INSTYTUT KONSTRUKCJI MASZYN
PRACOWNIA
NAP
DÓW HYDRAULICZNYCH
LABORATORIUM
ELEMENTY ROBOTYKI I MECHATRONIKI
Temat: Sterownik PLC - sterowanie
manipulatorami pneumatycznymi
Grupa: ........................ Zespół: .........................
Lp Nazwisko i ImiÄ™ Ocena Data
 2
Wstęp
W dzisiejszych układach przemysłowych niezbędne jest kontrolowanie i sterowanie
procesem technologicznym w bardzo szerokim zakresie. Kontrola poszczególnych etapów
produkcyjnych oraz stanów zachowania się urządzeń i maszyn jest warunkiem uzyskania
produktu o wysokiej jakości, który będzie spełniał wszystkie - często bardzo wysokie -
wymagania. Zastosowanie układów automatyki i sterowania pozwala też na optymalizacje
czasu trwania poszczególnych etapów procesu, minimalizacje kosztów i diagnostykę
programową i sprzętową. W wielu przypadkach do uzyskania pełnej kontroli stosuje się
sterowniki programowalne i systemy elektroniczne na nich oparte. Przykładem zastosowania
tego typów układów w złożonych liniach przemysłowych z wykorzystaniem manipulatorów.
Sterowniki PLC
Sterowniki programowalne PLC (Programmable Logic Controlers) sÄ… to elektroniczne
urządzenia, których zadaniem jest monitorowanie wejść analogowych i cyfrowych,
podejmowanie decyzji wykorzystując dane z wejść i algorytm wprowadzony przez
użytkownika (rysunek 1). Sterowniki te za pomocą układów wyjściowych przesyłają sygnały
sterujące i informacyjne do pozostałych elementów układu sterowania procesem. Pierwsze
sterowniki pojawiły się w latach siedemdziesiątych dwudziestego wieku i powoli zastępowały
układy oparte na stycznikach i przekaz
nikach. Sterowniki programowalne nazywane są też
niekiedy sekwencyjnymi, ponieważ do niedawna ich algorytm związany był tylko z pewnymi
sekwencjami poleceń wykonywanych okresowo. Sekwencje takie polegały na wykonywaniu
następujących po sobie kroków pracy według założonego algorytmu. Oprócz funkcji
klasycznego sterowania sekwencyjnego sterowniki programowalne mogą pełnić funkcję
w złożonych układach regulacji, automatyki zabezpieczeniowej, blokadach i sygnalizacji.
Mogą pracować jako samodzielne urządzenia realizujące ściśle określone zadania lub element
składowy większego systemu automatyki, przy zastosowaniu sieci komunikacyjnych
i urządzeń komputerowych.
Rys. 1. Rodzina sterowników GLOFA firmy LG
 3
Budowa i zasada działania
Sterowniki programowalne różnych producentów różnią się między sobą w znaczny
sposób, jednak w większość posiadają pewne wspólne cechy. W budowie zewnętrznej
sterownika programowalnego PLC (rysunek 2) można wyróżnić następujące elementy:
- dwustanowe moduły wejść i wyjść,
- analogowe moduły wejść i wyjść,
- jednostkÄ™ centralnÄ… CPU,
- zasilacz,
- kasetę rozszerzeń z miejscami na moduły,
- obwody licznika impulsów,
- moduł pozycjonowania osi,
- moduły komunikacyjne obsługujące standartowe protokoły przesyłania danych.
Rys. 2. Budowa PLC na przykładzie sterownika modułowego
Sygnały wejściowe, przychodzące ze zewnętrznych urządzeń, są przetwarzane
na sygnały zrozumiałe dla CPU. W bloku decyzyjnym - na podstawie otrzymanych wartości
z obwodów wejściowych i zadanego algorytmu działania - obliczane są wartości sygnałów,
które powinny pojawić się na wyjściu sterownika. Cykliczne wykonywanie obliczeń oraz
jednorazowa aktualizacja stanów wyjściowych sterownia zapobiega powstawaniu zjawiska
hazardu.
W pamięci sterownika znajdują zapisane przez użytkownika instrukcje. Jednostka
centralna pobiera poszczególne instrukcje i wykonuje operacje na danych znajdujących się
w pamięci i akumulatorze. Gdy zakończy się ciąg operacji algorytmu zostają aktualizowane
wartości na modułach wyjściowych. Sytuacja ta powtarza się i nazywana jest cyklem
sterownika.
Można powiedzieć w uproszczeniu, że sterownik jest urządzeniem, który za pomocą
zadanych funkcji i instrukcji podaje stany wyjść w zależności od stanów układów
wejściowych.
W module wyjściowym, sygnały przetwarzane są na cyfrowe i analogowe zrozumiałe
dla urządzeń zewnętrznych. W wielu zastosowaniach sterowniki programowalne zaopatrzone
są w pulpit operatorski, który umożliwia płynną kontrolę oraz zmianę nastaw użytych
w instrukcjach sterownika. Dzięki wykorzystaniu urządzeń do transmisji danych (np. sieć
Ethernet) możliwe jest przesyłanie informacji o procesie i zmiany parametrów kontrolnych
na znaczne odległości.
 4
Podział sterowników PLC
Wyróżnia się różne sposoby podziału sterowników. Generalnie można wyróżnić trzy
grupy sterowników:
1. Sterowniki małe  max 100 DI/DO (DI, ang. Discrete Input = wejścia dyskretne,
dwustanowe; DO, ang. Discrete Output = wyjścia dyskretne, dwustanowe);
przeznaczone do obsługi pojedynczej maszyny lub niewielkich węzłów
technologicznych
2. Sterowniki średnie  od 100 do 500 DI/DO; przeznaczone do obsługi pojedynczego
węzła technologicznego, prostej linii produkcyjnej, itp..
3. Sterowniki duże  od 500 do 3000 DI/DO; przeznaczone do obsługi całej linii
produkcyjnej, fragmentu zakładu zawierającego kilka węzłów technologicznych itp..
Często są one wykorzystywane jako sterowniki nadrzędne w sieci sterowników średnich
i małych.
Należy pamiętać, że ciągły rozwój tego typu technologii mogą zmienić liczbę DI/DO
wchodzących do poszczególnej grupy.
Ze względu na budowę (rysunek 3) PLC wyróżnia się dwie grupy sterowników:
1. Sterowniki kompaktowe  charakteryzują się jedną zwartą budową, w której zawarte są
wszystkie elementy z brakiem możliwości ich przekonfigurowania,
2. Sterowniki modułowe  charakteryzują się tym, że występuje jedna płyta rozszerzeń
z miejscami na moduły, które można dobrać według potrzeb projektanta.
Rys. 3. Kompaktowa i modułowa sterownika PLC
Ze względu na rodzaj sygnałów wejściowych i wyjściowych wyróżnia się: prądowe,
napięciowe i mieszane (prądowo-napięciowe).
Przy projektantów systemów przemysłowych z wykorzystaniem sterowników PLC
należy wziąć pod uwagę m.in.:
- liczbę elementów systemu, które mają być wykorzystanych do bezpiecznego
i skutecznego sterowania,
- rodzaj i liczbę sygnałów,
- ilość układów czasowych i licznikowych
- środowisko pracy oraz odległość pomiędzy elementem a układem sterowania.
 5
Cechy sterowników PLC
Do zalet sterowników programowalnych można zaliczyć: szybkie reakcje na zmiany
wielkości charakterystycznych procesu, stosunkowo prosty montaż i możliwość zmian
w sterowaniu bez potrzeby uzupełniana osprzętu i okablowania. Zastosowanie sterowników
PLC ogranicza do minimum kontakt obsługi z niebezpiecznymi dla zdrowia i życia
czynnikami oraz ogranicza konieczność pracy w warunkach szkodliwych. Duże znaczenie
wykorzystania sterowników w układach sterowania automatycznego, ma wyręczanie ludzi
w czynnościach wielokrotnie powtarzających się. Pozwala to jednocześnie na poprawę
jakości otrzymywanych produktów.
Sterowniki PLC są chętnie stosowane, ponieważ istniej możliwość programowania ich
w języku schematów drabinkowych, który jest podobny do stosowanych schematów
przekaz
nikowo - stycznikowych. W ten sposób - stosunkowo niewielkim kosztem - można
modernizować i ulepszać starsze układy sterowania. W programowaniu mogą być
wykorzystywane wielokrotnie zbiory instrukcji, które uwzględniają warunki przemysłowe,
w jakich przebiega proces. Użytkownicy korzystający z tego samego języka programowania
mogą tworzyć biblioteki oraz wymieniać się blokami funkcji i instrukcji. Ponad to łatwość
w przesyłaniu danych i komunikacja z komputerem pozwala na wykorzystanie coraz
to bardziej złożonych metod sterowania i kontroli, nawet w silnie zanieczyszczonym
otoczeniu. Zastosowanie standartowych protokołów transmisji pozwala na połączenie:
- urządzeń typu HMI (Human Machine Interface) jak panele sterownicze, komputery,
wyświetlacze itp.,
- przekształtnikowych układów sterowania,
- urządzeń pomiarowych.
Sterowniki można też stosować w układach wymagających częstych aktualizacji,
dzięki dołączaniu kolejnych dodatkowych modułów, które pozwalają na kontrolę obwodów
wejściowych i wyjściowych. Poza tym posiadają one wiele innych możliwości diagnostyki
w czasie rzeczywistym.
Cykl PLC
Sterowniki programowalne większości producentów pracują w systemie cyklicznym
(rysunek 4). Po włączeniu sterownika do obwodu zasilającego, odczytywane są dane
i program z pamięci trwałej, np. EEPROM. Użycie tego typu pamięci jest niezbędne
do zachowywania danych, które nie mogą być utracone po wyłączeniu zasilania. Jeden cykl
programowy obejmuje następujące kroki:
- odczytanie stanu wejść i przetworzenie go na wartości zrozumiałe dla sterownika,
- umieszenie w pamięci obrazu stanu procesu,
- wykonanie programu przez mikroprocesor (procesory te są najczęściej od 8 do 32
bitowe w zależności od wymaganej prędkości i złożoności obliczeń),
- podanie odpowiednich stanów wyjść,
- wykonanie czynności systemowych związanych z obsługą procesu i kontrolą stanu,
 6
Rys. 4. Uproszczony schemat przesyłu informacji w układzie PLC-proces
W czasie trwania jednego cyklu w tle mogą być wykonywane inne dodatkowe
czynności związane z komunikacją, generacją impulsów zegarowych lub przerwaniami
programu wynikającymi z czynności zewnętrznych. Cykliczne wykonywanie instrukcji
w sterowniku PLC i odwoływanie się tylko do stanu wejść i wyjść powoduje, że sterownik
jest niewrażliwy na stany dynamiczne, które mogą występować przy bezpośrednim
odczycie. Wadą takiego rozwiązania jest ponadto stosunkowo długi czas reakcji na zmianę
stanu wejść. Maksymalne opóz
nienie, jakie może wystąpić, jest równe dwukrotności czasu
trwania pojedynczego cyklu. Eliminacje wpływu opóz
nienia można realizować na poziomie
programowania, gdzie instrukcje odwołują się nie do obrazu stanu, ale do rzeczywistej
wartości na wejściu. Opóz
nienie eliminuje się także poprzez wykorzystanie przerwań, które
w dowolnej chwili pozwalają na skok do podprogramu i odczyt sygnałów wejściowych.
Przy stosowaniu tego rodzaju rozwiązań należy pamiętać, żeby nie stosować wewnętrznych
pętli programowych, które odwołują się do zmian stanu na wejściu, ponieważ obraz stanu
pozostanie niezmienny do chwili zakończenia cyklu. Ponieważ wyjścia sterownika
sÄ… niezmienne w czasie trwania programu, w przypadku wielokrotnego obliczania jednego
z parametrów, zostanie wyprowadzony tylko stan ostatni. Charakterystyczną cechą jest
także quasi-równoległość, ponieważ procesor wykonuje obliczenia w ściśle zachowanej
kolejności i niemożliwe jest sterownie równoległe wieloma urządzeniami.
Rys. 5. Budowa wewnętrzna sterownika PLC
 7
Układy wejść i wyjść PLC
Wejścia cyfrowe
Wejścia cyfrowe - zwane także wejściami dyskretnymi - mogą znajdować się tylko
w dwóch stanach: w stanie włączonym ON i stanie wyłączonym OFF (rysunek 6). Poziom
napięć w obu stanach jest ściśle określony przez producenta sterownika. Do wejść cyfrowych
można zaliczyć różnego rodzaju czujniki dwustanowe, przyciski, wyłączniki krańcowe itp.
Stan załączenia odpowiada stanowi wysokiemu lub logicznej jedynce, natomiast stan
wyłączenia charakteryzuje stan niski lub logiczne zero. W chwili zmiany położenia przycisku
zmienia się napięcie na wejściu sterownika i stan ten zostaje zapamiętany w momencie
odczytu w poczÄ…tkowej fazie cyklu pracy.
Rys. 6. Wyłączenie i załączenie w module wejściowym PLC
Wejścia analogowe
Innem typem wejść sterownika są wejścia analogowe. Do zacisków tego wejścia
doprowadzany jest sygnał ciągły, który może być wykorzystany do pomiary napięcia lub
prądu. Wartości graniczne wielkości mierzonej powinna być tak dobrane, aby nie uszkodzić
elektronicznych układów wejściowych. Z reguły producent zaopatruje układy
w zabezpieczenia prądowe i napięciowe. Elementami przyłączonymi do wejść analogowych
są często układy mierzące wartości wielkości nieelektrycznych takich jak temperatura,
poziom płynu itp. Uzyskany sygnał jest przetwarzany w przetwornikach analogowo -
cyfrowych, a następnie zapamiętywany w formie liczby w systemie szesnastkowym.
Wyjścia cyfrowe
Wyjścia cyfrowe (dyskretne) podobnie jak wejścia cyfrowe mogą znajdować się
w dwóch stanach: wysokim i niskim. Do typowych elementów przyłączanych do tych
obwodów są cewki przekaz
ników lub elementów wykonawczy, lampki sygnalizacyjne itp.
Zmiana stanów wyjść dyskretnych (oraz również analogowych) następuje w końcowej fazie
cyklu sterownika po wykonaniu obliczeń
 8
Wyjścia analogowe
Na wyjściu analogowym sterownika pojawia się sygnał, który może być zmieniany
w sposób ciągły. Wartość tego sygnału, obliczona wcześniej w jednostce liczącej, jest
zamieniana z postaci cyfrowej przez przetwornik cyfrowo - analogowy. Elementami
łączonymi do tego typy wyjść są wskaz
niki wychyłowe, zewnętrzne układy sterowania
i układy monitorujące w sposób ciągły.
Programowanie PLC
Programowanie sterowników PLC polega na określeniu i modernizacji listy instrukcji,
które powinna wykonywać w kolejnych krokach jednostka centralna. Kod z
ródłowy
wprowadzony jest do pamięci sterownika poprzez podłączony komputer lub programator
(rysunek 7). Instrukcje wprowadzane są w języku programowania danego sterownika
(większość sterowników posiada swój własny, unikatowy język programowania), a następnie
kompilowane na kod wewnętrzny sterownika. Kod ten jest interpretowany w czasie kolejnego
cyklu pracy, a kolejność wykonywania instrukcji zachowywane jest w liczniku instrukcji.
Zmiana sekwencji wybierania instrukcji lub wywoływania podprogramów może spowodować
czasowe odejście od kolejności zawartej w liczniku. Program sterownika przechowywany jest
w pamięci EEPROM lub innej pamięci, której zawartości nie traci się po odłączeniu zasilania.
W pamięci, oprócz danych i programu użytkownika, znajduje się oprogramowanie
wprowadzone na etapie produkcji odpowiedzialne za obsługę urządzeń i komunikacje
z urzÄ…dzeniem programujÄ…cym.
Określenie i transmisja instrukcji i danych odbywa się za pomocą oprogramowania
dostarczonego przez producenta. W chwili dzisiejszej można zauważyć, że większość
produktów bazuje na jednym (najbardziej popularnym systemie operacyjnym dla PC).
Wymagania stawiane sterownikom i urządzeniom peryferyjnym są ściśle określone
w normach IEC i dotyczą: narzędzi i oprogramowania, wyposażenia testującego oraz
interfejsów komunikacyjnych.
Rys. 7. Połączeni komputera PC ze sterownikiem PLC
Języki programowania
W zależności od rodzaju, sterownik można programować tak, aby wykonywał ściśle
określone instrukcje. Języki programowania są w zasadzie różne dla urządzeń różnych
producentów. Wraz ze sterownikami, producent powinien zaopatrzyć użytkownika
w niezbędne oprogramowanie lub specjalne programatory, które pozwolą na swobodne
 9
programowanie. Wśród wszystkich typów i rodzajów języków programowania sterowników
można wyróżnić pewne charakterystyczne grupy:
1. tekstowe:
- język listy instrukcji IL (Instruction List)
- język strukturalny ST (Structured Text)
2. graficzne:
- język schematów drabinkowych LD (Ladder Diagram)
- język schematów blokowych FBD (Function Block Diagram)
- graf sekwencji SFC (Sequential Function Chart)
Programowanie za pomocą listy instrukcji polega na wpisywaniu kolejnych kroków,
które powinien wykonać sterownik. Można wyróżnić dwa typy instrukcji:
- instrukcje warunkowe - oparte w głównej mierze na funkcjach logicznych,
- instrukcje, które wykona sterownik po spełnieniu określonych warunków.
Każda z instrukcji powinna składać się z kodu instrukcji i argumentu. Programowanie
sterownika za pomocą znaków alfa-numerycznych, jest cechą języków strukturalnych. Język
strukturalny pozwala na tworzenie własnych bloków funkcyjnych. Wśród instrukcji języka
ST można wyróżnić: operacje na bitach, instrukcje arytmetyczne i logiczne na słowach,
obiektach zmiennoprzecinkowych i tablicach, instrukcje zarzÄ…dzajÄ…ce czasem, instrukcje
sterujÄ…ce, kontrola transmisji danych oraz instrukcje specjalne.
W języku schematów drabinkowych do opisu sterownia wykorzystywane są
komponenty w postaci schematu liniowego. Programowanie polega na graficznym
rozmieszczeniu modeli reprezentujących poszczególne elementy układu i zdefiniowaniu
zależności między nimi.
W języku FBD możliwe jest tworzenie własnych bloków funkcyjnych dostosowanych
do stawianych wymagań. Utworzone bloki mogą być stosowane wielokrotnie w programie
(np. przy powtarzaniu pewnej sekwencji). Ponadto bloki utworzone przez jednego
użytkownika mogą być stosowane przez innych w jednej lub wielu aplikacjach. Stosowanie
bloków funkcjonalnych znacznie poprawia przejrzystość programu i upraszcza tworzenie
nowych programów.
Graf sekwencji pozwala na zdefiniowanie sytuacji występujących w czasie sterowania,
odwzorowanie działania sekwencyjnego układu systemu sterującego za pomocą prostych
symboli graficznych. W trakcie tworzenia programu wykorzystywane sÄ… tzw. makrodefinicje,
które umożliwiają wielokrotne zagnieżdżenie programu.
Układy sterowania
Przy użyciu sterowników programowalnych można realizować złożone układy
napędowe (rysunek 8). Typowy sterownik ma jednak ograniczoną liczbę wejść i wyjść oraz
określony zakres wykonywanych instrukcji. W praktyce niezbędne jest użycie wielu
sygnałów wejściowych i wyjściowych. Konstrukcja większości sterowników PLC pozwala
na rozszerzenie ich możliwości poprzez zastosowanie dodatkowych modułów lub
komunikacji z innymi sterownikami. Przesyłanie rozkazów i danych pomiędzy
poszczególnymi elementami układu sterowania może odbywać się poprzez wspólną
magistralę lub urządzenie nadrzędne zarządzające (Master). Mamy wtedy do czynienia
z sterowaniem rozproszonym (możliwość umiejscowienia sterownika w bezpośredniej
bliskości urządzenia sterowanego) lub sterowaniem centralnym (jedna jednostka centralna
wysyła i pobiera dane do poszczególnych sterowników).
 10
Miejsce, w którym znajduje się sterownik powinno być dobrane do odpowiednich
warunków środowiskowych (temperatura pracy, wilgotność, wstrząsy i wibracje, zakłócenia
elektromagnetyczne). W celu zabezpieczenia montuje siÄ™ sterowniki i urzÄ…dzenia pomocnicze
w pulpitach sterowniczych. Przekazywanie danych i sygnałów sterujących odbywa się za
pośrednictwem kabli i przewodów. Kable energetyczne i sterowania powinny być
prowadzone równolegle do siebie w odległości nie mniejszej niż 10 cm, dla transmisji
sygnałów analogowych zaleca się zachowanie odległości 30 cm. Konieczne jest także
stosowanie przewodów i kabli ekranowanych w celu eliminacji wpływów zewnętrznych pól
elektromagnetycznych na wielkości przesyłane.
Producenci sterowników PLC
Do największych producentów programowalnych sterowników należą:
- ABB
- Allen Bradley
- GE-Fanuc
- Hitachi
- Mitsubishi
- Matsushita
- Omron
- Schneider Electric
- Siemens
- Unitronics
 11
Rys. 8. Przykład sieci połączeń PLC z elementami wykonawczymi
 12
Stanowisko manipulatorów pneumatycznych
Układ składa się z dwóch manipulatorów pneumatycznych zamocowanych
na wspólnej podstawie (rys.9). Pierwszy z nich posiada moduły realizujące ruchy regionalne:
obrotowy (²) i liniowy (z) oraz chwytak (Ä…1). Drugi zbudowany jest z dwóch modułów
realizujÄ…cych ruch liniowy (x i y) i chwytaka (Ä…2).
y x
Ä…1
z
Ä…2
²
Rys.9. Schemat kinematyczny oraz widok manipulatorów
Zakres ruchów każdego z modułów zależna jest od ich lokalizacji względem siebie.
Maksymalny zasięg ruchu poszczególnych modułów może być zmieniany poprzez elementy.
Dodatkowo elementy napędowe mają nastawny skok roboczy za pomocą zderzaków. Dobór
tych parametrów zależny jest od położenia transportowanych przedmiotów oraz zadania
stawianego manipulatorom. Prędkość poszczególnych modułów manipulatorów i podajnika
regulowana jest za pomocą zaworów dławiących. Powietrze potrzebne do zasilania układu
podawane jest ze sprężarki (ciśnienie maksymalne pmax = 0,6MPa) z zespołem przygotowania
powietrza. Elementami sterującymi kierunkiem przepływu powietrza są rozdzielacze
pneumatyczne sterowane elektromagnetycznie. Cewki elektromagnetyczne umieszczone
na wyspie zaworowej współpracują z elektrycznym układem sterowania, którego głównymi
elementami są sterownik PLC oraz wyłączniki krańcowe umieszczone na odpowiednich
modułach manipulatora. Dzięki zastosowaniu sterownika PLC oba manipulatory można
w dowolny sposób zaprogramować. Dodatkowo istnieje możliwość komunikowania się
ze środowiskiem zewnętrznym poprzez komputer osobisty. W układzie zastosowano czujniki
detekcji obecności przedmiotów, co pozwala manipulatorom na decydowanie o kolejności
ruchów podczas ich wspólnej pracy.
Układ pneumatyczny
Schemat pneumatyczny manipulatorów przedstawiono na rysunku 10. Oba
manipulatory sterowane są w ten sam sposób. Symbolem X oznaczono numer manipulatora
(1 lub 2). Poszczególne elementy układu zostały opisane w tabeli 1. Układ jest gotowy do
pracy w chwili, gdy sprężarka (1) naładuje zbiornik powietrza do odpowiedniej wartości
ciśnienia. Sprężone powietrze doprowadzone jest do bloku rozdzielaczy poprzez zespół
przygotowania powietrza (2) zawierający filtr z odwadniaczem, reduktor ciśnienia i manometr.
Blok rozdzielaczy, dla każdego z dwóch manipulatorów składa się z siedmiu rozdzielaczy
trzydrogowych dwupołożeniowych (X3  X9). Ich włączenie jest zależne od podania napięcia
na odpowiednią cewkę elektromagnetyczną. Należy tutaj zwrócić uwagę, że pierwszy
z rozdzielaczy (X3) pełni funkcje odcięcia dopływu sprężonego powietrza do pozostałych
sześciu rozdzielaczy.
 13
MX1 MX2 CX3
X10 X11 X12 X13 X14
X4 X5 X6 X7 X8 X9
X3
Wyspa zaworowa
2
1
do drugiego manipulatora
Rys.10. Schemat układu pneumatycznego dla jednego z manipulatorów
Załączenie rozdzielaczy (X4  X9) pozwala na odpowiedni ruch poszczególnych
siłowników. Moduł 1 (MX1) i moduł 2 (MX2) działają w ten sam sposób. Włączenie
rozdzielacza (odpowiednio X4/X6) powoduje ruch tłoka w cylindrze (MX1/MX2). Prędkość
ruchu tłoków regulowana jest za pomocą zaworów dławiących (X11/X13). Powietrze
odprowadzane ze strony tłoczyskowej siłownika przepływa przez znajdujący się w położeniu
neutralnym rozdzielacz (X5/X7). Ruch powrotny siłowników realizowany jest przy
włączonym rozdzielaczu (X5/X7) a znajdującym się w położeniu neutralnym rozdzielaczu
(X4/X6). W inny sposób realizowane jest sterowanie siłownika chwytaka (CX3). Włączenie
rozdzielacza (X8) doprowadza sprężone powietrze do cylindra, co powoduje wysunięcie
tłoczyska i zamknięcie chwytaka. Sprężone powietrze utrzymywane jest w komorze roboczej
siłownika dzięki zastosowanemu zaworowi zwrotnemu (X14) aż do momentu przesterowania
rozdzielacza (X9). Wówczas po odprowadzeniu sprężonego powietrza następuje otwarcie
chwytaka pod wpływem działania siły sprężyny.
Tabela 1. Elementy pneumatycznego układu napędu i sterowania
Nr Nazwa elementu
1 Sprężarka
2 Układ przygotowania powietrza
X3 Rozdzielacz trzydrogowy dwupołożeniowy
X4 Rozdzielacz trzydrogowy dwupołożeniowy
X5 Rozdzielacz trzydrogowy dwupołożeniowy
X6 Rozdzielacz trzydrogowy dwupołożeniowy
X7 Rozdzielacz trzydrogowy dwupołożeniowy
X8 Rozdzielacz trzydrogowy dwupołożeniowy
X9 Rozdzielacz trzydrogowy dwupołożeniowy
X10 Zawór dławiąco  zwrotny nastawialny
X11 Zawór dławiąco  zwrotny nastawialny
X12 Zawór dławiąco  zwrotny nastawialny
X13 Zawór dławiąco  zwrotny nastawialny
X14 Zawór zwrotny obciążony
MX1 Cylinder dwustronnego działania z tłoczyskiem jednostronnym
MX2 Cylinder dwustronnego działania z tłoczyskiem jednostronnym
CX3 Cylinder jednostronnego działania z powrotem tłoka pod działaniem
sprężyny
 14
Układ sterowania
Schemat ideowy układu sterowania manipulatorami pokazano na rysunku 11. Układ
składa się z dwóch manipulatorów pneumatycznych i sterownika GLOFA GM6 firmy LG
Industrial Systems, który został umieszczony obok panelu sterowania.
MANIPULATOR1 MANIPULATOR2
Panel
Krańcówki Krańcówki
sterowania
Siłownik Siłownik
PLC
Zawór Zawór
elektropneumatyczny elektropneumatyczny
UKA
AD
STEROWANIA
Rys.11. Uproszczony schemat układu sterowania
Układ sterowania realizowany jest przez sterownik PLC, który programowano
wykorzystujÄ…c oprogramowanie GMWIN zainstalowane na komputerze osobistym
pracującym w środowisku graficznym Windows. Do komunikacji między komputerem
i sterownikiem wykorzystano połączenie szeregowe zgodne z protokołem RS232. Sterownik
odczytuje stany z elementów automatyki (przyciski z panelu operatorskiego, wyłączniki
krańcowe), które doprowadzone są do odpowiedniego zacisku w module sygnałów
wejściowych. Następnie, zgodnie z programem sterującym umieszczonym w sterowniku,
sygnały te zostają przetworzone, czego efektem jest odpowiednie ustawienie stanów dla
danego zacisku w module sygnałów wyjściowych. Do zacisków tych podłączone są cewki
rozdzielaczy pneumatycznych sterujących pracą siłowników. Połączenie sygnałów
wejściowych i wyjściowych z elementami układu pokazano na rysunku 12.
 15
PANEL STEROWANIA
WYA
.
ON/OFF AWARIA PRACA
AWARII
DI
DQ
K11 K13 K21 K24
K15 K26
K23
K12 K14 K22 K25
116 117 K16 K27
216 217
118 218
M 11 M 12 C 13 M 21 M 22 C 23
111 113 211 213
115 215
110 112 210 212
114 214
14 16 18 24 26 28
15 17 19 25 27 29
13 23
M1 M2
2
1
Rys.12. Schemat połączeń sygnałów I/O do sterownika PLC
I1
I2
I3
I4
I11
I12
I13
I14
I15
I16
I17
I18
I19
I20
I21
I22
I23
Q1
Q2
Q3
Q4
Q5
Q6
Q7
Q8
Q9
Q10
Q11
Q12
Q13
Q14
 16
Wymagania do sprawozdania:
1. Sprawozdanie powinno zawierać
a. schemat i krótki opis układu pneumatycznego
b. schemat i krótki opis układu sterowania
c. zasadę działania sterownika PLC
d. własne wnioski z obserwacji stanowiska
2. Nie należy do sprawozdania dołączać kserowanych i skanowanych materiałów,
3. Nie będą przyjmowane sprawozdania będące wielokrotnym wydrukiem tego samego
pliku,
4. Oszczędzać papier  optymalnie dobierać wielkość rysunków.