МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПРИБОРОСТРОЕНИЯ И ИНФОРМАТИКИ

Кафедра «Мехатроника производственных систем»

Методическое пособие

"Пневматические приводы технологического оборудования"

по курсам

«Электромеханические, гидравлические

и мехатронные системы», «Проектирование систем управления»

Автор: доцент кафедры ИС-4, к.т.н. А.П.Кушнир

Москва 2006

УДК 681.326

Кушнир А.П. "Пневматические приводы технологического оборудования": Учебное пособие. – М.: МГУПИ, 2006.

В пособии излагаются методы синтеза САУ пневматических приводов, основанных на релейно-контактных системах управления. Приведены принципы построения и анализа циклограмм. Рассмотрены устройства ввода и обработки электрических сигналов технологического оборудования.

Учебное пособие предназначено для студентов специальностей 2102 и 0718 при проведении лабораторных работ, выполнении курсовых и дипломных проектов.

Пневматические приводы технологического оборудования

1. Циклические пневмосистемы

На современном производстве многие машины-автоматы, автоматические линии, а также значительная часть вспомогательного оборудования, для которого характерно строгое выполнение заданной последовательности технологических операций (шаговые транспортеры, промышленные манипуляторы, толкатели, кантователи, укладчики и т. д.), оснащены преимущественно циклическими пневматическими САУ.

Работа циклических пневматических систем, по существу, представляет собой последовательную смену фиксированных положений выходных звеньев исполнительных механизмов. При этом их крайние, а при необходимости и промежуточные положения отслеживаются элементами информационной подсистемы. Информация о состоянии исполнительных механизмов либо ведомых ими узлов технологической установки обрабатывается элементами логико-вычислительной подсистемы, на выходе которой формируется управляющий сигнал на выполнение очередного рабочего шага. Под шагом понимают процесс смены одного контролируемого датчиком положения исполнительного механизма на другое.

Число шагов, необходимых для выполнения единичного замкнутого цикла технологических операций, может различаться в зависимости от сложности оборудования. Под замкнутым циклом будем понимать такую последовательность шагов, после выполнения которой система возвращается в исходное (предпусковое) состояние.

Так, один рабочий цикл рассматриваемой далее установки для перемещения коробок (рис. 1.1) состоит из четырех шагов.

Рис. 1.1. Установка для перемещения коробок

По конвейеру в произвольной последовательности и с переменным интервалом движутся коробки двух конфигураций — кубические и овальные. Кубические коробки необходимо перемещать на параллельную ветвь конвейера. Операция перемещения осуществляется посредством двух пневмоцилиндров А и В.

Когда кубическая коробка оказывается на транспортере (смещаемой секции конвейера), оператор кратковременно нажимает на пусковую пневмокнопку. При этом шток первого цилиндра А перемещает секцию с коробкой на уровень параллельной ветви конвейера. Далее цикл выполняется автоматически: шток второго цилиндра В сталкивает коробку с транспортера, после чего штоки обоих пневмоцилиндров возвращаются в исходные позиции — сначала шток первого, а затем и второго цилиндра.

1.1. Формы представления хода технологического процесса

Для наглядного описания хода технологического процесса будем использовать следующую буквенно-цифровую индексацию (табл. 1.1).

Табл. 1.1. Индексация описания хода технологического процесса

Индексация	Элемент
А, B, С, ...	Исполнительные механизмы, например пневмоцилиндры
ao, bo, co, • ••	Путевые выключатели, фиксирующие втянутое положение штоков цилиндров
а1, b1, c1, ...	Путевые выключатели, фиксирующие выдвинутое положение штоков цилиндров
am, bm, cm, ...	Путевые выключатели, фиксирующие промежуточное положение цилиндров штоков
Условное Обозначение	Действие (процесс)
А+, В+, С+, ...	Выдвижение штоков цилиндров А, В, С, ...
А-, В-, С-, ...	Втягивание штоков цилиндров А, В, С, ...

Работу установки для перемещения коробок формально можно описать различными способами. Рассмотрим наиболее часто применяемые из них.

Хронологическая форма записи

При хронологической форме записи рабочий цикл системы представляют в словесной форме (по аналогии с описанием принципа действия), но с разбиением на шаги и указанием исполнительных механизмов, выполняющих каждый шаг, табл. 1.2

Табл. 1.2. Хронологическая форма записи хода технологического процесса

1-й шаг	Выдвижение штока цилиндра А
2-й шаг	Выдвижение штока цилиндра В
3-й шаг	Втягивание штока цилиндра А
4-й шаг	Втягивание штока цилиндра В

Арифметическая форма записи

При арифметической форме записи хода технологического процесса шаги записывают последовательно в одну строку, причем действия исполнительных механизмов поясняют условными обозначениями, указанными в табл. 1.1. Последовательность срабатывания пневмоцилиндров в рассматриваемой задаче (установка для перемещения коробок) будет представлена в виде

А+

В+

А-

В-

В случае, когда какие-либо движения исполнительных механизмов происходят одновременно, арифметическая запись производится в несколько строк таким образом, чтобы обозначения одновременных движений располагались одно под другим:

А+	В+	А-
		В-

Такая запись трактуется как поочередное выдвижение штоков цилиндров А и В (сначала А, затем В) с последующим их одновременным втягиванием.

Табличная форма записи

Последовательное (шаг за шагом) выполнение программы можно представить в виде таблицы, в первом столбце которой указывают номера шагов, а в последующих — соответствующие действия исполнительных механизмов (табл. 1.3). Неподвижное состояние последних на отдельном шаге обозначается звездочкой (*).

Табл. 1.3. Табличная форма записи хода технологического процесса

Номер шага	А	В	С	D
1	+	*	*	*
2	*	+	*	*
3	-	*	+	*
4	*	-	*	+
5	+	*	*	*
6	-	*	-	-

Строка в таблице, соответствующая 6-му шагу, содержит наименьшее число звездочек, следовательно, на 6-ом шаге одновременно работает максимальное количество исполнительных механизмов. Зная диаметры цилиндров, длины их рабочих ходов и скорости движения штоков, можно определить максимальное потребление сжатого воздуха системой. На основании полученных данных можно провести расчеты по выбору подводящих трубопроводов, а при необходимости — также подобрать компрессор требуемой производительности.

Графическая форма записи

Графическая (диаграммная) форма представления состояний и изменения состояний исполнительных механизмов, информационных и управляющих устройств в технологических машинах и производственных установках является наиболее наглядной и применяется чаще других форм записи.

Полная информация о функционировании циклической САУ содержится в функциональной диаграмме, включающей диаграммы перемещений и управления (рис. 1.2).

Диаграммы перемещений отображают в графическом виде состояния исполнительных механизмов — пневмоцилиндров, пневмодвигателей и т. п., а диаграммы управления — состояния информационных и управляющих устройств.

Рис. 1.2. Структура функциональной диаграммы

При использовании диаграммной формы записи обозначения состояний устройств, входящих в систему, заключают в прямоугольник (для каждого шага), причем (поскольку речь идет о дискретных устройствах) изменения этих состояний представляются в диапазоне значений от 0 (устройство выключено — шток цилиндра втянут) до 1 (устройство включено — шток цилиндра выдвинут) (рис. 1.3).

Рис. 1.3. Обозначения состояний устройств при диаграммной форме записи

При изображении последовательности шагов обозначающие их прямоугольники располагают в строку, причем в отдельную для каждого исполнительного механизма. Если описывают совместную работу нескольких механизмов, то записи последовательности их шагов размещают друг под другом. Используя принятые графические символы для отображения шагов, рабочий цикл установки для перемещения коробок (см. выше) можно представить в виде диаграммы (циклограммы), выполненной в координатах «перемещение — шаг», следующим образом (рис. 1.4).