pneumatic (Методичка - Пневматические приводы технологического оборудования)

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТПРИБОРОСТРОЕНИЯ И ИНФОРМАТИКИКафедра «Мехатроника производственных систем»Методическое пособие"Пневматические приводы технологическогооборудования"по курсам«Электромеханические, гидравлическиеи мехатронные системы», «Проектирование системуправления»Автор: доцент кафедры ИС-4, к.т.н. А.П.КушнирМосква 20062УДК 681.326КушнирА.П."Пневматическиеприводытехнологическогооборудования": Учебное пособие. – М.: МГУПИ, 2006.В пособии излагаются методы синтеза САУ пневматических приводов,основанных на релейно-контактных системах управления. Приведеныпринципы построения и анализа циклограмм.

Рассмотрены устройстваввода и обработки электрических сигналов технологическогооборудования.Учебное пособие предназначено для студентов специальностей 2102и 0718 при проведении лабораторных работ, выполнении курсовых идипломных проектов.3Пневматические приводы технологического оборудования1. Циклические пневмосистемыНасовременномпроизводствемногиемашины-автоматы,автоматические линии, а также значительная часть вспомогательногооборудования, для которого характерно строгое выполнение заданнойпоследовательноститехнологическихопераций(шаговыетранспортеры,промышленныеманипуляторы,толкатели,кантователи, укладчики и т. д.), оснащены преимущественноциклическими пневматическими САУ.Работациклических пневматических систем,посуществу,представляет собой последовательную смену фиксированныхположений выходных звеньев исполнительных механизмов.

При этомих крайние, а при необходимости и промежуточные положенияотслеживаютсяэлементамиинформационнойподсистемы.Информация о состоянии исполнительных механизмов либо ведомыхими узлов технологической установки обрабатывается элементамилогико-вычислительной подсистемы, на выходе которой формируетсяуправляющий сигнал на выполнение очередного рабочего шага. Подшагом понимают процесс смены одного контролируемого датчикомположения исполнительного механизма на другое.Число шагов, необходимых для выполнения единичного замкнутогоцикла технологических операций, может различаться в зависимости отсложности оборудования. Под замкнутым циклом будем пониматьтакую последовательность шагов, после выполнения которой системавозвращается в исходное (предпусковое) состояние.Так, один рабочий цикл рассматриваемой далее установки дляперемещения коробок (рис.

1.1) состоит из четырех шагов.Рис. 1.1. Установка для перемещения коробок4По конвейеру в произвольной последовательности и с переменныминтервалом движутся коробки двух конфигураций — кубические иовальные. Кубические коробки необходимо перемещать напараллельнуюветвьконвейера.Операцияперемещенияосуществляется посредством двух пневмоцилиндров А и В.Когда кубическая коробка оказывается на транспортере (смещаемойсекции конвейера), оператор кратковременно нажимает на пусковуюпневмокнопку. При этом шток первого цилиндра А перемещает секциюс коробкой на уровень параллельной ветви конвейера.

Далее циклвыполняется автоматически: шток второго цилиндра В сталкиваеткоробку с транспортера, после чего штоки обоих пневмоцилиндроввозвращаются в исходные позиции — сначала шток первого, а затем ивторого цилиндра.1.1. Формы представления хода технологического процессаДля наглядного описания хода технологического процесса будемиспользовать следующую буквенно-цифровую индексацию (табл. 1.1).Табл. 1.1. Индексация описания хода технологического процессаИндексацияЭлементА, B, С, ...Исполнительные механизмы, напримерпневмоцилиндрыao, bo, co, • ••Путевые выключатели, фиксирующие втянутоеположение штоков цилиндрова1, b1, c1, ...Путевые выключатели, фиксирующие выдвинутоеположение штоков цилиндровam, bm, cm, ...Путевые выключатели, фиксирующиепромежуточное положение цилиндров штоковУсловноеОбозначениеДействие (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 можноописать различными способами. Рассмотрим наиболее частоприменяемые из них.5Хронологическая форма записиПри хронологической форме записи рабочий цикл системыпредставляют в словесной форме (по аналогии с описанием принципадействия), но с разбиением на шаги и указанием исполнительныхмеханизмов, выполняющих каждый шаг, табл. 1.2Табл.

1.2. Хронологическая форма записи ходатехнологического процесса1-й шагВыдвижение штока цилиндра А2-й шагВыдвижение штока цилиндра В3-й шагВтягивание штока цилиндра А4-й шагВтягивание штока цилиндра ВАрифметическая форма записиПри арифметической форме записи хода технологического процессашаги записывают последовательно в одну строку, причем действияисполнительных механизмов поясняют условными обозначениями,указанными в табл. 1.1. Последовательность срабатыванияпневмоцилиндров в рассматриваемой задаче (установка дляперемещения коробок) будет представлена в видеА+В+А-В-В случае, когда какие-либо движения исполнительных механизмовпроисходят одновременно, арифметическая запись производится внесколько строк таким образом, чтобы обозначения одновременныхдвижений располагались одно под другим:А+В+АВ-Такая запись трактуется как поочередное выдвижение штоковцилиндров А и В (сначала А, затем В) с последующим иходновременным втягиванием.6Табличная форма записиПоследовательное (шаг за шагом) выполнение программы можнопредставить в виде таблицы, в первом столбце которой указываютномера шагов, а в последующих — соответствующие действияисполнительных механизмов (табл.

1.3). Неподвижное состояниепоследних на отдельном шаге обозначается звездочкой (*).Табл. 1.3. Табличная форма записи хода технологического процессаНомер шагаАВСD1+***2*+**3-*+*4*-*+5+***6-*--Строка в таблице, соответствующая 6-му шагу, содержит наименьшеечисло звездочек, следовательно, на 6-ом шаге одновременноработает максимальное количество исполнительных механизмов.Зная диаметры цилиндров, длины их рабочих ходов и скоростидвижения штоков, можно определить максимальное потреблениесжатого воздуха системой. На основании полученных данных можнопровести расчеты по выбору подводящих трубопроводов, а принеобходимости — также подобрать компрессор требуемойпроизводительности.Графическая форма записиГрафическая (диаграммная) форма представления состояний иизменения состояний исполнительных механизмов, информационныхи управляющих устройств в технологических машинах ипроизводственных установках является наиболее наглядной иприменяется чаще других форм записи.Полная информация о функционировании циклической САУсодержится в функциональной диаграмме, включающей диаграммыперемещений и управления (рис.

1.2).Диаграммы перемещений отображают в графическом виде состоянияисполнительных механизмов — пневмоцилиндров, пневмодвигателейи т. п., а диаграммы управления — состояния информационных иуправляющих устройств.7ФФууннккццииооннааллььннааяя ддииааггррааммммааДДииааггррааммммаа ппееррееммеещщееннииййДДииааггррааммммаа ууппррааввллеенниияяДДииааггррааммммаа««ппееррееммеещщееннииее--шшаагг»»ДДииааггррааммммаа««ппееррееммеещщееннииее--ввррееммяя»»Рис.

1.2. Структура функциональной диаграммыПри использовании диаграммной формы записи обозначениясостояний устройств, входящих в систему, заключают в прямоугольник(для каждого шага), причем (поскольку речь идет о дискретныхустройствах) изменения этих состояний представляются в диапазонезначений 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 формезаписиПри изображении последовательности шагов обозначающие ихпрямоугольники располагают в строку, причем в отдельную длякаждого исполнительного механизма. Если описывают совместнуюработу нескольких механизмов, то записи последовательности ихшагов размещают друг под другом. Используя принятые графическиесимволы для отображения шагов, рабочий цикл установки дляперемещения коробок (см.

выше) можно представить в видедиаграммы(циклограммы),выполненнойвкоординатах«перемещение — шаг», следующим образом (рис. 1.4).8101Пневмоцилиндр А01Пневмоцилиндр В0Шаг121Шаг232Шаг3Ya=A+43Шаг4Ya=A-a05=14=0a1a1a0Yb=B+b0Yb=Bb1b1b0Рис. 1.4. Диаграмма «перемещение — шаг» установки дляперемещения коробокНа диаграмме слева от каждой графической строки проставляютиндекс устройства, изменение состояний которого она отображает(пневмоцилиндры А и В).В правой части могут быть указаны индексы путевых выключателей,отслеживающихсоответствующиесостоянияисполнительныхмеханизмов а0, а1, b0, b1.В области над верхней графической строкой диаграммы проставляютпоследовательную нумерацию состояний устройств пневмосистемыперед каждым из шагов и после него (в нашем случае от 0 до 4).После окончания полного рабочего цикла, чему соответствуетсостояние с номером 4, система возвращается в исходное состояние сномером 0.В установках с непрерывным циклом (в которых очередной рабочийцикл начинается автоматически, а не по команде оператора) исходноесостояние обозначается цифрой 1, а не 0, и запись 5=1 означает,соответственно, момент окончания последнего шага цикла.На диаграмме управления изображается зависимость состоянийуправляющих и информационных (сигнальных) устройств от шагаработы системы (рис.