Lbortorium nr 11 Temt: Elementy elektropneumtycznych ukłdów sterowni 1. Cel ćwiczeni: Opnownie umiejętności identyfikcji elementów elektropneumtycznych n podstwie osprzętu FESTO Didctic. W dużej ilości przypdków w zkresie urządzeń wykonwczych stosowne są elementy pneumtyczne, jednk brdzo często ich skuteczne dziłnie uzleżnione jest od możliwości użyci elementów elektrycznych i elektronicznych, tkich jk m.in. zsilcze elektryczne, czujniki zbliżeniowe, przekźniki, urządzeni do łączeni sygnłów elektrycznych, zwory elektropneumtyczne, przetworniki pneumoelektryczne i łączniki krńcowe. 2. Elementy elektropneumtyki wyposżeni stnowisk 2.1 Zsilcz elektryczny Elementy elektropneumtyki wymgją zsilni elektrycznego. W tym celu stnowisk wyposżone są w trnsformtorowe zsilcze elektryczne, redukujące przemienne npięcie sieciowe (AC) 230V, n stłe npięcie (DC) o wrtości 24V. Zsilcz wyposżony jest w podświetlny włącznik zsilni elektrycznego z wskzujący jego dziłnie, trzy zciski elektryczne: 24V DC, OV, uziemienie. 2.2 Czujniki zbliżeniowe W przeciwieństwie do wyłączników krńcowych, w przypdku czujników zbliżeniowych złączenie nstępuje bezdotykowo Dzięki temu czujniki zbliżeniowe chrkteryzują się dużą trwłością i niezwodnością dziłni. Rozróżni się: indukcyjne czujniki zbliżeniowe, pojemnościowe czujniki zbliżeniowe, optyczne czujniki zbliżeniowe, Stn dziłni urządzeni sygnlizuje diod świecąc LED (light - emitting diode). Połączeni elektryczne cechuje zmiennobiegunow ochron diody LED i obwodu elektrycznego.
2.2.1 Indukcyjny czujnik zbliżeniowy Indukcyjny czujnik zbliżeniowy (rys. 1) skłd się z elektronicznego ukłdu rezonnsowego, przerzutnik orz wzmcnicz. Przy podniu npięci n przyłącz obwód rezonnsowy wytwrz wysokoczęstotliwościowe, zmienne pole mgnetyczne, które emitowne jest przez powierzchnię czynną czujnik. Urządzenie wykryw obecność przedmiotów przewodzących prąd - poprzez pomir indukcyjności. W przypdku omwinego czujnik jego mksymln odległość złączni wynosi 4 mm. Z pomocą czujników indukcyjnych możn wykrywć wszystkie mteriły będące dobrymi przewodnikmi elektrycznymi (obok metli również np. grfit). Rys.1 Indukcyjny czujnik zbliżeniowy FESTO SIE-M18x1-PS-K=LED: ) widok indukcyjnego czujnik zbliżeniowego,b) symbol indukcyjnego czujnik zbliżeniowego 2.2.3 Pojemnościowy czujnik zbliżeniowy Pojemnościowy czujnik zbliżeniowy (rys. 2) zbudowny jest z kondenstor i opornik elektrycznego, tworzących wspólnie obwód rezonnsowy typu RC, jk też ukłdu elektronicznego, mierzącego drgni w obwodzie elektrycznym. Między ktywną i msową elektrodą kondenstor wytwrzne jest pole elektrosttyczne. N powierzchni czynnej czujnik wytwrz się pole rozproszone. Urządzenie wykryw obecność przedmiotów przewodzących prąd - poprzez pomir pojemności. W omwinym przypdku czujnik mksymln odległość złączni wynosi 4 mm. Czujniki pojemnościowe regują nie tylko n mteriły o dużej przewodności elektrycznej (np. metle), le tkże n wszystkie izoltory o dużym współczynniku dielektrycznym, np. tworzyw sztuczne, szkło, cermikę, ciecze czy drewno. Rys. 2 Pojemnościowy czujnik zbliżeniowy FESTO SCE-M18-PS-K=LED: ) widok pojemnościowego czujnik zbliżeniowego, b) symbol pojemnościowego czujnik zbliżeniowego
2.2.4. Optyczny czujnik zbliżeniowy W optycznych czujnikch zbliżeniowych (rys. 3) do wykrywni obiektów wykorzystywne są zjwisk optyczne i elektroniczne. W tym celu używne jest świtło czerwone lub podczerwone. Szczególnie niezwodnymi źródłmi świtł czerwonego i podczerwonego są diody świecące (LED). Urządzenie reguje n sygnł świetlny i wysył impuls elektryczny. W omwinym przypdku czujnik przedził odległość złączni wynosi 0-100 mm. Optyczne czujniki zbliżeniowe są młe, trwłe i dją się łtwo regulowć. Jko elementy odbiorcze stosowne są fotodiody lub fototrnzystory. Rys. 3. Optyczny czujnik zbliżeniowy FESTO SOE-RT/L M18-PS-K=LED: ) widok optycznego czujnik zbliżeniowego, b) symbol optycznego czujnik zbliżeniowego 2.3 Zestwy przekźników elektrycznych Z pomocą przekźników możn zrelizowć kompletną część wyjściową ukłdu terowni elektropneumtycznego. Sterownie przekźnikowe było wcześniej powszechnie stosowne. Wiele z tych ukłdów sterowni dził do dzisij. Obecnie w miejsce przekźnikowych ukłdów sterowni stosuje się corz powszechniej swobodnie progrmowlne sterowniki logiczne PLC. Jednk również w nowoczesnych ukłdch sterowni wykorzystywne są przekźniki, np. w wyłącznikch bezpieczeństw.
2.3.1 Przekźniki zwykle Główne zlety przekźnikowych ukłdów sterowni (rys. 4) to ich przejrzyst budow i brdzo czyteln zsd dziłni. Przekźnik skłd się z rdzeni, sprężyny, cewki, kotwicy i styku ruchomego. Rys. 4. Zestw przekźnikowy: ) widok zestwu przekźników, b) symbol przekźnik Przyłożenie npięci do cewki elektromgnesu przekźnik powoduje powstnie pol elektromgnetycznego. Wskutek tego ruchom kotwic, znjdując się w przekźniku, zostje przyciągnięt do rdzeni cewki. Kotwic dził n styki przekźnik, które zleżnie od ich położeni są otwierne lub zmykne. W momencie przerwni przepływu prądu przez cewkę sprężyn powoduje powrót kotwicy do pozycji wyjściowej. Urządzenie zwier trzy przekźniki orz dwie szyny przyłączjące npięcie. N rys. 5 przedstwiono widok i opis przedniej płyty zestwu przekźników. b d e f c Rys. 5. Widok zestwu przekźników: ) gnizdo zsilni zestwu przekźników 24 V DC, b) diod sygnlizując dziłnie przekźnik, c) gnizdo zsilni zestwu przekźników 0 V, d) gnizdo wejści, styku normlnie zmkniętego, e) gnizdo wejści styku normlnie otwrtego, f) gnizdo wyjści styku
2.3.2 Przekźniki czsowe Przekźniki czsowe (rys. 6) dzieli się n przekźniki ze zwłocznym złączniem i ze zwłocznym zwlniniem. W przypdku przekźników ze zwłocznym złączniem (symbol b) kotwic przekźnik przyciągn jest z opóźnieniem (zleżnie od ustwieni czsu opóźnieni) o pewien przedził czsu; zwolnienie nstępuje bezzwłocznie. W przypdku przekźników ze zwłocznym zwolnieniem (symbol c) dzieje się odwrotnie. c) Rys.6 Zestw przekźników czsowych: ) widok zestwu przekźników czsowych, b) symbol przekźnik czsowego ze zwłocznym złączniem, c) symbol przekźnik czsowego ze zwłocznym zwlniniem Zestw przekźników czsowych zwier gnizd, umożliwijące zstosownie elementu w elektropneumtycznych ukłdch sterowni orz dw regulowne potencjometry do płynnej zminy czsów złączeni/rozłączeni przekźnik. N rys. 7 przedstwiono widok i opis przedniej płyty zestwu przekźników czsowych. b g c f h e d Rys. 7. Widok zestwu przekźników czsowych: ) gnizdo zsilni zestwu przekźników czsowych 24 V DC, b) diod sygnlizując dziłnie przekźnik czsowego ze zwłocznym złączniem, c) gnizdo wejści styku normlnie otwrtego, d) diod sygnlizując dziłnie przekźnik czsowego ze zwłocznym zwlniniem, e) gnizdo zsilni zestwu przekźników czsowych 0 V, f) gnizdo wejści styku normlnie zmkniętego, g) potencjometry do regulcji opóźnieni czsowego, h) gnizd wyjści styków
2.4 Urządzenie do łączeni sygnłów wejściowych Urządzenie do łączeni sygnłów wejściowych zwier podświetlne przełączniki ukłdu sterowni, dwie diody świecące, sygnlizujące zmknięcie obwodu, orz dwie szyny przełączjące npięcie (rys.8). Rys. 8 Urządzenie do łączeni sygnłów wejściowych: ) widok urządzeni do łączeni sygnłów wejściowych, b) symbole urządzeni do łączeni sygnłów wejściowych Styki znjdujące się w urządzeniu przyjmują dw stny: normlnie otwrty i normlnie zmknięty. Obydw te stny są sterowne dwom przyciskmi i jednym przełącznikiem. N rys. 9 przedstwiono widok i opis przedniej płyty urządzeni do łączeni sygnłów wejściowych, zwier ono gnizd przyłączeniowe orz przełącznik i dw przyciski. d f c g b e h Rys. 9 Urządzenie do łączeni sygnłów wejściowych: ) gnizdo zsilni urządzeni do łączeni sygnłów wejściowych 24 V DC, b) przełącznik zwierjący styki, c) gnizdo wejści styku normlnie otwrtego, d) przyciski zwierjące styki, e) gnizdo wyjści styku, f) gnizdo wejści styku normlnie zmkniętego, g) przyłącze wskźnik połączeń, h) gnizdo zsilni urządzeni do łączeni sygnłów wejściowych 0 V
2.5 Wskźnik połączeń Wskźnik połączeń jest urządzeniem zwierjącym dw rodzje sygnlizcji wskzujących n zmknięte połączenie w obwodzie elektrycznym. Wskźnik połączeń może dziłć jko: sygnliztor kustyczny, wskźnik świetlny. c) Rys. 10 Wskźnik połączeń ) widok wskźniku połączeń, b) symbol wskźnik świetlnego, c) symbol sygnliztor kustycznego Zestw wskźników połączeń zwier gnizd umożliwijące zstosownie elementu w elektropneumtycznych ukłdch sterowni, wskźniki świetlne i sygnliztor kustyczny. N rys.11 przedstwiono widok i opis przedniej płyty zestwu wskźników połączeń. b d e c Rys. 11. Widok wskźnik połączeń: ) gnizdo zsilni zestwu wskźników połączeń 24 V DC, b) gnizd do podłączeni sygnliztor kustycznego, c) gnizdo zsilni zestwu wskźników połączeń 0 V, d) wskźnik świetlny, e) gnizd do podłączeni wskźnik świetlnego
2.6. Elektryczny łącznik krńcowy Elektryczny łącznik krńcowy to element zwierjący styk, który może dziłć jko normlnie zmknięty lub normlnie otwrty. Rys. 12 Elektryczny łącznik krńcowy: ) widok elektrycznego łącznik krńcowego, b) symbol elektrycznego łącznik krńcowego Jeśli dźwigni łącznik krńcowego jest nciśnięt poprzez np. końcówkę siłownik, wówczs uruchminy jest mikrowłącznik. Obwód jest wtedy zmknięty lub otwrty. Łącznik krńcowy może być włączony do obwodu jko normlnie otwrty, normlnie zmknięty lub jko styk przełączjący. 2.7 Przetwornik pneumoelektryczny Przetwornik pneumoelektryczny (rys. 13) może dziłć jko: włącznik ciśnieni, włącznik podciśnieni, włącznik dziłjący n zsdzie różnicy ciśnień. Rys. 13 Przetwornik pneumoelektryczny: ) widok przetwornik pneumoelektrycznego, b) symbol przetwornik pneumoelektrycznego Dziłnie przetwornik pneumoelektrycznego opier się n bdniu wielkości ciśnieni. Po osiągnięciu ustwionej wrtości ciśnieni nstępuje zwrcie styku nleżącego do części elektrycznej przetwornik i przesterownie obwodu elektrycznego. Generuje sygnł elektryczny w postci 0-1, jest sygnł brk sygnłu ( nie występuje ciągł zmin wrtości
sygnłu elektrycznego w zleżności od zminy wrtości ciśnieni jk to m miejsce np. w przetwornikch nlogowo ciśnieniowych). 2.8 Indukcyjny łącznik zbliżeniowy Indukcyjny łącznik zbliżeniowy(rys.14) skłd się z czujnik, zestwu montżowego i przewodu. Łącznik wysył sygnł, kiedy wykryw pole mgnetyczne powstłe w wyniku pojwieni się tłok (z mgnesem) siłownik w obszrze dziłni czujnik. Stn przełącznik sygnlizuje diod świecąc (LED). Rys. 14 Widok indukcyjnego łącznik zbliżeniowego 3. Przebieg ćwiczeni 1. Zpoznć się z rozmieszczeniem elementów elektropneumtyki n stnowiskch 2. Dokonć podłączeń elektrycznych sprwdzjąc dziłnie wszystkich opisnych i instrukcji ukłdów elektrycznych 3. Dokonć sprwdzeni dziłni przetwornik pneumoelektrycznego z uwzględnieniem różnicy ciśnień n wejścich do przetwornik 4. UWAGA: Przed podłączeniem (lub rozłączeniem) przewodów do elementów upewnij się, że zwory w dopływie powietrz są zmknięte, że nie m ciśnieni w przewodch orz że ciśnienie jest odłączone. Ustw regultor ciśnieni n 4 tm!!! W celu zbezpieczeni prwidłowego montowni zworów w ukłdch pneumtycznych poszczególne przyłącz ozncz się dużymi litermi lub numermi: A, B, C, przyłącz robocze 2, 4, 6, P. przyłącze zsiljące powietrz 1 R, S, T, przyłącze odpowietrzjące 3, 5, 7, Z, Y, X, przyłącz sterujące 12, 14, 16, L przyłącze odprowdzjące 9