Hydrauliczne i Pneumatyczne Układy Automatyki

Laboratorium 3

Dział:

Elementy i układy elektropneumatyczne

Temat:

Złożone układy sterowania elektropneumatycznego

Cel:

Synteza techniczna elektropneumatycznych układów sterowania z jednym oraz dwoma
siłownikami pneumatycznymi

1 Wprowadzenie

Synteza techniczna elektropneumatycznych kombinacyjnych i sekwencyjnych układów sterowania

wymaga wiedzy z zakresu podstaw działania poszczególnych elementów wchodzących w skład

układu, sposobu oraz zakresu ich stosowania, umiejętności czytania schematów oraz zasad

postępowania podczas ich łączenia. Celem tego laboratorium jest utrwalenie wiedzy i umiejętności

związanych z syntezą techniczną elektropneumatycznych układów kombinacyjnych

i sekwencyjnych na przykładzie prostych sekwencji działania z wykorzystaniem dwóch siłowników

pneumatycznych.

2 Stanowisko laboratoryjne

W ramach laboratorium wykorzystywane będą następujące elementy niezbędne do realizacji

poszczególnych zadań:

1. Listwa zaciskowa LZ-0x, do której wstępnie podłączono krańcówki, zasilacz elektryczny

24V i cewki poszczególnych zaworów elektropneumatycznych (rysunek 2.1),

2. Zasilacz elektryczny 24 V,

3. Krańcówki elektryczne – w zależności od stanowiska mogą to być czujniki indukcyjne lub

przekaźniki sterowane mechanicznie przy pomocy rolki,

4. Dwa elektropneumatyczne zawory 5/2 bistabilne,

5. Jeden elektropneumatyczny zawór 5/2 monostabilny,

6. Dwa przyciski wyposażone każdy w styki normalnie otwarty (NO) i normalnie zamknięty

(NC),

7. Wskaźnik optyczny (żarówkę),

8. W zależności od stanowiska jeden lub dwa przekaźniki.

Każdy z elementów znajdujących się na stanowisku laboratoryjnym posiada swoje unikalne

oznaczenie. Jednym z najważniejszych elementów jest listwa z czterdziestoma zaciskami (rysunek

2.1) do której wstępnie podłączono krańcówki, zasilacz stabilizowany 24 V oraz cewki zaworów

elektropneumatycznych. Pozostałe elementy łączone będą po przeciwnej stronie listwy zaciskowej.

Roman Korzeniowski

Katedra Automatyzacji Procesów

1

Hydrauliczne i Pneumatyczne Układy Automatyki

Laboratorium 3

U

W

A

G

A

Zaciski od x09 do x18 są zwarte ze sobą i podłączone do napięcia 24V zasilacza. Zaciski
od x19 do x28 są zwarte ze sobą i podłączone do masy zasilacza. Zwieranie zacisków
masy i napięcia 24 V może doprowadzić do uszkodzenia zasilacza.

U

W

A

G

A

Przed przystąpieniem do montażu należy się upewnić, że przewód zasilania jest
rozłączony. Montaż oraz zmiana połączeń elektrycznych dozwolona jest tylko i wyłącznie
po uprzednim upewnieniu się, że zasilacz elektryczny oraz źródło sprężonego powietrza
jest wyłączone.

Rys. 2.1. Listwa zaciskowa wraz z połączonymi wstępnie elementami

3 Przebieg ćwiczenia

3.1 Układ sterowania z zaworem bistabilnym i mononstabilnym

Pierwsze zadanie polega na połączeniu układu pneumatycznego z dwoma siłownikami

pneumatycznymi. Pierwszy z nich sterowany jest z wykorzystaniem zaworu bistabilnego natomiast

do sterowania drugiego z nich wykorzystano zawór monostabilny. Schemat z rysunku 3.1 należy

uzupełnić o brakujące symbole graficzne wykorzystanych w układzie elementów takich jak: zawory

do nastawiania prędkości oraz krańcówki. Dodatkowo należy wypełnić pola z oznaczeniami

poszczególnych elementów. Na rysunku 3.3 przedstawiono trzy wersje schematów drabinkowych

realizujących ten sam cyklogram pracy. W zależności od dostępnych elementów wybrać właściwy

schemat i zgodnie z nim zrealizować układ sterowania na stanowisku. Po zmontowaniu układu

włączyć zasilanie i uruchomić, a następnie uzupełnić cyklogram pracy z rysunku 3.3. Określić

charakter pracy siłowników z zaworem bistabilnym i zaworem monostabilnym.

Roman Korzeniowski

Katedra Automatyzacji Procesów

2

X

01

X

02

X

03

X

04

X

05

X

06

X

07

X

08

X

09

X

10

X

11

X

12

X

13

X

14

X

15

X

16

X

17

X

18

X

19

X

20

X

21

X

22

X

23

X

24

X

25

X

26

X

27

X

28

X

29

X

30

X

31

X

32

X

33

X

34

X

35

X

36

X

37

X

38

X

39

X

40

2

4V

0

V

B

K

B

R

B1

B

L

B2

B3

B4

2

4V

0

V

R

D

B

L

Zasilacz

L

Z-

0

x

_Y

1.

1

_Y

1.

2

_Y

2.

1

_Y

2.

2

_Y

3.

1

_Y

4.

1

Hydrauliczne i Pneumatyczne Układy Automatyki

Laboratorium 3

Rys. 3.1. Schemat układu elektropnematycznego. Dodatkowe oznaczenia, które należy nanieść na

schemat w przypadku zastosowania krańcówek w postaci czujników indukcyjnych 1)

lub przekaźników sterowanych mechanicznie 2)

Rys. 3.2. Schematy drabinkowe obwodu elektrycznego sterującego pracą dwóch siłowników z

wykorzystaniem: a) wyłącznie czujników indukcyjnych, b) krańcówek mechanicznych

i czujników indukcyjnych, c) wyłącznie krańcówek mechanicznych

Roman Korzeniowski

Katedra Automatyzacji Procesów

3

_A_

_V6

_V5

_Y_._

_V1

V0

Z1

_A_

_V8

_V7

_V3

_Y_._

_Y_._

_B_._

1)

2)

_B_._

START

_Y1.1

0V

+24V

2

3

_Y3.1

_Y1.2

1

+

_B1.2

START

0V

+24V

1

_Y1.1

0V

+24V

2

3

-

_Y3.1

+

_B3.2

4

5

-

_Y1.2

_B1.2

_B3.2

START

_Y1.1

0V

+24V

2

_Y3.1

1

0V

+24V

_B1.2

+

_B3.2

3

4

-

_Y1.2

+24V

0V

a)

b)

c)

Hydrauliczne i Pneumatyczne Układy Automatyki

Laboratorium 3

Rys. 3.3. Cyklogram pracy układu

3.2 Elektropneumatyczny kombinacyjny układ sterowania z zaworami bistabilnymi

Drugie zadanie polega na realizacji połączeń układu pneumatycznego z dwoma siłownikami

pneumatycznymi oraz kombinacyjnego układu sterowania z zaworami bistabilnymi. Schemat części

pneumatycznej układu przedstawia rysunek 3.4, który należy uzupełnić o brakujące symbole

graficzne wykorzystanych w układzie elementów takich jak: zawory do nastawiania prędkości oraz

krańcówki. Dodatkowo należy wypełnić pola z oznaczeniami poszczególnych elementów.

Rys. 3.4. Schemat układu elektropnematycznego. Dodatkowe oznaczenia, które należy nanieść na

schemat w przypadku zastosowania krańcówek w postaci czujników indukcyjnych 1)

lub przekaźników sterowanych mechanicznie 2)

Roman Korzeniowski

Katedra Automatyzacji Procesów

4

_A1

_V6

_V5

_Y_._

_V1

V0

Z1

_A2

_V8

_V7

_V2

_Y_._

_Y_._

_Y_._

_B_._

1)

2)

_B_._

0

1

2

3

A_

_B _._

A_

_B _._

_B_._

_B_._

Takt

Hydrauliczne i Pneumatyczne Układy Automatyki

Laboratorium 3

Na rysunku 3.5 przedstawiono trzy wersje schematów drabinkowych realizujących ten sam

cyklogram pracy. W zależności od dostępnych elementów wybrać właściwy schemat i zgodnie

z nim zrealizować układ sterowania na stanowisku. Po zmontowaniu układu włączyć zasilanie

i uruchomić, a następnie uzupełnić cyklogram pracy z rysunku 3.6.

Roman Korzeniowski

Katedra Automatyzacji Procesów

5

Rys. 3.5. Schematy drabinkowe obwodu elektrycznego sterującego pracą dwóch siłowników z

wykorzystaniem: a) wyłącznie czujników indukcyjnych, b) krańcówek mechanicznych

i czujników indukcyjnych, c) wyłącznie krańcówek mechanicznych

START

_Y1.1

0V

+24V

2

3

_Y2.1

_Y1.2

1

+

_B1.2

START

0V

+24V

1

_Y1.1

0V

+24V

2

3

-

_Y2.1

+

_B2.2

4

5

-

_Y1.2

_B1.2

_B2.2

START

_Y1.1

0V

+24V

2

_Y2.1

1

0V

+24V

_B1.2

+

_B2.2

3

4

-

_Y1.2

+24V

0V

+

_B1.1

6

7

-

_Y2.2

3

_Y2.2

_B1.1

2

_Y2.2

_B1.1

a)

b)

c)

Rys. 3.6. Cyklogram pracy

0

1

2

3

A_

_B _._

A_

_B _._

_B_._

_B_._

Takt

4

Hydrauliczne i Pneumatyczne Układy Automatyki

Laboratorium 3

3.3 Element pamięci

Realizacja dowolnego układu sekwencyjnego wymaga zastosowania elementu pamięci. Posługując

się przekaźnikiem, pamięć można zrealizować na dwa sposoby. Pierwszy z nich polega na takim

połączeniu przełączników załącz i wyłącz aby dominujące znaczenie posiadał ten pierwszy.

Schemat drabinkowy takiego układu przedstawia rysunek 3.7. Zrealizuj układ połączeń zgodnie

z rysunkiem 3.8. Po uruchomieniu sporządź cyklogram pracy tego układu.

Rys. 3.7. Schemat układu z pamięcią z dominującym sygnałem załączenia

Rys. 3.8. Schemat układu połączeń elektrycznych

Roman Korzeniowski

Katedra Automatyzacji Procesów

6

Zał

K1

0V

+24V

3

Wył

K1

K1

1

2

X

01

X

02

X

03

X

04

X

05

X

06

X

07

X

08

X

09

X

10

X

11

X

12

X

13

X

14

X

15

X

16

X

17

X

18

X

19

X

20

X

21

X

22

X

23

X

24

X

25

X

26

X

27

X

28

X

29

X

30

X

31

X

32

X

33

X

34

X

35

X

36

X

37

X

38

X

39

X

40

2

4V

0V

LZ

-0

x

2

4V

0V

B

R

B

L

Zasilacz

A

1

A

2

11

2

1

1

2

14

24

22

K

1

S

TA

R

T

S

TO

P

+

-

Hydrauliczne i Pneumatyczne Układy Automatyki

Laboratorium 3

Drugi ze sposobów realizacji pamięci z wykorzystaniem przekaźnika polega na takim połączeniu

przełączników załącz i wyłącz aby dominujące znaczenie posiadał ten drugi. Schemat drabinkowy

takiego układu przedstawia rysunek 3.9. Zrealizuj układ połączeń zgodnie z rysunkiem 3.10. Po

uruchomieniu sporządź cyklogram pracy tego układu. Stan pamięci sygnalizowany jest przez

żarówkę.

Rys. 3.9. Schemat układu z pamięcią z dominującym sygnałem wyłączenia

Rys. 3.10. Schemat układu połączeń elektrycznych

Roman Korzeniowski

Katedra Automatyzacji Procesów

7

Zał

K1

0V

+24V

3

Wył

K1

K1

1

2

X

01

X

02

X

03

X

04

X

05

X

06

X

07

X

08

X

09

X

10

X

11

X

12

X

13

X

14

X

15

X

16

X

17

X

18

X

19

X

20

X

21

X

22

X

23

X

24

X

25

X

26

X

27

X

28

X

29

X

30

X

31

X

32

X

33

X

34

X

35

X

36

X

37

X

38

X

39

X

40

2

4V

0V

LZ

-0

x

2

4V

0V

B

R

B

L

Zasilacz

A

1

A

2

11

21

12

14

24

22

K

1

S

T

A

R

T

S

TO

P

-

+

Hydrauliczne i Pneumatyczne Układy Automatyki

Laboratorium 3

3.4 Elektropneumatyczny sekwencyjny

układ sterowania z zaworami

bistabilnymi

Ostatnie zadanie polega na analizie

sekwencyjnego układu sterowania z zaworami

bistabilnymi. Schemat części pneumatycznej

układu jest taki sam jak na rysunku 3.4. Na

rysunku

3.11

przedstawiono schemat

drabinkowy układu sterowania. Przeanalizować

jego działanie i uzupełnić cyklogram pracy

z rysunku

3.12

uwzględniając przepływ

sygnałów sterujących [1]. Ostatni wiersz tabeli

z cyklogramem pracy układu, określa stan

elementu pamięci reprezentowany przez parę

syków 34 przekaźnika 1K. Wskazać które

wiersze schematu drabinkowego realizują

pamięć układu oraz jakie elementy wchodzą

w jego skład. Jaki typ pamięci wykorzystano do

budowy układu? Który z elementów załącza

pamięć a który ją wyłącza?

Roman Korzeniowski

Katedra Automatyzacji Procesów

8

START

0V

+24V

1

_Y1.1

0V

+24V

2

_Y2.1

_K12

_K

b

a

3

_B1.2

5

_Y2.2

_K34

6

_Y1.2

_B2.1

_B2.2

_B1.1

4

_K24

Rys. 3.11. Schemat drabinkowy obwodu

elektrycznego sterującego pracą dwóch

siłowników z wykorzystaniem

krańcówek mechanicznych

Hydrauliczne i Pneumatyczne Układy Automatyki

Laboratorium 3

Rys. 3.12: Cyklogram pracy: 1K34 - para styków 34 przekaźnika 1K;

1 - styki zwarte, 0 - styki rozwarte

Literatura

[1]

Szenajch W.: Napęd i sterowanie pneumatyczne, WNT, Warszawa 2005

Roman Korzeniowski

Katedra Automatyzacji Procesów

9

0

1

2

3

A_

_B _._

A_

_B _._

_B_._

_B_._

Takt

4

1K34

1

0