Politechnika Białostocka

Wydział Mechaniczny

Instrukcja do zajęć laboratoryjnych

Temat

ćwiczenia

:

Realizacja pneumatycznych układów

sterowania sekwencyjnego

Numer ćwiczenia: 5

Laboratorium z przedmiotu:

Napędy płynowe

Kod:

Opracował: mgr inż. Tomasz Huścio

mgr inż. Tomasz Kuźmierowski

Białystok 2004

Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z budową i działaniem pneumatycznych układów

sterowania sekwencyjnego oraz opanowanie opracowywania cyklogramów pracy układów

pneumatycznych.

Zakres ćwiczenia:

1. Zapoznanie się z budową i zasadą działania poszczególnych elementów pneumatycznych

wykorzystywanych do budowy układów napędu i sterowania pneumatycznego będących

przedmiotem ćwiczenia.

2. Wykonanie połączeń i praktyczne sprawdzenie poprawności działania pneumatycznych

układów sterowania zamieszczonych w instrukcji.

3. Opracowanie schematów pneumatycznych układów sterowania dla podanych zadań.

4. Wykonanie połączeń i praktyczne sprawdzenie poprawności działania pneumatycznych

układów sterowania dla samodzielnie opracowanych schematów.

5. Sporządzenie sprawozdania z ćwiczenia.

6. Wykonanie sprawozdania z ćwiczenia.

Sprawozdanie powinno zawierać:

1.

Imiona, nazwiska, kierunek i rok studiów członków zespołu.

2. Temat

ćwiczenia.

3. Datę wykonania ćwiczenia.
4. Treść zadania.
5.

Schematy pneumatycznych układów sterowania dla podanych zadań kontrolnych.

6.

Opis działania + cyklogram pracy samodzielnie opracowanych schematów,

7.

Uwagi i spostrzeżenia.

Wymagania BHP pracy przy stanowiskach z tablicami montażowymi

Nie przekraczać wartości ciśnienia zasilającego

MPa

p

z

6

,

0

4

,

0

÷

=

.

Zabronione jest jakiekolwiek manipulowanie pokrętłem zaworu redukcyjnego

umiejscowionego w zespole przygotowania powietrza.

W przypadku samoczynnego odłączenia przewodu z gniazda dowolnego elementu układu

należy natychmiast odłączyć dopływ sprężonego powietrza do układu.

1. Wprowadzenie

Do sterowania różnych urządzeń technologicznych stosowane są często układy

pneumatyczne zapewniające ściśle określoną kolejność (sekwencję) działania siłowników.

W odniesieniu do przyrządów i uchwytów obróbkowych, które na ogół są wyposażone

w kilka siłowników pneumatycznych, kolejność działania może dotyczyć takich czynności

jak:

- podawanie

przedmiotu,

- mocowanie

przedmiotu,

- dosunięcie przedmiotu do narzędzia,

- ruch roboczy narzędzia,

- wycofanie

narzędzia,

- odmocowanie

przedmiotu,

- wycofanie

podajnika.

Wymienione czynności, składające się na cykl pracy, mogą przebiegać :

- półautomatycznie (sterowanie półautomatyczne) – każdy cykl pracy jest inicjowany

przyciskiem START,

- automatycznie

(sterowanie automatyczne) – cykl pracy jest powtarzany samoczynnie.

Przy realizacji układów sterowania sekwencyjnego niezbędne jest zastosowanie

czujników sygnalizujących:

położenie – wyłączniki drogowe (krańcówki),

czas – przekaźniki czasowe,

siłę (ewentualnie ciśnienie w siłowniku) – przekaźniki ciśnienia.

Wymienione elementy wprowadzają do układu sterowania tzw. sygnały wejściowe.

Wyróżnia się zatem następujące odmiany pneumatycznego sterowania sekwencyjnego:

- sterowanie

zależne od drogi,

- sterowanie

zależne od czasu,

- sterowanie

zależne od wartości ciśnienia.

W celu obrazowego opisu działania złożonych układów sterowania sekwencyjnego

sporządza się cyklogram pracy. Cyklogram pracy układu pneumatycznego przedstawia ruchy

elementów wykonawczych (siłowników) w kolejnych taktach (krokach), na które jest

podzielony cykl pracy. Na rysunku 1 przedstawiono przykładowy cyklogram pracy dwóch

siłowników pneumatycznych (1.0 i 2.0).

Rys. 1. Cyklogram pracy dwóch siłowników pneumatycznych

Cykl pracy na przedstawionym cyklogramie składa się z trzech taktów (t1, t2, t3). Określone

odcinki współrzędnej czasu nie odpowiadają rzeczywistym czasom działania elementów

wykonawczych. Pogrubione, poziome linie oznaczają stany stabilne siłowników, zaś linie

pochyłe ruch (wysuw, cofnięcie) siłowników. Cyklogram może być uzupełniony o oznaczenia

elementów sterowania (np. 1.2, 1.4, 2.2, 2.3) w celu łatwiejszego odczytania, jakie sygnały

wejściowe podawane z wyłączników drogowych lub przycisków powodują ruch w kolejnym

takcie.

2. Układy sterowania półautomatycznego

A. Sterowanie w zależności od drogi

Rys. 2. Układ sterowania pośredniego siłownika

dwustronnego działania z wykorzystaniem
wyłącznika drogowego

cyklogram pracy

Przedstawiony na rysunku 2 schemat układu zbudowany jest

z: 1.0 – siłownika dwustronnego działania; 1.1 – bistabilnego

zaworu głównego (zawór rozdzielający pięciodrogowy

dwupołożeniowy sterowany obustronnie pneumatycznie

strumieniem napełniającym); 1.2 – zaworu rozdzielającego

trójdrogowego dwupołożeniowego ze sprężyną, sterowanego

ręcznie przyciskiem; 1.3 – wyłącznika drogowego (zawór

rozdzielający trójdrogowy dwupołożeniowy sterowany

mechanicznie dźwignią z rolką).

Krótkotrwałe wciśnięcie przycisku zaworu rozdzielającego

(1.2) powoduje przesterowanie zaworu głównego (1.1)

i przepływ powietrza z bloku zasilania (0.1) do komory

siłownika (1.0). Wzrost ciśnienia w komorze siłownika

powoduje wysuw tłoczyska siłownika. Ruch powrotny

tłoczyska siłownika następuje automatycznie po osiągnięciu

krańcowego położenia, w którym następuje przesterowanie

zaworu głównego (1.1) sygnałem z łącznika drogowego (1.3).

B. Sterowanie w zależności od czasu i drogi

Rys. 3. Układ sterowania pośredniego siłownika

dwustronnego działania z wykorzystaniem
elementu czasowego

Przedstawiony na rysunku 3 schemat układu zbudowany jest

z: 1.0 – siłownika dwustronnego działania; 1.1 –

bistabilnego zaworu głównego (zawór rozdzielający

pięciodrogowy dwupołożeniowy sterowany obustronnie

pneumatycznie strumieniem napełniającym); 1.2 – zaworu

rozdzielającego trójdrogowego dwupołożeniowego ze

sprężyną, sterowanego ręcznie przyciskiem; 1.3 –

wyłącznika drogowego (zawór rozdzielający trójdrogowy

dwupołożeniowy sterowany mechanicznie dźwignią

z rolką); 1.5 – elementu czasowego (zawór dławiąco-

zwrotnego jednokierunkowego współpracujący z zaworem

rozdzielającym trójdrogowym dwupołożeniowym

sterowanym pneumatycznie strumieniem napełniającym)

Krótkotrwałe wciśnięcie przycisku zaworu rozdzielającego

(

)

d j

i

ł

(

)

cyklogram pracy

(1.2) powoduje przesterowanie zaworu głównego (1.1)

i przepływ powietrza z bloku zasilania (0.1) do komory

siłownika (1.0). Wzrost ciśnienia w komorze siłownika

powoduje wysuw tłoczyska siłownika. Po osiągnięciu przez

tłoczysko siłownika krańcowego położenia kontrolowanego

przez wyłącznik drogowy (1.3) upływa określony czas

∆t

nastawiany pokrętłem zaworu dławiącego elementu

czasowego (1.5), po czym następuje przesterowanie

głównego zaworu rozdzielającego (1.1) i ruch powrotny

tłoczyska siłownika.

C. Sterowanie w zależności od ciśnienia

Rys. 4. Układ sterowania pośredniego siłownika

dwustronnego działania z wykorzystaniem zaworu
progowego

Przedstawiony na rysunku 4 schemat układu zbudowany

jest z: 1.0 – siłownika dwustronnego działania; 1.1 –

bistabilnego zaworu głównego (zawór rozdzielający

pięciodrogowy dwupołożeniowy sterowany obustronnie

pneumatycznie strumieniem napełniającym); 1.2 –

zaworu rozdzielającego trójdrogowego

dwupołożeniowego ze sprężyną, sterowanego ręcznie

przyciskiem; 1.3 – zaworu progowego z zaworem

rozdzielającym trójdrogowym dwupołożeniowym ze

sprężyną sterowanym pneumatycznie strumieniem

napełniającym.

Krótkotrwałe wciśnięcie przycisku zaworu

rozdzielającego (1.2) powoduje przesterowanie zaworu

głównego (1.1) i przepływ powietrza z bloku zasilania

(0.1) do komory siłownika (1.0). Wzrost ciśnienia

w komorze siłownika powoduje wysuw tłoczyska siłownika i przesłanie sygnału sterującego na zawór progowy (1.3).

Po osiągnięciu ciśnienia zadanego nastawianego pokrętłem zaworu progowego (1.3), następuje przesterowanie zaworu

rozdzielającego (1.3) współpracującego z zaworem progowym, po czym przesterowanie głównego zaworu

rozdzielającego (1.1) i ruch powrotny tłoczyska siłownika.

3. Układy sterowania automatycznego

Rys. 5. Układ realizujący ruch oscylacyjny tłoczyska

siłownika dwustronnego działania

cyklogram pracy

Przedstawiony na rysunku 5 schemat układu zbudowany jest

z: 1.0 - siłownika dwustronnego działania; 1.1 – bistabilnego

zaworu głównego (zawór rozdzielający pięciodrogowy

dwupołożeniowy sterowany obustronnie pneumatycznie

strumieniem napełniającym); 1.3 – wyłącznika drogowego

(zawór rozdzielający trójdrogowy dwupołożeniowy sterowany

mechanicznie dźwignią z rolką, normalnie zamknięty); 1.4 –

wyłącznika drogowego (zawór rozdzielający trójdrogowy

dwupołożeniowy sterowany mechanicznie dźwignią z rolką,

normalnie otwarty; 1.2 – zaworu rozdzielającego

trójdrogowego dwupołożeniowego ze sprężyną, sterowanego

ręcznie przyciskiem;

Krótkotrwałe wciśnięcie przycisku zaworu rozdzielającego

(1.2) powoduje na przemian wysuw i powrót tłoczyska

siłownika (1.0). Zatrzymanie tłoczyska siłownika następuje

po ponownym wciśnięciu przycisku zaworu rozdzielającego

(1.2).

Przedstawiony na rysunku 5 układ zapewnia ruch oscylacyjny tłoczyska siłownika bez

jednoznacznego położenia tłoczyska po zatrzymaniu. Usytuowanie zaworu rozdzielającego

trójdrogowego dwupołożeniowego ze sprężyną, sterowanego ręcznie przyciskiem (1.2) na

przewodzie zasilającym przełącznik drogowy 1.4 spowoduje, że tłoczysko siłownika po

wyłączeniu zatrzyma się w pozycji wsuniętej.

4. Zadania do wykonania

Zad.1. Powolny wysuw tłoczyska siłownika dwustronnego działania następuje po wciśnięciu

przycisku zaworu rozdzielającego trójdrogowego dwupołożeniowego. Automatyczny

szybki powrót tłoczyska siłownika następuje po osiągnięciu położenia krańcowego.

Narysuj schemat układu, oznacz wszystkie elementy. Narysuj cyklogram pracy układu

sterowania.

Zad.2. Szybki wysuw tłoczyska siłownika dwustronnego działania następuje po wciśnięciu

jednego lub obu przycisków zaworów rozdzielających trójdrogowych

dwupołożeniowych (1.2), (1.4). Automatyczny powolny powrót tłoczyska siłownika

następuje po osiągnięciu położenia krańcowego. Narysuj schemat układu, oznacz

wszystkie elementy. Narysuj cyklogram pracy układu sterowania.

Zad.3. Opracować układ sterowania realizujący ruch oscylacyjny tłoczyska siłownika

dwustronnego działania, ustalający położenie krańcowe. Narysuj schemat układu,

oznacz wszystkie elementy. Narysuj cyklogram pracy układu sterowania.

Zad.4. Narysuj schemat układu realizującego ruch tłoczysk siłowników według cyklogramu

z rysunku 6. Oznacz wszystkie elementy.

Rys. 6. Cyklogram pracy dwóch siłowników pneumatycznych