Устройства ЭПА
.pdfВ исследуемой системе блоки из магазина перемещаются на станцию обработки.
Блоки выталкиваются из магазина А, а затем передается на станцию обработки цилиндром В. Шток цилиндра В может вернуться в исходное положение только после того, как втянется шток цилиндра А. Для определения наличия блоков в магазине установлен концевой переключатель. Если блоков в магазине нет, новый цикл начать невозможно. Об этом свидетельствует звуковой сигнал. Система управления работает в режиме одиночного цикла.
2.4. Порядок выполнения работы
При выполнении лабораторной работы рекомендуется придерживаться следующей последовательности действий.
1. По принципиальной схеме передаточной станции (рис. 2.13) подобрать необходимые устройства, используя таблицы 1.1-1.2.
2.Сгруппировать элементы электропневматической системы по подсистемам.
3.На пневматическом стенде собрать исследуемую электропневматическую систему, осуществить настройку системы в соответствии с заданием.
4.Исследовать работу электропневматической системы в различных режимах, продемонстрировать результаты преподавателю.
5.Дополнить собранную на стенде схему световыми индикаторами (лампами), которые бы отображали срабатывание путевых конечных выключателей.
6.Сделать пошаговое описание работы исследуемой пневмосис-
темы.
7.Для варианта конкретной электропневматической системы, выданной преподавателем, выполнить пункты 1–4.
2.5.Содержание отчета
Вотчете приводятся название работы и ее цель, приборы и оборудование, общая структурная схема электропневматической системы, эскиз объекта управления, принципиальная комбинированная (электропневма-
21
тическая) схема, пошаговое описание работы, ответы на контрольные вопросы к лабораторной работе.
Рис. 2.13. Принципиальная схема передаточной станции
Выводы по результатам испытаний работы электропневматической системы. Условно-графическое обозначение и описание работы всех элементов принципиальных комбинированных схем.
22
2.6.Контрольные вопросы
1.Сравните подсистемы пневматической и электропневматической систем?
2.Что такое электрический «самоподхват» и доминирующий сигнал выключения?
3.Что такое путевой конечный выключатель, и как он работает?
4.Какое условное буквенно-цифровое обозначение соответствует путевому выключателю и почему?
5.Что такое электромеханическое реле, и как оно устроено?
6.Какие реле времени присутствуют в наборах пневмостенда?
7.Что входит в подсистему обработки сигналов в исследуемой сис-
теме?
8.Что является информационной подсистемой в исследуемой пневмосистеме?
9.Чем отличаются кнопки и переключатели по своим функциям?
3. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2 РАЗРАБОТКА РЕЛЕЙНО-КОНТАКТНОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
3.1. Теоретическая часть
Несмотря на то, что в настоящее время при построении АСУ технологическими процессами широко используются ПЛК, электрические системы управления по-прежнему часто применяются в связи с простотой, удобством коммутации и не высокой стоимостью.
Достоинством релейно-контактных схем (РКС), которые составляют основу для электрических систем управления, является их универсальность, т.е. возможность использования одного и того же схематического решения для управления силовыми частями приводов, построенных как на базе пневматических, так и гидравлических устройств.
Правила построения релейно-контактных схем
Условные графические обозначения (УГО) элементов, входящих в релейно-контактную схему, вычерчиваются между двумя параллельными горизонтальными прямыми, изображающими электрические шины. В случае применения источника постоянного тока, на верхнюю шину подается
23
питание от его «+», а на нижнюю от «–». Рядом с шинами может проставляться значение напряжения в них (например, 24 В).
Схема составляется и читается слева направо, причем токопроводы нумеруются над верхней шиной по порядку. Параллельно работающим токопроводам может быть присвоен один и тот же порядковый номер, но при этом его дополняют буквенным индексом (например, 2 и 2а). Направление прохождения электрических сигналов принимается сверху вниз, т.
е. от «+» к «–».
УГО электромагнитных приводов распределителей, реле или иных элементов изображают на схемах напрямую присоединенными к нижней шине («–»). В то же время управляющие данными элементами устройства ввода электрических сигналов размещаются в токопроводах, соединенных с верхней шиной («+») шиной. Это правило основано на практическом опыте монтажа и эксплуатации релейно-контактных систем управления и требованиях безопасной работы.
Очевидно, что система будет работать и в том случае, если одну из клемм электромагнитного привода (например, привода распределителя) соединить напрямую с «+» источника питания, а включение данного привода осуществлять от «–».
Однако в этих условиях резко возрастает вероятность непроизвольного срабатывания, как распределителя, так и управляемого им исполнительного механизма. Возникновение в системе какого-либо дефекта (обрыв провода или повреждение его изоляции) может привести к соприкосновению второй клеммы привода распределителя с заземленным шкафом управления, что вызовет срабатывание распределителя и, как следствие, неконтролируемое перемещение исполнительного механизма и ведомых узлах технологической установки (рис.3.1).
Рис. 3.1. Проявление дефектов в релейно-контактных системах управления
24
Рядом с УГО элементов релейно-контактных систем управления проставляют буквенно-цифровые индексы в соответствии с существующими стандартами. Если разные контакты какого-либо устройства располагаются в близлежащих токопроводах, то допускается изображение между ними механической связи. Под УГО реле вычерчиваются таблицы с информацией о типе имеющихся в данном реле контактов и токопроводах, в которых эти контакты задействованы.
Все элементы релейно-контактной схемы изображаются в исходном положении, т. е. при отсутствии напряжения в шинах. Если в исходном положении электромеханические концевые выключатели активны, то на схеме рядом с их обозначением вычерчивается вертикальная стрелка.
На принципиальной пневматической схеме места расположения концевых выключателей, контролирующих положения выходных звеньев исполнительных механизмов, отмечаются вертикальными штрихами, которым сопутствуют буквенно-цифровые индексы.
3.2. Цель и содержание лабораторной работы
Целью работы является разработка релейно-контактных систем управления и приобретение практических навыков по сборке и настройке электропневматических систем, их исследованию и описанию. При выполнении работы разрабатываются, собираются и отлаживаются электропневматические системы приводов поступательного движения.
3.3. Описание исследуемой системы
Рассмотрим типовую электропневмосистему на примере барабана для сварки листов пленки (рис. 3.2).
В системе с помощью цилиндра двустороннего действия электронагреваемая сварочная рейка прижимается к вращающемуся холодному барабану и приваривает свободный конец пленки. Прямой ход штока цилиндра начинается с сигнала от электрической кнопки (или переключателя). Максимальное усилие, развиваемое цилиндром, устанавливается с помощью регулятора давления и ограничивается 400 кПа, этим предотвращается возможное повреждение пленки. Обратный ход начинается только тогда, когда шток полностью выдвинется, а давление в поршневой полости цилиндра достигнет значения 300 кПа.
25
Рис. 3.2. Эскиз барабана для сварки листов пленки
Поступление сжатого воздуха в полость цилиндра ограничивается дросселем. Дроссель должен быть отрегулирован таким образом, чтобы давление в 300 кПа достигалось только через 3 секунды, после того как шток цилиндра полностью выдвинется (сварка кромок пленки происходит за счет нарастающего давления сварочной рейки).
Новый цикл можно начать только после того, как шток вернется в исходное положение и будет находиться там 2 секунды. Система управления позволяет выбрать режим работы повторяющийся или одиночный.
3.4. Порядок выполнения работы
При выполнении лабораторной работы рекомендуется придерживаться следующей последовательности действий.
1.В среде FluidSim-P разработать принципиальную комбинированную схему (электропневматическую), для описанной системы. Дополнив принципиальную пневматическую схему (рис. 3.3) релейно-контактной схемой управления.
2.На пневматическом стенде собрать электропневматическую систему, осуществить настройку системы в соответствии с заданием.
3.Исследовать работу системы, продемонстрировать результаты преподавателю.
4.Сделать пошаговое описание работы исследуемой системы.
26
Рис. 3.3. Принципиальная пневматическая схема барабана для сварки листов пленки
5. Для варианта конкретной электропневматической системы, выданной преподавателем, выполнить пункты 1-6.
3.5. Содержание отчета
В отчете приводятся название работы и ее цель, приборы и оборудо-
вание, принципиальная пневматической схема системы, эскиз объекта управ-
ления, комбинированная принципиальная схема, пошаговое описание работы, ответы на контрольные вопросы к лабораторной работе. Выводы по результатам испытаний работы системы. Условно-графическое обозначение и описание работы всех элементов комбинированной принципиальной схемы.
27
3.6. Контрольные вопросы
1.Назовите достоинства и недостатки РКС?
2.Основные правила для разработки РКС?
3.Проявление дефектов в РКС?
4.Реализация в РКС логической функции «ИЛИ»?
5.Реализация в РКС логической функции «И»?
6.Реализация в РКС логической функции «И-НЕ»?
7.Реализация в РКС логической функции «ИЛИ-НЕ»?
8.Реализация в РКС логической функции «ИНВЕРСИЯ»?
4. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТИПОВЫХ ЭЛЕКТРОПНЕВМОСИСТЕМ
4.1. Теоретическая часть
При разработке систем управления необходима четкая постановка задачи. Известно несколько способов представления задачи в описательной или графической форме. Системы управления должны быть снабжены следующей документацией:
эскиз объекта управления,
циклограмма,
функциональная схема,
принципиальная схема.
Эскиз объекта управления дает представление о пространственном расположении исполнительных устройств на установке, работой которой управляет пневматическая система. Обычно эскиз изображается не в масштабе и не очень подробно, но ориентация исполнительных устройств показывается правильно. Эскиз сопровождается описанием работы установки (машины) и диаграммой движения исполнительных устройств.
Циклограмма – это графическое изображение последовательности и соотношения интервалов рабочих, холостых ходов и остановок в пределах кинематического цикла.
Функциональная схема дает ясную картину взаимодействия и последовательности выполнения команд в пневматической системе.
Принципиальная схема показывает взаимосвязь между элементами системы управления и последовательность прохождения сигналов уп-
28
равления. Принципиальная схема не дает представления ни о физических, ни о механических аспектах процесса управления.
Комбинированные принципиальные (электропневматические) схемы представляют совокупность двух различных схем:
Пневматической схемы (исполнительная подсистема), которая включает:
-цилиндры;
-распределители с электромагнитным управлением (соленоидные клапаны).
Схема управления (с электрическим питанием), которая включает:
-контакты, переключаемые вручную, механически (концевые выключатели), или при помощи магнитов (герконовые датчики);
-контакты реле и таймеров;
-катушки реле и таймеров;
-катушки соленоидных клапанов.
Пневматическая принципиальная схема обычно рисуется выше электрической. "Связь" между этими двумя частями осуществляется через соответствующие обозначения:
- механически управляемые распределители и выключатели (или датчи-
ки): S1, SQ2, и т.д.
- катушки соленоидных клапанов: Y1, Y2, и т.д.
Вместо символов Y1, Y2, и т.д. можно записать числа в определенном формате, соответствующую рассматриваемому цилиндру, сопровождаемую знаком + или -, чтобы указать направление хода (1.0+, 1.0-).
Рассмотрим пример электропневматической схемы (рис. 4.1,1), состоящей из:
-цилиндра двухстороннего действия в исходном положении с полностью втянутым штоком;
-соленоидного 5/2 распределителя (5 линий, 2 позиции), бистабильного, потому что он управляется соленоидными клапанами Y1 и Y2.
Позиция соленоидного распределителя это положение, определяемое соленоидным клапаном Y2, который последним активировался в цикле; он обеспечивает внутреннее соединение каналов 1 с 4, что необходимо для стартовой позиции цилиндра. "Связь" между этими двумя схемами следующая:
29
-когда кнопка начала цикла S1 нажата, катушка клапана Y1 активируется;
-соленоидный распределитель соединяет каналы 1 с 2 и вызывает прямой ход цилиндра;
-в конце хода срабатывает путевой конечный выключатель SQ2 и сразу включается катушка Y2;
-соленоидный распределитель соединяет снова 1 с 4, если кнопка S1 была отпущена, иначе, соленоидный клапан Y1 блокирует действие Y2;
-цилиндр возвращается в исходное положение.
Рис. 4.1. Пример комбинированной принципиальной схемы: 1) электропневматическая схема, 2) электрическая схема
Для создания технического "средства общения" между теми, кто проектируют и теми, кто собирает схемы, кроме знания обозначений необходимы следующие соглашения:
- Цепи управления и те, которые обрабатывают информационные сигналы, изображаются между двумя горизонтальными линиями, которые представляют собой шины питания; они могут быть постоянного тока
30