Spis treści
Zawory logiczne – skąd się wzięły?
Zawory logiczne występują w pneumatyce od czasów, kiedy zostało zapoczątkowane wykonywanie układów pneumatycznych sterujących siłownikami pneumatycznymi. Opracowanie algorytmów niezbędnych do syntezy układów sterowania wymusiło skonstruowanie specjalnych elementów pneumatyki do realizacji funkcji logicznych. Pamiętajmy, że były to czasy bez sterowników PLC i innych oczywistych dla obecnych inżynierów “elektronicznych wspomagaczy” i wszelkie zależności logiczne w układzie należało zrobić samemu. Do masowego stosowania sterowników praktycznie wszystkie układy oparte były o logikę pneumatyczną. Firmy takie jak np. Festo już dawno zapomniały, że miały w swojej ofercie bardzo dużo różnych zaworów pneumatycznych spełniających różnorodne funkcje logiczne (w tym tzw. strumieniowe). Warto wspomnieć o produktach firmy Festo “M5 compact system”, które są wykorzystywane do budowy pneumatycznych układów logicznych.
Obecne stosowanie zaworów logicznych
Jak obecnie wygląda sprawa pneumatycznych elementów logicznych? Można powiedzieć, że pneumatyczne elementy logiczne inne niż najbardziej typowe czyli AND i OR i NOT/YES stosowane są w bardzo specyficznych rozwiązaniach (spotkałem takie elementy w wojskowych systemach sterowania, które mają być odporne na zakłócające impulsy elektromagnetyczne).
Zatem w przemysłowych rozwiązaniach stosuje się cztery podstawowe zawory logiczne:
- OR (lub, alternatywa),
- AND (I, iloczyn, koniunkcja),
- NOT (negacja),
- YES.
Czego dowiesz się z mojego artykułu:
- czym są pneumatyczne zawory logiczne,
- do czego służą zawory logiczne,
- jak działają elementy logiczne,
- jakie zawory logiczne są obecnie dostępne,
- jak działają zawory logiczne OR (SUMA) i AND (iloczyn) i NOT (negacja),
- jak działają zawory logiczne YES,
- w jakich zastosowaniach wykorzystuje się zawory logiczne typu OR, AND i NOT.
Zapraszam do lektury!
Czym są pneumatyczne zawory logiczne?
Najkrócej mówiąc, zawory logiczne to pomocnicze elementy pneumatyki należące do grupy elementów sterujących kierunkiem przepływu.
Do czego służą pneumatyczne elementy logiczne?
Elementy logiczne w układach pneumatyki i automatyki przemysłowej wykorzystywane są do konstruowania i wykonywania pneumatycznych systemów sterowania – sekwencyjnych lub kombinacyjnych. Zawory logiczne można z powodzeniem stosować do realizacji funkcji logicznych w układach opartych wyłącznie o sterowanie pneumatyczne. Umożliwia to budowę układów sterowania pozbawionych elektroniki i elementów elektrycznych do pracy w środowisku niebezpiecznym lub w strefach zagrożonych wybuchem.
Jakie są dostępne podstawowe typy zaworów logicznych?
Jak wspomniałem na wstępie do artykułu, zawory logiczne występują w czterech podstawowych typach:
- zawory typu AND (iloczyn),
- zawory typu OR (suma),
- zawory typu NOT (negacja),
- zawory realizujące funkcję logiczną YES.
Jak działają zawory logiczne typu OR (SUMA)?
Schemat graficzny zaworu logicznego typu OR
W zaworach logicznych typu OR (nazywanych przełącznikami obiegu) ciśnieniowy sygnał wyjściowy Y generowany jest przy pojawieniu się ciśnieniowego sygnału wejściowego X1 lub X2.
W przypadku jednoczesnego pojawienia się na wejściu sygnałów X1 i X2 o różnych ciśnieniach na wyjściu Y pojawi się sygnał o ciśnieniu wyższym.
Równanie logiczne dla zaworu OR: Y=X1+X2
W jakich zastosowaniach wykorzystuje się zawory logiczne typu OR?
Przykładem zastosowania zaworów logicznych OR jest sterowanie siłownikiem pneumatycznym z użyciem zaworu pneumatycznego 5/2, naprzemiennie za pomocą dwóch zaworów ręcznych 3/2 z przyciskiem (powrót siłownika trzecim zaworem 3/2).
Poniżej przedstawiam schemat takiego układu sterowania.
Przykład układu sterowania siłownikiem pneumatycznym z użyciem zaworu logicznego OR.
Zawory logiczne OR (przełączniki obiegu) stosuje się w układach pneumatycznych posiadających np. dwa ciśnienia zasilania do ich przełączania.
Jaka jest zasada działania zaworu logicznego typu AND (ILOCZYN)?
Schemat zaworu logicznego AND
W zaworach logicznych typu AND sygnał ciśnieniowy wyjściowy Y generowany jest tylko przy jednoczesnym pojawieniu się dwóch sygnałów wejściowych X1 i X2.
W przypadku jednoczesnego podawania sygnałów X1 i X2 o różnych ciśnieniach na wyjściu Y pojawi się sygnał o ciśnieniu niższym.
Równanie logiczne dla zaworu AND: Y=X1*X2
W jakich zastosowaniach wykorzystuje się zawory logiczne typu AND?
Przykładem zastosowania zaworów logicznych AND jest uruchomienie siłownika pneumatycznego zaworem pneumatycznym 5/2 poprzez jednoczesne naciśnięcie dwóch zaworów sterowanych przyciskiem (powrót siłownika po puszczeniu przycisków).
Poniżej zamieszczam schemat takiego układu sterowania.
Zawory logiczne AND wykorzystywane są w pneumatycznych sekwencyjnych układach sterujących (na wejścia X1 i X2 podawane są w odpowiedniej sekwencji sygnały z zaworów krańcowych potwierdzających wysunięcie/wsunięcie się tłoczyska siłownika).
Zawory AND wchodzą w skład tzw. zaworów sterowania dwuręcznego.
UWAGA: sterowanie siłownika z tego przykładu nie jest typowym bezpiecznym sterowaniem tzw. dwuręcznym stosowanym w prasach i przyrządach montażowych. Do tego celu należy bezwzględnie stosować specjalne bezpieczne zawory dwuręczne!
Jaka jest zasada działania zaworu logicznego typu NOT (negacja)?
Zawór NOT (negacji) to zawór 3/2 NO (normalnie otwarty) sterowany pneumatycznie, z powrotem sprężyną. W stanie bez podania sygnału X na wyjściu Y podawany jest sygnał (wartość logiczna sygnału 1) o ciśnieniu równym ciśnieniu zasilania. Po podaniu sygnału X wyjście Y jest odcinane (wartość logiczna sygnału 0.
Schemat graficzny zaworu logicznego NOT
Jaka jest zasada działania zaworu logicznego typu YES?
Zawór realizujący funkcję logiczną YES to zawór o funkcji 3/2 NC (normalnie zamknięty) sterowany pneumatycznie, posiadający powrót sprężyną. W stanie bez podania sygnału X na wyjściu Y brak sygnału (wartość logiczna sygnału 0). Po podaniu sygnału X, na wyjściu Y pojawia się sygnał o ciśnieniu równym ciśnieniu zasilania (wartość logiczna sygnału 1).
Schemat graficzny zaworu logicznego YES
Podsumowanie
Zawory logiczne OR i AND oraz NOT i YES są niezbędne do budowy układów sterowania pneumatycznego. Wykonywane są zwykle z przyłączami gwintowanymi (występuje także wersja z przyłączami do przewodów). Dzięki zaworom logicznym można konstruować układy sterowania kombinacyjnego i sekwencyjnego.
Zachęcam do kontaktu z naszymi specjalistami, którzy pomogą w doborze właściwego zaworu logicznego.
