Układ sterowania elektropneumatycznego z wykorzystaniem sterownika PLC

Czym jest układ elektropneumatyczny?

W niniejszym artykule pokażemy, jak skonstruować układ sterowania stanowiący połączenie pneumatyki i elektrotechniki, czyli układ sterowania elektropneumatycznego, wykorzystujący sterownik PLC. Pokażemy schemat elektryczny i pneumatyczny tego układu, podpowiemy jak połączyć ze sobą jego poszczególne elementy.

Układ elektropneumatyczny to rodzaj układu sterowania, który wykorzystuje sprężone powietrze (pneumatykę) i sygnały elektryczne do przetwarzania sygnałów sterujących i realizacji określonych zadań. W układzie elektropneumatycznym sygnały elektryczne są przetwarzane na energię sprężonego powietrza, zasilającą siłowniki pneumatyczne, zawory, czujniki i inne elementy układu. Elementy pneumatyczne są zazwyczaj połączone ze sobą przewodami pneumatycznymi (zobacz kategorię produktów).

Układy elektropneumatyczne są szeroko stosowane w przemyśle i automatyce, gdzie są używane do sterowania maszynami i urządzeniami. Znajdują zastosowanie w robotach przemysłowych oraz w liniach technologicznych i produkcyjnych. Układy elektropneumatyczne są łatwe w obsłudze oraz bezpieczne i niezawodne.

Dobór elementów pneumatycznych

Dobór elementów pneumatycznych do układu jest kluczowy dla zapewnienia właściwej i efektywnej pracy systemu pneumatycznego. Wszystkie elementy powinny być dobrane tak, aby zapewnić odpowiednie parametry techniczne, takie jak ciśnienie robocze, przepływ powietrza, szybkość działania i żywotność.

Dobór elementów pneumatycznych do układu zależy przede wszystkim od poniższych czynników:

• Rodzaj energii – źródłem energii elementów pneumatycznych jest sprężone powietrze, dlatego muszą być dobrze dopasowane do ciśnienia powietrza dostarczanego przez układ źródłowy.
• Zapotrzebowanie na energię – elementy pneumatyczne pobierają różne ilości energii w zależności od zastosowania, dlatego dobór elementów powinien być dostosowany do zapotrzebowania energetycznego układu.
• Rodzaj sterowania – elementy pneumatyczne mogą być sterowane ręcznie lub automatycznie. W przypadku sterowania automatycznego dobór elementów musi uwzględniać konieczność podłączenia ich do sterownika.
• Przesyłanie energii – elementy pneumatyczne przesyłają energię w postaci sprężonego powietrza, więc dobór elementów powinien uwzględniać ciśnienie i ilość powietrza potrzebną do napędu systemu.
• Zawartość energii – komponenty pneumatyki zwykle kumulują niewielką energię, co oznacza, że są one stosunkowo bezpieczne w użyciu. Jednak podczas montażu i demontażu, należy zachować ostrożność, aby nie dopuścić do nieszczelności układu.
• Zwartość konstrukcji – elementy pneumatyki muszą być dostosowane do konstrukcji, do której są montowane, zarówno pod względem gabarytów, jak i wytrzymałości.
• Naprawialność i wielokrotność montażu – elementy pneumatyczne powinny być łatwe w naprawie i wymianie, a także powinny być dostępne w razie potrzeby wielokrotnego montażu.
• Dopasowanie elementów – dobór elementów pneumatycznych powinien uwzględniać ich wzajemne dopasowanie, aby zapewnić prawidłowe działanie układu.

Montaż układów pneumatycznych i elektrycznych

Montaż układów pneumatycznych i elektrycznych układu sterowania to proces łączenia poszczególnych komponentów w sposób umożliwiający poprawne działanie całego systemu. Przed przystąpieniem do montażu należy przygotować schemat instalacji i listę materiałów potrzebnych do wykonania montażu.

Montaż układów pneumatycznych polega na łączeniu poszczególnych elementów za pomocą przewodów i złączek pneumatycznych. W przypadku układu sterowania pneumatycznego konieczne jest również zamontowanie elementów takich jak zawory, reduktory ciśnienia, manometry oraz akcesoria pneumatyczne. Wszystkie elementy powinny być odpowiednio ułożone i przymocowane w sposób zapewniający stabilność i bezpieczeństwo użytkowania.

Montaż układów elektrycznych polega na łączeniu poszczególnych elementów za pomocą przewodów elektrycznych. W przypadku układu sterowania elektrycznego konieczne jest również zamontowanie elementów takich jak sterowniki, czujniki, przekaźniki, przetwornice i inne elementy elektryczne. Ważne jest, aby wszystkie elementy były prawidłowo połączone i zabezpieczone przed ewentualnymi uszkodzeniami.

W obu przypadkach ważne jest również odpowiednie oznakowanie przewodów i elementów, co ułatwi późniejszą identyfikację i diagnostykę ewentualnych problemów. Po zakończeniu montażu, należy przeprowadzić testy i pomiary, aby upewnić się, że układ działa prawidłowo i spełnia wymagania użytkownika.

Przyciski sterownicze

Przyciski sterownicze to elementy interfejsu użytkownika, służące do sterowania urządzeniami, maszynami lub systemami. Mogą one przyjmować różne formy, takie jak guziki, przełączniki, pokrętła. Przyciski sterownicze służą do wywoływania określonych akcji lub operacji, takich jak włączanie i wyłączanie urządzeń, zmiana ustawień lub trybów pracy, regulacja parametrów, przemieszczanie się po menu i wybieranie opcji.

Przyciski sterownicze mogą być fizyczne, czyli bezpośrednio zintegrowane z urządzeniem lub maszyną albo wirtualne, umieszczone na ekranie dotykowym lub w oprogramowaniu. W przypadku fizycznych przycisków sterowniczych, ich umiejscowienie i oznaczenia muszą być czytelne i zrozumiałe dla użytkowników, aby można było łatwo i bezpiecznie nimi operować.

Przekaźnik Finder serii MasterPLUS

Przekaźnik Finder serii MasterPLUS to zaawansowany przekaźnik elektromagnetyczny produkowany przez firmę Finder. Przekaźnik ten charakteryzuje się wysoką niezawodnością, łatwą obsługą i szerokim zakresem zastosowań. Posiada wiele zalet takich jak:

• Wysoka niezawodność: przekaźnik ten został zaprojektowany z myślą o niezawodności, dzięki czemu zapewnia długą żywotność i stabilną pracę.
• Łatwa obsługa: przekaźnik ten jest łatwy w użyciu dzięki wygodnej konstrukcji z przejrzystymi wskaźnikami LED oraz dostępem do zacisków z przodu urządzenia.
• Szeroki zakres zastosowań: przekaźnik Finder MasterPLUS znajduje zastosowanie w wielu różnych dziedzinach, takich jak automatyka przemysłowa, a nawet automatyka budynkowa.
• Wielofunkcyjność: przekaźnik ten jest wyposażony w wiele funkcji, takich jak czasomierze, opóźnienia, sygnalizacja i inne, co umożliwia jego użycie w różnych zastosowaniach.
• Wysoka jakość: przekaźnik Finder MasterPLUS został wykonany z wysokiej jakości materiałów, co zapewnia mu trwałość i odporność na uszkodzenia.

Przekaźnik Finder MasterPLUS jest dostępny w różnych wersjach, w zależności od wymagań konkretnej aplikacji. Może być stosowany zarówno jako samodzielny przekaźnik, jak i w połączeniu z innymi urządzeniami, takimi jak czujniki, przełączniki lub inne urządzenia sterujące.

Przekaźnik programowalny Akytec PR200

Przekaźnik programowalny Akytec PR200 to urządzenie elektryczne, które służy do sterowania procesami w automatyce przemysłowej. Jest to zaawansowany przekaźnik, który umożliwia programowanie za pomocą specjalnego oprogramowania. Dzięki temu użytkownik może dostosować działanie przekaźnika do konkretnych potrzeb procesu. Przekaźnik Akytec PR200 ma wiele funkcji, które umożliwiają precyzyjne sterowanie procesem. Posiada wejścia analogowe i cyfrowe, a także wyjścia przekaźnikowe i sterowniki tranzystorowe. Przekaźnik może być programowany za pomocą komputera, co pozwala na łatwe tworzenie i modyfikowanie programów. Dostępne jest darmowe oprogramowanie w języku FBD.

Zalety układu elektropneumatycznego

Układy elektropneumatyczne łączą w sobie cechy układów elektrycznych i pneumatycznych, co pozwala na osiągnięcie szeregu korzyści w różnych zastosowaniach. Oto kilka zalet wykorzystania układów elektropneumatycznych:

• Wytrzymałość i niezawodność – układy elektropneumatyczne są wytrzymałe i niezawodne, ponieważ elementy pneumatyczne, takie jak siłowniki, zawory i przewody, są mniej narażone na uszkodzenia mechaniczne i korozję niż elementy elektryczne.
• Łatwość sterowania – układy elektropneumatyczne są łatwe do sterowania dzięki zastosowaniu elektrycznych przetworników sygnałów, które konwertują sygnały elektryczne na sygnały pneumatyczne i umożliwiają regulowanie siły, prędkości i kierunku ruchu elementów pneumatycznych.
• Szybkość działania – elementy pneumatyczne działają bardzo szybko, co pozwala na szybkie i precyzyjne przemieszczanie elementów w różnych zastosowaniach.
• Bezpieczeństwo – układy elektropneumatyczne są bezpieczne w użytkowaniu, ponieważ nie wymagają wysokiego napięcia i mogą działać w warunkach eksploatacyjnych, w których występuje duża wilgotność lub zapylenie.
• Odporność na zakłócenia elektromagnetyczne – układy elektropneumatyczne są mniej podatne na zakłócenia elektromagnetyczne niż układy elektryczne, co pozwala na ich stosowanie w trudnych warunkach przemysłowych.
• Prosta konstrukcja – układy elektropneumatyczne mają prostą budowę i są łatwe w utrzymaniu, ponieważ wymagają użycia mniej skomplikowanej elektroniki niż układy elektryczne.
• Niskie koszty – układy elektropneumatyczne są zazwyczaj tańsze niż układy elektryczne, dzięki czemu są popularne w wielu branżach, w tym w przemyśle motoryzacyjnym, produkcyjnym, spożywczym i farmaceutycznym.

Cztery powody, dla których warto używać komponentów pneumatyki w układach automatyki

1. Bezpieczeństwo: Pneumatyka jest bezpiecznym sposobem sterowania urządzeniami mechanicznymi, ponieważ jest niepalna i nie tworzy iskier. Ponadto, w przypadku awarii urządzenia, pneumatyka powoduje znacznie mniejsze ryzyko uszkodzenia lub obrażeń niż inne metody sterowania.
2. Skuteczność: Pneumatyka jest bardzo skutecznym sposobem przesyłania energii, ponieważ powietrze może być łatwo skompresowane, co umożliwia szybkie i precyzyjne działanie urządzeń pneumatycznych.
3. Wszechstronność: Pneumatyka może być stosowana w wielu różnych aplikacjach, w tym w przemyśle motoryzacyjnym, chemicznym, spożywczym, farmaceutycznym i wielu innych. Pneumatyka jest również często stosowana w automatyzacji linii produkcyjnych, gdzie szybkość i precyzja są kluczowe.
4. Niskie koszty: W porównaniu z innymi metodami sterowania, pneumatyka jest stosunkowo tania. Urządzenia pneumatyczne są łatwe w utrzymaniu i naprawie, co przyczynia się do zmniejszenia kosztów eksploatacyjnych.

Schemat elektropneumatyczny układu sterowania nr 1

Program sterowniczy w języku FBD nr 1

Na wejściach I1 oraz I2 realizowania jest funkcja zbocza narastającego. Zadziałanie programu jest realizowanie poprzez podanie chwilowego sygnału, przycisk S1 nie musi być przytrzymany, to samo w stosunku do przycisku S2.

W układzie nr 1 po podaniu stanu wysokiego na wejście I1 powoduje wysterowanie wyjścia Q1 (wysunięcie siłownika) na czas trzech sekund. W tym samym czasie wyjście Q3 działa cyklicznie w postaci generatora z częstotliwością 0.5 sekund w ciągu cyklu. Po czasie 3s następuje zadziałanie wyjścia Q2, co jest równoważne z wsunięciem siłownika.

Program wykonuje dwa cykle w ten sposób. Po wciśnięciu przycisku S2 tłoczysko siłownika wraca do pozycji początkowej, a lampki sygnalizacyjne przekaźników gasną.

Schemat elektropneumatyczny układu sterowania nr 2

Program sterowniczy w języku FBD nr 2

Po padaniu napięcia i sprężonego powietrza siłownik dwustronnego A2 działania jest wysunięty. Cewki elektrozaworów są niewysterowane, siłownik A1 jest w pozycji wsuniętej. Po jednoczesnym podaniu sygnału na wejścia I1 oraz I2 (wykorzystanie funkcji AND), co jest równoznaczne z wciśnięciem przycisków S1 i S2 jednocześnie w tym samym momencie, sygnał podany do bloku przerzutnika RS1 powoduje wysterowanie układu czasowego TP1, aktywnego przez 3 sekundy. W tym czasie wyjście Q1 znajduje się w stanie wysokim. Wyjście to odpowiada za wysunięcie siłownika dwustronnego działania. Wysunięcie jest możliwe dzięki wysterowaniu cewki elektrozaworu. Pamiętajmy, że to zawór decyduje o pracy siłownika. Przerzutnik odpowiada za załączenie generatora BLINK1, o częstotliwości 1s – wyjście Q4, działa w sposób cykliczny. Przez 1 sekundę przekaźnik jest wysterowany, co objawia się załączeniem lampki sygnalizacyjne. Następnie z przekaźnika na okres 1 sekundy ściągane jest napięcie. Wszystko to powoduje charakterystyczne „miganie”. W momencie dominacji strefy SET układ czasowy TON2 – opóźnionego załączenia rozpoczyna odliczanie. Po czasie 6s, załączają się kolejne układy czasowe, a także wyjście Q1 przestaje być aktywne. W skutek tego wyjście Q2 – odpowiedzialne za aktywację cewki, powoduje wsunięcie siłownika. Jednocześnie siłownik A2 wraca do pozycji wsunięcia, zmienia swoje położenie. Po zadanym czasie siłownik A1 wysuwa się – wysterowane jest wyjście Q1, aktywna jest cewka elektrozaworu Y1, natomiast Y2 nieaktywne. Kolejny raz następuje wsunięcie siłownika A1 po określonym czasie.

Wciśniecie trzykrotnie przycisku S3 powoduje zadziałanie przekaźnika K2, którego lampka sygnalizacyjna świeci światłem ciągłym. Chwilowe aktywacja wejścia I4 powoduje, że lampka przekaźnika gaśnie.

Po odłączeniu zasilania siłowniki A1 i A2 są w pozycji wsuniętej.