Hydrauliczne i Pneumatyczne Układy Automatyki
Prowadzący: Dr inż. Roman Korzeniowski
IMiR rok III Gr.04

Cel ćwiczenia:

Zapoznanie się z podstawowymi elementami wchodzącymi w skład obwodów elektrycznych. Zapoznanie się z budową podstawowych układów elektropneumatycznych, zbudowanie ich modelu oraz określenie ich właściwości eksploatacyjnych. Utrwalenie wiedzy i umiejętności związanych z syntezą techniczną układów elektropneumatycznych.

Przebieg ćwiczenia:

1. Elementarne obwody elektryczne

Pierwsze zadanie to przetestowanie działania układów elektrycznych, wyposażonych w styki normalnie otwarte (NO) i styki normalnie zwarte (NZ). Schematy tych układów przedstawiają się następująco:

Działanie układów jest bardzo proste. W przypadku układu ze stykiem normalnie otwartym (schemat po lewej) w początkowym położeniu prąd nie płynie. Wciśnięcie guzika powoduje zamknięcie obwodu i przepływ prądu. Następuje zapalenie diody kontrolnej.

Układ ze stykiem zamkniętym (schemat po prawej) działa odwrotnie - jest negacją układu ze stykiem otwartym. W początkowym położeniu obwód elektryczny jest zamknięty, następuje przepływ prądu. Naciśnięcie przycisku powoduje otwarcie obwodu. Prąd przestaje płynąć, a dioda kontrolna gaśnie.

2. Sterowanie układem z elektropneumatycznym zaworem monostabilnym

Kolejnym układem, który realizowaliśmy wyposażony jest w elektropneumatyczny zawór monostabilny. Schemat układu i obwód elektryczny przedstawiają się następująco:

W momencie wciśnięcia przycisku następuje ruch siłownika. Długość pracy jest jednak uzależniona od czasu wciśnięcia przycisku. W momencie puszczenia przycisku siłownik wykonuje ruch powrotny. Układ ten nie jest zbyt "wygodny" w pracy. Nie mamy możliwości dokładnej kontroli ruchu siłownika. Dodatkowo w wypadku odłączenia zasilania następuje niekontrolowany ruch siłownika.

3. Sterowanie układem z elektropneumatycznym zaworem bistabilnym

Kolejny układ jest niemalże identyczny jak poprzedni, jednak tym razem przetestujemy elektropneumatyczny zawór bistabilny. Oto jego schemat i obwód elektryczny:

Układ wyposażony jest w dwa przyciski. Wciśnięcie pierwszego powoduje całkowite wysunięcie się siłownika. Ten pozostaje w takiej pozycji aż do momentu wciśnięcia drugiego przycisku - siłownik "chowa się". W przeciwieństwie do poprzedniego układu, tutaj mamy kontrolę nad pracą siłownika. Za pomocą przycisków decydujemy kiedy wysuwa się i wykonuje ruch powrotny. W przypadku wciśnięcia dwóch przycisków jednocześnie siłownik pozostaje w położeniu początkowym.

W przypadku tego układu mamy do czynienia z pracą impulsową - nie gra roli długość sygnału wysyłanego przez przycisk.

4. Obwód sterowania zaworem monostabilnym i przekaźnikiem

Teraz przetestujemy ponownie układ sterowany elektropneumatycznym zaworem monostabilnym, jednak z zastosowaniem przekaźnika. Zbudowany jest on w następujący sposób:

Po wciśnięciu przycisku siłownik wysuwa się z opóźnieniem. Zwolnienie przycisku powoduje powrót tłoka. Po naciśnięciu stycznika układ działa identycznie jak w przypadku przycisku.

5. Obwód sterowania zaworem bistabilnym z przekaźnikiem

Ostatni układ to ponownie układ sterowany zaworem bistabilnym, ale z zastosowaniem przekaźnika. W układzie zastosowano również czujnik indukcyjny. Schemat przedstawia się następująco:

Siłownik zostaje wysunięty do momentu zwolnienia przycisku. W wypadku wysłania krótkiego impulsu przez przycisk siłownik wysuwa się, a następnie powraca, ale dopiero po osiągnięciu skrajnej wartości (maksymalnego wysunięcia). Dzieje się tak dzięki wystąpieniu w układzie czujnika indukcyjnego. Po osiągnięciu wysunięcia maksymalnego na czujniku pojawia się napięcie i za pomocą stycznika (K) zawór zostaje przesterowany, a siłownik powraca.

Jeżeli nie zwolnimy przycisku, siłownik pozostanie w pozycji wysuniętej (równoważące się ciśnienia sterujące nie zmienią położenia zaworu).

Wnioski

Podczas zajęć przetestowaliśmy działanie układów, które sterowane były elektropneumatycznym zaworem mono- oraz bistabilnym.

Korzystniejsze w pracy wydaje się być sterowanie układem z zaworem bistabilnym. Dzięki niemu możemy kontrolować pracę układu ze względu na pracę impulsową. W przypadku zaworu monostabilnego praca układu uzależniona jest od długości wysyłanego przez nas sygnału. Wymaga więc ona ciągłego nadzoru operatora układu.

Następnie przetestowaliśmy te same układy, ale z zastosowaniem przekaźników.

W przypadku monostabilnego przekaźnik stosujemy jako separator różnych standardów napięć (styki przekaźnika mają podwyższoną obciążalność prądową).

W przypadku układu z zastosowaniem elektropneumatycznego zaworu bistabilnego przekaźnik pełni funkcję separatora galwanicznego. Zabieg ten stosuje się ze względów bezpieczeństwa w celu oddzielenia części obwodu znajdującego się na niebezpiecznym dla pozostałej części obwodu lub obsługi potencjale.