC - normálně zavřený). Do počtu vnější přívodů se zahrnují ty vstupy/výstupy stlačeného vzduchu, které jsou činností rozvaděče ovládány. Nezahrnují se mezi ně ty přívody tlaku, které slouží pro ovládání rozvaděče nebo-li řídící vstupy. Rozváděč je možné aktivovat pomocí ovládání.
2/2 rozvaděč v nulové poloze (klidovém stavu) uzavřený 2/2 rozvaděč v nulové poloze (klidovém stavu) otevřený
Obr. 14 Ukázka rozvaděčů 2/2 Rozvaděč 3/2 v nulové poloze uzavřený Rozvaděč 3/3 v nulové poloze uzavřený Rozvaděč 4/2 Rozvaděč 4/3 v nulové poloze uzavřený
PNEUMATICKÉ A ELEKTROPNEUMATICKÉ PRVKY
Strana
31
5.3.1 Rozdělení ovládání rozvaděčů Mechanicky
tlačítkem, čepem
pružinou
kladičkou (čep nebo páka s kladičkou) kladkou na páce se zpětným chodem naprázdno
Obr. 15 Koncový spínač ovládaný kladičkou ze stavebnice Norgen Martonair. Manuálně
všeobecné označení tlačítkem pákou
pedálem
PNEUMATICKÉ A ELEKTROPNEUMATICKÉ PRVKY
Strana 32
Obr. 16 Tlačítkový spínač z výukové stavebnice Festo Elektricky
elektromagnetem s jedním vinutím elektromagnetem se dvěma vinutími -působícími souhlasně -působícími proti sobě
Tlakově
přímé ovládání -stoupnutím tlaku -poklesem tlaku -diferenčním účinkem (rozdílem dvou tlaků) nepřímé ovládání -stoupnutím tlaku v pomocném rozvaděči -poklesem tlaku v pomocném rozvaděči
Kombinovaně -elektromagnetem nebo pomocným rozvaděčem -elektromagnetem přes pomocný rozvaděč
PNEUMATICKÉ A ELEKTROPNEUMATICKÉ PRVKY
Strana
33
5.4 Elektromagnetické relé Elektromagnetické relé je součástka, která obsahuje elektromagneticky ovládané vypínače. Bylo vynalezeno v roce 1835 Josefem Henrym. Součástka byla původně využívána jako mechanický zesilovač na telegrafních linkách. Název pochází z přepřahací stanice na kurýrních cestách. Dnes se relé používá v mnoha aplikacích, byť jeho funkci v mnoha případech přebírají obvody založené na polovodičích. Elektromagnetické relé je příkladem využití elektromagnetu v zařízení, které je důležitým funkčním prvkem v soustavách automatizace. Hlavní parametry: napětí, druh proudu, doby průtahu (odpadu), počet zdvihů, odpor vinutí. Relé lze použít hlavně tam, kde zdroj signálu (tlačítko) neodpovídá spínavým výkonem nárokům cívky Y rozvaděče (proudové zatížení kontaktů tlačítka by bylo příliš velké) nebo pracuje s jiným napětím. Pak i tam, kde je důležité blokování a současné spínaní více kontaktů. Popis činnosti: V blízkosti elektromagnetu tvořeného cívkou a jádrem z magneticky měkké oceli je pohyblivá kotva, rovněž z magneticky měkké oceli. Kotva se dotýká pružných kontaktů, k nimž je připojen obvod ovládaného zařízení. Jakmile elektromagnetem začne procházet ovládací proud, jádro cívky se zmagnetuje a přitáhne kotvu relé, čímž se sepnou pružné kontakty. Tím je ovládané zařízení uvedeno do chodu. Přitom k přitažení kotvy postačuje mnohem menší ovládací proud, než je proud, který prochází obvodem ovládaného zařízení.
Obr. 17 Ukázka elektromagnetického relé a jeho popisu. Popis relé:
1. – cívka 2. – jádro z magneticky měkké oceli 3. – pohyblivá kotva 4. – pružné kontakty 5. – místo připojení ovládaného zařízení
PNEUMATICKÉ A ELEKTROPNEUMATICKÉ PRVKY
Strana 34
Pro označování svorek relé a jejich kontaktů ve schématech platí tyto pravidla: - každé relé je označeno K1, K2, … - svorky cívek se označují A1, A2, (A3) - označení svorek kontaktů se skládá až ze tří číslic, kde jednotlivá místa udávají od
zadu: 1. číslice - označení funkce kontaktů 2. číslice - označení pořadí kontaktů 3. číslice - označení skupiny (pólu, polohy, patra apod.) kontaktů Funkce kontaktů kontaktových párů se značí takto:
- vypínací (rozpojovací) kontakt …………… 1 – 2 - zapínací (spojovací) kontakt ……………… 3 – 4 - přepínací kontakt …………………………..1 – 2 (4) - speciální kontakty - vypínací zpožděný nebo vypínací nezpožděný (při zpětné funkci zpožděný) …… 5 – 6
- zapínací zpožděný nebo zapínací nezpožděný (při zpětné funkci zpožděný) …… 7 - 8 - přechodný …………… 9 - 0
Obr. 18 Zápis kontaktů relé.
Výhody a nevýhody relé: - snadné přizpůsobení pro různá provozní napětí - značná teplotní nezávislost. Relé pracují spolehlivě v rozmezí teplot od -40° C až do +80° C. - poměrně značný odpor mezi nesepnutými kontakty - možnost současného spínání více nezávislých obvodů - galvanické oddělení ovládacího a silového obvodu - opotřebení kontaktů přechodovými jevy při spínání - velké rozměry proti tranzistorům - hluk a vznik rušivých signálů při spínání - omezená rychlost spínání v rozsahu 3 – 17 ms - citlivost kontaktů na znečištění a prach Některé vlastnosti elektromagnetických relé nám zaručují, že relé budou mít uplatnění i nadále, avšak i ony mají své nedostatky.
PNEUMATICKÉ A ELEKTROPNEUMATICKÉ PRVKY
Strana
35
Obr. 19 Část výukového panelu Festo.
Obr. 20 Řez el.relém.
PNEUMATICKÉ A ELEKTROPNEUMATICKÉ PRVKY
Strana 36
Strana
37
6 PROGRAMOVATELNÉ AUTOMATY Programovatelné automaty jsou programovatelné řídicí systémy umožňující řízení průmyslových a technologických systémů a procesů, u starších typů a u menších systémů specializované na úlohy převážně logického typu. Jsou známé pod označením PLC (Programmable Logic Controller). Menší typy bývají řešeny jako kompaktní celky, větší se zásadně konstruují jako modulární. V automatizační technice se programovatelné automaty používají zhruba od r.1970. Původně byly určeny pro řízení strojů, jako náhrada za pevnou reléovou logiku. Postupně se jejich možnosti rozšiřovaly a dnes se s nimi můžeme setkat v nejrůznějších oborech, kde mnohdy vytlačují dříve používané přístroje. Jsou to nejenom tradiční strojírenské výrobní technologie včetně manipulační a dopravní techniky, ale i energetika (regulace v elektrárnách, v kotelnách v klimatizačních jednotkách i chladících zařízeních). Uplatnění mají programovatelné automaty rovněž i v chemických výrobách, farmacii, v zemědělských výrobnách atd. 6.1 Od relé k PLC Myšlenka přechodu od pevné reléové logiky k programové realizaci v PLC, je v dnešní době čím dál více aktuální. Při realizaci pevnou logikou jsou logické funkce realizovány pevným zapojením logických prvků. V reléové technice to jsou kontakty tlačítek, relé a stykačů, koncových spínačů a dvoupolohových spínačů s kontaktním výstupem pro různé veličiny (např. polohy, teploty, hladiny, tlaku). Ovládány jsou cívky relé a stykačů, elektromagnetické spojky, elektropneumatické a elektrohydraulické převodníky pro ovládání akčních členů a pohonů, spínače elektrických motorů, topných těles, svítidel a jiných elektrických spotřebičů. Při realizaci programovatelným automatem jsou všechny prvky, které mají vstupní charakter připojeny na vstupní svorky PLC. Z výstupních svorek jsou ovládány všechny prvky akčního charakteru, ale i signálky, případně další pomocné proměnné, např. pro aktivaci řádků tlačítek nebo pater přepínačů při multiplexovaném vyhodnocení (šetří se tak počty vstupů). Vztahy mezi vstupními a výstupními svorkami a časové závislosti jsou realizovány uživatelským PLC programem. Relé, stykače a tlačítka jsou v některých případech nenahraditelné a nemá smysl se bránit jejich použití i v případech, kdy je k řízení použit PLC. Z bezpečnostních důvodů, se ale takovéto systémy realizují s bezpečnostními záložními okruhy, např. obvod CENTRAL STOP. Nemá smysl bránit se příležitostnému vytváření logických funkcí prostým propojením kontaktů, obzvláště, pokud tím ušetříme počty vstupů a výstupů PLC a snížíme tak jeho cenu. Rozsáhlejší funkce, se ale kontaktní a reléovou technologií již nerealizují a svěřují se důsledně programu PLC. 6.2 Proč právě PLC Hlavní předností PLC je možnost rychlé realizace systému. Technické vybavení nemusí uživatel vyvíjet. Stačí navrhnout a včas objednat vhodnou sestavu modulů programovatelného automatu (konfiguraci) pro danou aplikaci, vytvořit projekt, napsat a odladit uživatelský program a vše uvést do chodu.
Strana 38
Důvodem vzniku PLC byla malá odolnost počítačů v průmyslovém prostředí. Programovatelné automaty jsou odolnější v mnoha oblastech. Vyšší odolnost vůči vibracím - například u počítače by nevydržel pevný disk a také jeho celková konstrukce je stavebnicová a při vibracích se "rozpadá". U automatu disk není a jeho mechanická konstrukce je pevnější. Vyšší odolnost vůči prachu a vlhkosti - do počítače je prach vháněn ventilátorem a zde se usazuje (kvůli rovnoměrnému proudění vzduchu v počítači). V kombinaci s vysokou vlhkostí může způsobit zkrat. U automatů ventilátor není, protože mají podstatně nižší spotřebu a není je tedy nutno chladit. Konstrukce automatu je dělána tak, aby se nedal snadno vyzkratovat. Vyšší odolnost při výkyvech napájení - elektrická síť továrny může kolísat (například při rozběhu nebo zastavení stroje, který odebírá větší množství proudu). Zdrojové jednotky jsou dělány tak, aby vydržely (některé) proudové špičky, záložní baterie je schopna nahradit výpadky proudu. Vyšší odolnost vůči elektromagnetickým polím - u automatu není tolik součástek, které by se dali zmagnetovat a většina výrobců se snaží tyto prvky odstínit. Všechny nevýhody počítačů se dají vylepšit (odpružení disku, vzduchotěsné oddělení od okolního prostředí s vlastním chlazením atd., ale narůstá nám zde cena, která je jedním z hlavních faktorů. I PLC mají své nevýhody. Jednou z hlavních je nižší rychlost (oproti počítačům). Současné automaty například nedokáží pracovat s obrazem. U takovýchto výrob (například osazování desek plošných spojů) musíme postupovat opačně, to znamená přizpůsobovat výrobu počítačům (průmyslovým). U této výroby nemáme problém s vibracemi, ale snažíme se o čisté prostředí bez prachu, počítače mají vlastní elektrický okruh, který je zálohován atd. Kromě vysoké odolnosti hardwarové, mají automaty i vyšší odolnost softwarovou. Software je "ušit na míru" danému automatu a je tak stabilnější než běžné OS u počítačů. Od PLC vyžadujeme vysokou spolehlivost. PLC zajišťují často i funkce ochran, někdy jsou PA navzájem zálohovány. 6.3 Charakteristické vlastnosti PLC Dříve PA jen pro logické řízení, tj. zpracování dvou stavových veličin. Dnešní PA rozšířeny o regulační funkce zpracovávají i signály analogové, eventuálně i číslicové. Jádrem PA je mikropočítač, tj. mikroprocesor + paměť + vstup/výstupní obvody + další viz. obr. 21. Mikroprocesor vykonává veškeré logické a aritmetické operace. Uživatel nemusí znát mikroprocesor ani použitý OS. Chod PA je řízen systémovým SW (který je dodán od výrobce) tak, aby uživatelský SW byl co nejjednodušší. Program je psán ve speciálním jazyku, problémově orientovaném, přizpůsobeným pro daný automat (standardizace teprve začíná). Nezbytným příslušenstvím PA je programovací přístroj. Slouží k editaci (vytváření) programů, k monitorování a ke kontrole chodu PA, k dokumentaci a k manipulaci s programy. Univerzálnost automatu je dosažena volitelným počtem a sortimentem vstupně/výstupních jednotek. Pro náročné a speciální algoritmy jsou specializované jednotky (“inteligentní periferie”), například ovládání krokových motorků, vícenásobné regulátory a další.
PROGRAMOVATELNÉ AUTOMATY
Strana
39
PA pracuje dle programu v paměti RAM Do RAM se program přenese z paměťového modulu (EEPROM)
- po každém zapnutí napájení (není-li baterie) - jen na povel (při baterii) z programovacího přístroje
Obr. 21 Blokové schéma vnitřní struktury programovatelného automatu. Některé PLC mají zabudovanou i fuzzy logiku, a tím se rozšíří možnosti jejich použití i do dalších odvětví, např. do diagnostiky a zabezpečovací techniky. Není ale na místě mít falešnou iluzi, že programovaní PLC je snadné a bezproblémové, že úpravy programu lze řešit jen „škrtem pera“, nebo „ kliknutím myši“ (i když to tak mnohdy vypadá, ale jen výjimečně se tak i podaří). Pracnost a rizikovost změn a doplňků v programu záleží především na jeho složitosti, kvalitě a přehlednosti, ale i i na časovém odstupu do jeho vytvoření. V každém případě bývá pracnost a nákladnost změn v programu výrazně nižší, než při tradičním řešení pevnou reléovou logikou.
PROGRAMOVATELNÉ AUTOMATY
Strana 40
Strana
41
7 NÁVRH LABORATORNÍCH ÚLOH 7.1 Ovládání jednočinného a dvojčinného pneumotoru Zadání: 1. Při stisknutí tlačítka má píst jednočinného pneumotoru vyjíždět a při uvolnění tlačítka se má píst zasunout do základní polohy. Navrhněte a řešte zapojení přímým způsobem ovládání. 2. Navrhněte a realizujte činnost jednočinného pneumotoru podle úkolu 1. Řešte pro nepřímý způsob ovládání. 3. Při stisknutí tlačítka má píst dvojčinného pneumotoru vyjíždět, po uvolnění se má vrátit do výchozí polohy. Řešte pro dvojčinný pneumotor, kde na píst nepůsobí vratná pružina. Řešení úkolu číslo 1. : Teoretický rozbor: Pokud stiskneme tlačítko S1, tak se nám uzavře elektrický obvod a začne procházet cívkou Y1 proud.Tím v ní vzniká magnetické pole. Silovým účinkem magnetického pole je jádro vtaženo do cívky a tím dojde k změně polohy rozvaděče do příslušné funkční polohy. Stlačený vzduch prochází nyní z přívodu 1 do výstupu 2 a odtud do jednočinného pneumotoru pod píst. Tlak na píst ho vysune do jeho koncové polohy. Po uvolněním tlačítka dojde k přerušení elektrického obvodu, tím současně zanikne magnetické pole v cívce. Působením vestavěné pružiny se 3/2 rozvaděč vrací do základní funkční polohy, ve které je přívod 1 uzavřen a válec je odvzdušněn přes vystup 3. Působením vratné pružiny v pneumotoru se píst vrátí do výchozí polohy.
Schéma zapojení ovládání Navrhnuté řešení pro přímé ovládání jednočinného pneumotoru. jednočinného pneumotoru.
Strana 42
Řešení úkolu číslo 2. : Teoretický rozbor: V tomto úkolu je použito řešení, kde relé K1 je řízené tlačítkem S1 (nepřímé řízení). Toto řešení většinou použijeme tam, kde zdroj signálu (tj. tlačítko S1) nesouhlasí spínaným výkonem nárokům cívky Y1 rozvaděče (proudové zatížení kontaktů tlačítka by bylo příliš velké) nebo pracuje s rozdílným napětím. Dále ho můžeme použít tam, kde je nutné blokování a současné spínání více kontaktů.
Navrhnuté řešení pro nepřímé ovládání jednočinného pneumotoru.
Řešení úkolu číslo 3. : Teoretický rozbor: Dvojčinný pneumotor je ovládán rozvaděčem 4/2. Po stisknutí tlačítka S1 se cívka Y1 nabudí protékajícím proudem. Tím v ní vzniká magnetické pole. Dojde k přestavení rozvaděče a píst se vysouvá do vnější koncové polohy. Uvolněním tlačítka dojde k přerušení elektrického obvodu, tím současně zaniká magnetické pole v cívce. Tím se rozvaděč přestaví do základní polohy působením pružiny a píst dvojčinného pneumotoru se vrací zpět.
Schéma zapojení ovládání Navrhnuté řešení pro přímé dvojčinného pneumotoru. ovládání dvojčinného pneumotoru.
NÁVRH LABORATORNÍCH ÚLOH
Strana
43
7.2 Oboustranné impulsní ovládání Zadání: 1. Po stisknutí tlačítka S1 se má píst vysunout do koncové polohy a tam má zůstat i po uvolnění tlačítka. Při stisknutí tlačítka S2 se má píst vrátit do výchozí polohy. Realizujte pro přímé ovládání. 2. Navrhněte a realizujte činnost oboustranného impulsního ovládání podle úkolu číslo 1 pro nepřímý způsob ovládání. Teoretický rozbor: Pokud stiskneme tlačítko S1 a nabudí se cívka Y1 a rozvaděč 3/2 u přímého ovládání nebo 5/2 u nepřímého ovládání se přestaví. Nastaví do funkční polohy, ve které pak zůstane i po uvolnění tlačítka, jelikož na něj nepůsobí žádná vratná síla, protože zvolený rozvaděč nemá definovanou základní polohu. Píst tedy vyjede až do vnější koncové polohy. V této poloze je pak nadále držen tlakem vzduchu dokud nebude stisknuto tlačítko S2. Po stisknutí tlačítka S2 dojde k nabuzení cívky Y2 a tím i k přestavení rozvaděče do jeho druhé funkční polohy. Potom se píst přesune do své vnitřní koncové polohy, ve které je pak držen buď silou vratné pružiny u jednočinných pneumotorů nebo tlakem vzduchu nad pístem u dvojčinných pneumotorů. Řešení úkolu číslo 1. :
Schéma zapojení Navrhnuté řešení pro přímé jednočinného pneumotoru oboustranné impulsní ovládání. s vratnou pružinou.
NÁVRH LABORATORNÍCH ÚLOH
Strana 44
Řešení úkolu číslo 2. :
Schéma zapojení Navrhnuté řešení pro nepřímé oboustranné dvojčinného pneumotoru. impulsní ovládání. 7.3 Samočinná reverzace dvojčinného pístu Zadání: Navrhněte a zapojte samočinnou reverzaci dvojčinného pneumotoru.
1) realizujte pro přímé ovládání 2) realizujte pro nepřímé ovládání
Teoretický rozbor: Dvě koncová tlačítka S1 a S2 s mechanickým ovládáním vymezují koncové polohy pístu. Tyto dva spínače vždy dávají při sepnutí impuls, aby se rozvaděč přestavěl – tím zapojený píst reversuje. Aby byl obvod uzavřen, musí být spínač S1, který je zapojen do série s vypínačem S3, jehož kontakty musí být sepnuty. Po vypnutí S3 píst ještě dokončí cyklus, ale k jeho novému vysunutí již nedojde.
Schéma zapojení samočinné reverzace dvojčinného pneumotoru.
NÁVRH LABORATORNÍCH ÚLOH
Strana
45
Řešení úkolu :
Navrhnuté řešení pro přímé Navrhnuté řešení pro nepřímé ovládání ovládání samočinné reverzace. samočinné reverzace dvojčinného pneumotoru. 7.4 Samočinný návrat pístu Zadání: Navrhněte a realizujte samočinný návrat pístu s jedním budícím tlačítkem a druhým koncovým tlačítkem. Teoretický rozbor: Po stisknutí tlačítka S1 se nabudí cívka Y1, přestaví se rozvaděč a píst vyjíždí. Po dosažení vnější koncové polohy, vymezené koncovým spínačem S2, dojde k nabuzení cívky Y2 a píst se vrací zpět. Předpokladem správné činnosti ovládacího obvodu je to, že tlačítko S1 je uvolněno dříve, než píst dosáhne polohy vymezené koncovým spínačem S2. Řešení úkolu :
Schéma zapojení pro Navrhnuté řešení ovládání samočinný návrat pístu. pro samočinný návrat pístu.
NÁVRH LABORATORNÍCH ÚLOH
Strana 46
7.5 Ovládání dvojčinného pneumotoru s předepsaným časovým průběhem Zadání: Navrhněte a realizujte ovládání dvojčinného pneumotoru s předepsaným časovým průběhem, které má zpoždění při zapínání. Teoretický rozbor: Při stisknutí tlačítka S1 přitáhne relé K1 a sepnou kontakty 13/14. Tím dojde k nabuzení cívky elektromagnetu Y1 a přestaví se rozvaděč. Rozvaděč zůstane v této funkční poloze i po uvolnění tlačítka S1, takže píst dojede do vnější koncové polohy, kde sepne kontakty koncového spínače S2. Cívkou časového relé K2 se zpožděním při zapínání začne protékat elektrický proud. Po uplynutí nastaveného zpoždění (5 sekund) relé K2 přitáhne a sepne svoje kontakty 17/18. Tím dojde k nabuzení cívky elektromagnetu Y2, rozvaděč se přestaví do původní polohy a píst se vrátí zpět do vnitřní koncové polohy. Řešení úkolu :
Schéma zapojení dvojčinného Navrhnuté řešení pro dvojčinný pneumotor pneumotor (zpoždění při zapínání). s předepsaným časovým průběhem. 7.6 Ovládání dvojčinného pneumotoru s předepsaným časovým průběhem Zadání: Navrhněte a realizujte ovládání dvojčinného pneumotoru s předepsaným časovým průběhem, které má zpoždění pří vypínání. Teoretický rozbor: Při stisknutí tlačítka S1 přitáhne relé K1 a sepnou se kontakty 13/14. Tím dojde k nabuzení cívky elektromagnetu Y1 a přestaví se rozvaděč. Rozvaděč zůstane v této funkční poloze i po uvolnění tlačítka S1, takže píst dojede do vnější koncové polohy, kde
NÁVRH LABORATORNÍCH ÚLOH
Strana
47
rozpojí kontakty koncového spínače S2. Cívkou časového relé K2 se zpožděním při vypínání přestane protékat proud. Po uplynutí nastaveného zpoždění (10 sekund) relé K2 odpadne a rozpínací kontakty 15/16 sepnou. Tím dojde k nabuzení cívky elektromagnetu Y2, rozvaděč se přestaví do původní polohy a píst se vrátí zpět do vnitřní koncové polohy. Řešení úkolu :
Schéma zapojení dvojčinného Navrhnuté řešení pro dvojčinný pneumotor pneumotoru (zpoždění při vypínání). s předepsaným časovým průběhem. 7.7 Přípravek na lepení Zadání: Signál pro vysunutí pístu z pneumotoru je dán ručním tlačítkem. Po dosažení vnější koncové polohy musí píst 5 sekund díly tisknout. Potom se vrací zpět do výchozí polohy. Pohyb pístu zpět do výchozí polohy se musí uskutečnit v každém případě, i tehdy, je-li ještě stisknuto ruční tlačítko. Signál k dalšímu zdvihu vznikne až po předchozím odlehčení tlačítka.
Obr. 22 Přípravek na lepení.
NÁVRH LABORATORNÍCH ÚLOH
Strana 48
Teoretický rozbor: Stisknutím tlačítka S1 se uzavře obvod a relé K1 sepne kontakty 13/14 a 23/24. Cívkou elektromagnetu Y1 začne procházet proud a dojde k přestavení rozvaděče, píst pneumotoru 1.0 se vysouvá. Při dosažení koncové polohy tiskne díly i spínací a rozpínací kontakt S2. Dojde k přerušení napájení relé K1 a jeho kontakty odpadnou. A současně je přiveden proud na relé K3, které po 5 sekundovém zpoždění sepne své kontakty 17/18 a 27/28. Nabudí se cívka elektromagnetu Y2 (pokud je stále tisknuto tlačítko, nic se neděje, protože signál Y2 byl na rozvaděč přiveden jako první) a píst se zasouvá. Po uvolnění tlačítka (rozpínací kontakt S1 sepne), začne procházet proud větví relé K2, které po 1 sekundovém zpoždění přeruší napájení relé K3. Jeho kontakty odpadnou a zanikne i signál Y2. Takže při opětovném stisknutí tlačítka S1 se může proces opakovat. Řešení úkolu :
Schéma pneumatického zapojení pro přípravek na lepení.
Navrhnuté řešení pro elektrické ovládání.
NÁVRH LABORATORNÍCH ÚLOH
Strana
49
8 ZÁVĚR Tato bakalářská práce se zabývala vysvětlením základních pojmů v automatizaci a hlavně v problematice pneumatických a elektropneumatických zařízení. Dále pak vytvořením několika základních úloh od jednoduchých zapojení jednočinného a dvojčinného pneumotoru, které posloužily k snadnému a efektivnímu seznámení s danou problematikou na výukových panelech, až po složitější kombinace, které se vyskytují v jednoduchých průmyslových aplikacích. Hlavním cílem těchto navržených úloh je seznámit žáky nižších ročníků s reléovou logikou a možností, v případě zájmu o tuto problematiku, v dalším průběhu studia na tyto poznatky navázat a rozšířit si je. Navržené úlohy rovněž také slouží k ověření teoretických znalostí, které studenti získají během studia. Při zprovoznění úloh si studenti také mohou ověřit a posoudit činnost jednotlivých pneumatických a elektropneumatických prvků a srovnat s teoretickým výkladem. Dalším přínosem této bakalářské práce i porovnání starší a jednodušší reléové logiky oproti programovatelným automatům. Je zřejmé, že u řídícího systému s pevnou logikou (např.relé) je každá změna zdrojem problémů (mnohdy i nepřekonatelných). Při použití programovatelného automatu stačí mnohdy jen opravit, změnit nebo rozšířit uživatelský program. Po zjištění daných výhod a nevýhod je patrné, že programovací automaty nebo-li PLC jsou nepochybně budoucností automatizační techniky a postupně vytlačí pevnou reléovou logiku z praktického využívání. Když jak již bylo zmíněno výše i pevná logika má v automatizační technice v této době pořád své místo a kombinací s programovatelnými automaty docházíme dobrým ekonomickým řešením pro automatizační linky. Sebekvalitnější stroje a technologické linky nemohou být úspěšné, pokud nebudou automatizovány, nebudou vybaveny kvalitním řízením a inteligencí. Znalost automatizační techniky je strategickou kvalifikací a velkou konkurenční výhodou.
Strana 50
Strana
51
SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY [1] J.Veselovský; S.Daniš: Elektrotechnické kreslení, 1.vyd., Praha: SNTL - nakladatelství technické literatury, 1988, 244 stran. [2] L.Šmejkal; M. Martinásková: PLC a automatizace: 1.díl-Základní pojmy a úvod do programování, 1.vyd., Praha: BEN – technická literatura, 1999, 224 stran. [3] Norgen Martonair: Pneumatické prvky a zařízení, vyd. B5 a B6, IMI Norgen GmbH, 160 stran. [4] Václav Honys: Příručka pro zkoušky elektrotechniků, 2.vyd., Praha: IN-EL nakladatelství, 2001, 143 stran. [5] V.Šilhán, F.Bernat, J.Vaníček: Elektrotechnika II., 1.vyd., Praha: SNTL - nakladatelství technické literatury, 1986, 124 stran. [6] A.Maršík, M. Kubičík: Automatizace: Automatické řízení ve strojírenství, 1.vyd., Praha: SNTL – nakladatelství technické literatury, 1983, 131 stran. [7] S.Faturík, L.Krauskopf: Úvod do elektropneumaticky: Učebnice Festo Didactik, 1.vyd., Praha: ČVUT, 1989, 144 stran. [8] http://www.automa.cz/ - Časopis pro automatizační techniku, oficiální stránky časopisu [9] http://www.festo.cz/ - Průmyslová automatizace – Festo, oficiální stránky výrobce automatizační techniky
