NAPĘD I STEROWANIE PNEUMATYCZNE PODSTAWY

Transkrypt

1 Zachodniopomorski Uniwerstet Technologiczn w Szczecinie Wdział Inżnierii Mechanicznej i Mechatroniki PIOTR PWEŁKO NPĘD I STEROWNIE PNEUMTYCZNE PODSTWY ĆWICZENI LBORTORYJNE Funkcje logiczne realizowane na zaworach pneumatcznch Materiał przeznaczone są dla studentów Wdziału Inżnierii Mechanicznej i Mechatroniki kopiowanie, powielanie, rozpowszechnianie bez wiedz autora zabronione Poniższa instrukcja jest fragmentem skrptu o tm samm ttule, wdanm za zgodą Dziekana Wdziału Inżnierii Mechanicznej i Mechatroniki ZUT w Szczecinie, ISBN , 03, Szczecin SZCZECIN 04

2 Zachodniopomorski Uniwerstet Technologiczn w Szczecinie Wdział Inżnierii Mechanicznej i Mechatroniki. Funkcje logiczne realizowane na zaworach pneumatcznch Do opisu działania elementów pneumatcznch stosuje się powszechnie dwuelementową algebrę Boole'a. Działania na zmiennch (obiektach), które przjmują jednie dwie wartości w logice formalnej prawda lub fałsz (inaczej T lub F ) w sstemach cfrowch włączon lub włączon inaczej lub 0 Wrażenia boolowskie powstają w wniku połączenia zmiennch i działań (operacji) na nich, a podstawowe operator to: ND, OR, NOT. Operator Boole a można zdefiniować prz pomoc tabeli lub matrc prawd (ang. truth table). W tabeli rozróżnia się kolumn danch wejściowch i kolumnę danch wjściowch (tab.8.). Operator ND nazwa się koniunkcją lub ilocznem logicznm, Operator OR nazwa się alternatwą lub sumą logiczną, Operator NOT nazwa się negacją lub zaprzeczeniem, zapisuje prz pomoc kreski nad argumentem (ē), poprzedza znakiem ~ (~e) lub ( e), czta się jako nie e. Tabela 8. Tablice prawd NOT X X ND Y X OR Y X Y X Y X Y X+Y X ~X Funkcja boolowska składa się z prznajmniej jednej zmiennej boolowskiej, prznajmniej jednego operatora boolowskiego oraz prznajmniej jednego argumentu ze zbioru {0,}. Na wjściu daje jeden element zbioru {0,}. Dla przkładu zaprezentowano tablicę prawd dla funkcji boolowskiej F(,,z) = (~z)+. Dla obliczenia bardziej złożonch, skomplikowanch funkcji boolowskich wgodnie jest rozbić ją na kilka kolumn, reprezentującch poszczególne kroki wliczeń.

3 Zachodniopomorski Uniwerstet Technologiczn w Szczecinie Wdział Inżnierii Mechanicznej i Mechatroniki F(,,z) = (~z)+ z ~z (~z) (~z) W algebrze Boole a obowiązują priortet operatorów, co wpłwa istotnie na wbór kolumn pośrednich prz obliczaniu wartości funkcji boolowskiej, a mianowicie kolejność wkonwania operacji jest następująca:. NOT,. ND, 3. OR, Ponadto funkcjonują tożsamości boolowskie: element neutraln, własności zera i jednki (prawa pochłaniania), idempotentność (prawa tautologii), uzupełnienie (prawo sprzeczności i włączonego środka), przemienność, łączność, rozdzielność (drugie i pierwsze prawo rozdzielności), absorpcja, prawo De Morgana, podwójne zaprzeczenie (prawo podwójnego przeczenia),

4 Zachodniopomorski Uniwerstet Technologiczn w Szczecinie Wdział Inżnierii Mechanicznej i Mechatroniki 8. Przełącznik obiegu Przełącznik obiegu to pneumatczn zawór logiczn realizując funkcję alternatw czli sum logicznej (LUB, OR). Posiadają dwa wejścia (np. X,Y) i jedno wjście (np. ) (rs. 8.a). Sgnał na wjściu pojawia się, gd chociaż jedno z wejść jest zasilane. Gd sgnał pojawia się tlko na jednm, drugie jest odcinane. Przełącznik obiegu, nazwan jest również podwójnm zaworem zwrotnm. Zgodnie z ilustracją (rs.8. a ), pojedncz sgnał wejściow X lub Y powoduje powstanie sgnału wjściowego. Kulka odcina jednocześnie wpłw powietrza przez drugie wejście Y lub X. Prz równoczesnm zasilaniu obu wejść X i Y na wjściu pojawia się sgnał pochodząc z wejścia o większej wartości ciśnienia. Przełącznik obiegu stosuje się w układach, w którch z dwóch miejsc podawan jest sgnał powodując to samo działanie. Przkład zastosowania przełącznika obiegu pokazano na rs. 8.b. Siłownik może w tm przpadku bć sterowan przciskiem lub pedałem. Prz większej ilości sgnałów sterującch należ zastosować więcej przełączników obiegu, prz czm zawsze liczba przełączników obiegu jest mniejsza o jeden od liczb sgnałów sterującch (rs. 8.c). a) b) c) () X Y (X) 4(Y) () X Y (X) 4(Y) P R P R X Y X Y Rs. 8.. Zastosowanie przełącznika obiegu: a) uproszczon schemat konstrukcjn, b) sterowanie siłownikiem z dwóch miejsc, c) łączenie przełączników obiegu 8. Zawór podwójnego sgnału

5 Zachodniopomorski Uniwerstet Technologiczn w Szczecinie Wdział Inżnierii Mechanicznej i Mechatroniki Zawór podwójnego sgnału nazwan też zaworem koniunkcji realizuje iloczn logiczn "I". Zawór ma dwa wejścia (np. X i Y) i jedno wjście (np. ) (rs. 8.a). Sgnał wjściow wstępuje tlko wted, gd istnieją równocześnie oba sgnał wejściowe X i Y. Pojedncz sgnał wejściow powoduje przesunięcie tłoczka i zamknięcie drogi przepłwu od stron podawania sgnału. Prz zaistnieniu obu sgnałów wejściowch o różnch wartościach ciśnień, na wjściu pojawi się sgnał o mniejszm ciśnieniu, ponieważ sgnał o większm ciśnieniu sam zablokuje swoją drogę przepłwu. a) b) c) () X Y (X) 4(Y) X Y P R P R X Y X Y 4(Y) Rs. 8.. Zastosowanie zaworu podwójnego sgnału: a) uproszczon schemat konstrukcjn, b) zawór podwójnego sgnału zamontowan w układzie, c) łączenie zaworów podwójnego sgnału Zawór podwójnego sgnału stosuje się w układach do realizacji blokad i zabezpieczeń, np. ruch tłoczska siłownika jest możliw, o ile dwa zawor sterowane ręcznie zostaną przesterowane (rs. 8.b). Istnieje także możliwość łączenia większej liczb zaworów zdwojonego sgnału, jeżeli działanie urządzenia ma bć uzależnione od większej liczb sgnałów wejściowch (rs. 8.c). Sposób realizacji funkcji logicznch za pomocą zaworów rozdzielającch oraz elementów specjalnch przedstawiono w tabeli 8.. Smbol trójkąta przedstawion na schematach funkcjonalnch w tej tablic oznacza stałą zerową czli w przpadku układów pneumatcznch połączenie z atmosferą Tabela 8. Realizacja funkcji dwóch zmiennch za pomocą zaworów rozdzielającch [8] Nazwa funkcji` Stała zerowa Równanie logiczne Realizacja elementowa lub

6 Zachodniopomorski Uniwerstet Technologiczn w Szczecinie Wdział Inżnierii Mechanicznej i Mechatroniki Koniunkcja (iloczn logiczn) Negacja implikacji (zakaz przez ) 3 Powtórzenie Negacja 4 implikacji (zakaz przez ) Powtórzenie Negacja równoważnośc 6 i (nierównoważ ność) lternatwa (dsjunkcja, suma logiczna)

7 Zachodniopomorski Uniwerstet Technologiczn w Szczecinie Wdział Inżnierii Mechanicznej i Mechatroniki Negacja alternatw (funkcja Peirce a) NOR Równoważnoś ć Negacja Implikacja 0 Negacja 0 0 Implikacja Negacja koniunkcji (funkcja Sheffera) Stała jednkowa 5 5

8 Zachodniopomorski Uniwerstet Technologiczn w Szczecinie Wdział Inżnierii Mechanicznej i Mechatroniki Praska pneumatczna pokazana na rs. 8.3a, jako generator sił posiada siłownik pneumatczn dwustronnego działania. Po umieszczeniu detalu na stoliku praski, ze względów bezpieczeństwa, ruch robocz stempla zainstalowanego na tłoczsku siłownika, odbwa się po naciśnięciu obiema rękami dwóch przcisków. a) b) Praca Praca.3 Stempel GÓR waria Stempel GÓR 0..0 Zał./Wł. Rs Przkładow schemat układu pneumatcznego pras z bezpiecznm sterowaniem ręcznm Rozpoczęcie ruchu jest możliwe pod warunkiem, że stempel znajduje się w górnm położeniu. Prędkość ruchu roboczego powinna bć nastawialna. Ruch powrotn stempla odbwa się po naciśnięciu kolejnego przcisku. Układ powinien bć wposażon dodatkowo w włącznik awarjn, po naciśnięciu którego stempel unosi się. Zaproponowan schemat układu pneumatcznego praski pokazano na rs. 8.3b. Zastosowano tu sterowanie pośrednie. Siłownik.0 sterowan jest zaworem rozdzielającm., obustronnie sterowanm pneumatcznie, bistabilnm, tpu 5/. Tlko prz równoczesnm naciśnięciu przcisków. i.4 (Praca /), prz spełnieniu warunku, że wciśnięt jest włącznik krańcow.6, możliw jest ruch robocz tłoczska z prędkością nastawioną zaworem dławiącm.0 (dławienie na odpłwie komor tłoczskowej). W układzie zastosowano dwa zawor podwójnego sgnału.8 i.0 i jeden przełącznik obiegu.7, przez któr podawan jest sgnał do wcofania tłoka z

9 Zachodniopomorski Uniwerstet Technologiczn w Szczecinie Wdział Inżnierii Mechanicznej i Mechatroniki zaworu sterowanego przciskiem.5 (waria Stempel GÓR) lub przciskiem.3 (Stempel GÓR). Układ jest zasilan poprzez zespół przgotowania powietrza 0.. Zawór.0 (Zał./Wł.) umożliwia odcięcie układu od źródła ciśnienia. Przebieg ćwiczenia a) Zrealizować realn układ pneumatczn pozwalając na określenie funkcji logicznch z wkorzstaniem zaworu przełącznika obiegu i zaworu podwójnego sgnału. Uzupełnić tablice prawd badanch obiektów zgodnie z zaobserwowanm stanem. Wpisać rodzaj funkcji logicznej realizowanej przez odpowiedni zawór. Smbol: Smbol: we. (X) we. 4 (Y) w. () we. (X) we. 4 (Y) w. () Funkcja logiczna: Funkcja logiczna: b) Wkorzstując rozdzielacz 3/ sterowan pneumatcznie, ze sprężną powrotną, zrealizować następujące funkcje logiczne: I. II. III. IV. V. 3

10 Zachodniopomorski Uniwerstet Technologiczn w Szczecinie Wdział Inżnierii Mechanicznej i Mechatroniki Uzupełnić oznaczenia na poniższm rsunku wprowadzając smbole,, 3 odpowiednich wejść zaworu 3/. Tam gdzie to konieczne zaznacz smbol źródła zasilania (stałe ) lub odpowietrzenia (stałe 0 ). I. II. III. IV. V. Jeżeli nie ma możliwości zestawienia układu na stanowisku ddaktcznm, przeprowadzić smulacje wkorzstując oprogramowanie na PC. c) Zrealizować na stanowisku oraz oprogramowaniu do smulacji prac układów pneumatcznch dostępnm na PC układ sterowania prasą pneumatczną zgodn ze schematem z rs Przeprowadzić smulację prac, wgenerować diagram prac układu.

11 Zachodniopomorski Uniwerstet Technologiczn w Szczecinie Wdział Inżnierii Mechanicznej i Mechatroniki Książki LITERTUR [] Szenajch W. Napęd i sterowanie pneumatczne, WNT, Warszawa 99. [] Szenajch W. Przrząd uchwt i sterowanie pneumatczne, WNT, Warszawa 983. [3] Niezgoda J., Pomierski W.: Sterowanie pneumatczne ćwiczenia laboratorjne, Wdawnictwo Politechniki Gdańskiej,, Gdańsk 998 [4] Lewandowski D.i inni.: Pneumatka i hdraulika urządzeń mechanicznch - laboratorium. Wdawnictwo Politechniki Łódzkiej, Łódź 999 [5] Węsierski Ł.: Podstaw pneumatki. GH, Kraków, 990 [6] Węsierski, Ł. N.; Rzeczwiste działanie elementów pneumatcznch, Pneumatka; 000 nr 5 0- [7] Świder J., Sterowanie i automatzacja procesów technologicznch i układów mechatronicznch, Wdawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 006 Norm [8] PN - ISO Napęd i sterowania hdrauliczne i pneumatczne -- Smbole graficzne i schemat układów -- Smbole graficzne [9] PN-ISO 9-:998, Napęd i sterowania hdrauliczne i pneumatczne -- Smbole graficzne i schemat układów -- Schemat układów [0] PN-M-7300:99 + Napęd i sterowania hdrauliczne i pneumatczne. Terminologia. [] PN-ISO 944:005 - Napęd i sterowania hdrauliczne i pneumatczne -- Ciśnienia nominalne [] PN-ISO 330:998 - Napęd i sterowania hdrauliczne i pneumatczne -- Średnice clindrów i średnice tłoczsk -- Szereg metrczn [3] PN-ISO 33:998 - Napęd i sterowania hdrauliczne i pneumatczne -- Clindr (siłowniki) -- Ciśnienia nominalne [4] PN-ISO 4393:998 - Napęd i sterowania hdrauliczne i pneumatczne -- Clindr -- Skoki tłoka; szereg podstawow [5] PN-ISO 4397:994 - Napęd i sterowania hdrauliczne i pneumatczne -- Łączniki i części współpracujące -- Średnice nominalne zewnętrzne przewodów sztwnch lub półsztwnch i średnice nominalne wewnętrzne przewodów giętkich [6] PN-M-7300:973 - Napęd i sterowania hdrauliczne i pneumatczne -- Element i zespoł hdrauliczne i pneumatczne -- Ogóln podział i oznaczenie Stron www z okresu [7] Materiał firm FESTO [8] Materiał firm PNEUMT [9] Materiał firm CMOZZI [0] Materiał firm SMC [] Materiał firm IR-COM [] Materiał firm BIBUS MENOS [3] Materiał firm PREM [4] Materiał firm CDWIT [5] Materiał firm MINDMN [6] Napęd i Sterowanie Hdrauliczne i Pneumatczne [7] Materiał firm ir-com [8] Politechnika Krakowska, Insttut Konstrukcji Maszn