Villamosságtan | Felsőoktatás » Neszveda József - Vezérlési feladatok megvalósítása villamos és pneumatikus eszközökkel és PLC-vel

Vezérlési feladatok megvalósítása villamos és pneumatikus eszközökkel és PLC-vel Az útmutató készítette: Neszveda József főiskolai docens 1 Bevezetés A vezérlés nyílt hatásláncú irányítási stratégia. Akkor alkalmazható, ha pontos leírást tudunk adni arról, hogy az előírt pontosságon belül mi lesz a hatása az egyes beavatkozásoknak A vezérlésnek közismertek az előnyei, nincs stabilitási probléma, a jelváltozásokra azonnal reagál, és így nincs átmeneti eltérés az előírt és a tényleges folyamat között, emiatt ha csak lehet, vezérlést alkalmaznak. Megjegyzés: Szabályozást, akkor alkalmaznak, ha az előnyökhöz képest aránytalanul drága lenne a vezérlés megvalósítása, és/vagy az irányítandó folyamat időbeli, vagy véletlenszerű változása miatt nem alkotható korrekt modell. Ha az irányítandó folyamat működése kétállapotú jelekkel leírható, akkor a vezérlés alkalmazásának fenti feltétele

mindig teljesíthető, és általában a kétállapotú érzékelő és beavatkozó eszközök olcsóbbak, mint a folytonosak. Az 1970-es éveket megelőzően az irányító berendezések vagy relékből, vagy pneumatikus szelepekből épültek fel. Az 1970-es / 80-as években további lehetőségként megjelent TTL áramkörökből felépített irányító berendezés. Az irányítási hatásláncban a 80-as évek közepe óta az irányító berendezés mikroproceszszor alapú. A mikroprocesszor alapú irányító berendezés előnyei: nem kell, mint régen a relés és pneumatikus vezérlő szekrényeket hardveresen megtervezni, legyártatni, tesztelni, mert hardveresen készen van. Ráadásul az irányító algoritmus gyorsan és rugalmasan módosítható, és manapság már 6-8 vezérelt jel esetén is olcsóbb. Az előnyök következtében napjainkban a relék és a pneumatikus szelepek elsősorban, mint végrehajtó eszközök jelennek meg a vezérlési hatásláncban. A TTL

áramkörök gyakorlatilag teljesen kiszorultak Vezérlési algoritmus kialakítására reléket és a pneumatikus szelepeket ma már csak az irányító berendezéstől független, és így biztonsági redundanciát nyújtó vész, védelmi, reteszelési feladatokra, vagy egyszerű, kevés vezérelt jellemzővel megoldható esetekben alkalmazzák, mint például tömegközlekedési járművek ajtajának nyitása, zárása, hűtőszekrény világításának be, és kikapcsolása, stb. Megjegyzés: A mikroprocesszorok és memória áramkörök (a PN átmenetnél fellépő elektron-lyuk pár sodródás következtében) körül-belül 10 év elteltével veszítik el a megbízhatóságukat, és így számos iparágban ilyen időtartamonként akkor is lecserélik őket, ha a technológia nem változott. Ezen időtartam alatt azonban gyakorlatilag végtelen gyakran kapcsolhatók. A relék és a pneumatikus szelepek kapcsolási száma azonban véges, és így a logikai döntéseket végző

relés és pneumatikus vezérlő szekrények 1-2 év alatt elveszítették megbízhatóságukat Ha ritkán kapcsolgatják őket szintén hosszú évekig használhatók. A mérés célja Megismertetni az egyszerű vezérlési algoritmusok készítésének szabályait, és hogy hogyan épül ezen alapismeretekre a mikroprocesszoros készülékek programjának az algoritmusa. Bemutatni a relés és pneumatikus alapkapcsolásokat, és ezeken keresztül, végrehajtó és beavatkozó eszközként elterjedten alkalmazott relék, pneumatikus munkahengerek és a munkahengereket vezérlő elektro-pneumatikus útszelepek működését. A nagy összetett rendszerek irányító algoritmusa úgy készül, hogy a nagy rendszert önmagukban logikailag zárt részekre bontják, és ha szükséges és lehetséges, akkor ezeket a részeket tovább bontják, amíg egy vagy csak néhány vezérelt jelre kell megfogalmazni az algoritmust. A mérés azt mutatja meg, hogy hogyan lehet szöveges

célmeghatározásból egy vagy néhány jelre vezérlési algoritmust készíteni. Az önmagukban logikailag zárt részek működésének összehangolására is alkalmasak az ismertetésre kerülő vezérlési algo- 2 ritmuskészítési módszerek. A részeket, mint egységeket lehet indítani, leállítani, és a köztük levő ok-okozat kapcsolatok alapján alakul ki a nagy rendszer főalgoritmusa Kontaktusvezérlés Villamosmotorokat az ipar (anyagfeldolgozás, átalakítás), a szállítás (raktározás, rakodás), a közszolgáltatás (energia-ellátás, vízellátás, szennyvíz-kezelés), a szórakozás (sportcsarnokok, koncerttermek), a szolgáltatás (irodaépületek, szállodák) területein alkalmaznak berendezések működtetésére. A villamosmotorok tekercseire a táphálózat ráés lekapcsolását, teljesítménytől függően, mágneskapcsoló vagy relé kontaktusok végzik Kontaktusvezérlés esetén a villamosmotorokat működtető mágneskapcsolók vagy

relék vezérlő algoritmusát kontaktusokkal és relé-tekercsekkel valósítják meg. A kontaktus, ami két rugalmas fémes anyag érintkezése, lehet nyitott (ekkor záró érintkezőnek nevezik), vagy zárt (ekkor bontó érintkezőnek nevezik). Pozitív logikát alkalmazva: a záró érintkezők nyugalmi állapotban nyitottak, és így nem folyhat rajtuk keresztül áram, és így logikai „0”-nak értelmezettek, vezérelt állapotban zártak, és így folyhat rajtuk keresztül áram, és így logikai „1”-nek értelmezettek. A bontó érintkezők ezzel ellentétesen működnek, és így logikailag negált értéknek tekinthetők Ennek megfelelően a sorba kapcsolt kontaktusok logikai „ÉS”, a párhuzamosan kapcsolt kontaktusok logikai „VAGY” kapcsolatot valósítanak meg. Ha a kontaktus zárt, akkor a rajtuk keresztül folyó áram számára rövidzár. Emiatt a kontaktusokból felépített áramköri ágban kell lennie egy terhelésnek is A terhelés lehet ohmos

(jelzőlámpa, jelzőkürt, stb), vagy induktív (tekercs) Ha a kontaktusok bontanak, akkor a rajtuk keresztül folyó áram megszakad, és a gyors áramérték változás jelentős feszültséget indukál a tekercseken. Az egyértelmű, és megbízható működés érdekében a terhelések egyik pontját kötelező a hidegpontra (földre) kötni. A kontaktusvezérlésekben az algoritmus megvalósításához, a kontaktusokon kívül, a kontaktusokat működtető eszközökre (kapcsoló, nyomógomb, relé) van szükség. Megjegyzés: A kontaktusok nyitását, zárását a működtető mechanika vezérlő elemének néhány mm-es elmozdulása okozza. A relék esetében ez a vezérlő elem a tekercs belsejébe félig belógó jól mágnesezhető rúd, amit egy rugó tart ebben a helyzetben. A tekercs gerjesztésekor, a tekercs belsejében keletkező mágneses tér, a tekercs centrális középpontjába vonzza a rudat, amit a gerjesztés megszűnésekor a rugó visszatéríti az eredeti

helyzetébe. Az úgynevezett tartó-reléknél a működtető mechanikát egy pöcök megakasztja, és így a rugó nem tudja visszaállítani a rudat a nyugalmi helyzetébe. Szükség van egy másik tekercsre, amely ezt a pöcköt kiakasztja Megjegyzés: A relék működési elvűkből adódóan alkalmasak kontaktusok működtetésére, jelsokszorozásra (egynél több kontaktust működtet), jelváltásra (váltakozóból egyenfeszültségre, vagy fordítva, illetve jelszint váltásra), galvanikus leválasztásra (a tekercs és a kontaktus tápellátása független), teljesítményillesztésre. Végrehajtó eszközként elsősorban az utolsó három tulajdonságát, logikai eszközként az első két tulajdonságát használják ki. A kapcsoló és a nyomógomb mechanikai működtetésű. A működtetéskor a kontaktusok állapota azonnal változik. A kapcsolóval működtetett kontaktusok, a működtető hatás után megtartják az utolsó állapotukat, míg a nyomógomb

kontaktusai visszaállnak a nyugalmi állapotukba. A relé tekercs gerjesztése és a kontaktusaik állapota lehet egy idejű (normál), vagy különböző idő diagramú (késleltetve meghúzó, késleltetve elengedő, pulzus, impulzus sorozat). A vezérlési algoritmusok gyakran alkalmaznak különböző időzítéseket. Erre a célra számtalan időrelé típust alakítottak ki: A motoros időrelével hosszabb késleltetési idő állítható be. A karral felhúzott szerkezet a működtető jel hatására elindul, és a beállított idő elteltével kapcsolja a kontaktust A tápfeszültség lekapcsolása törli a beállított értéket A villamos késleltetésű időrelénél a gerjesztő tekerccsel párhuzamosan RC tagot kötnek A beál3 lítható késleltetés 0,5 – 60 sec. A termikus hőreléknél állandó fűtőteljesítmény mellett egy ikerfém végzi a kapcsolást. A hagyományos időrelék pontatlanok, ezért manapság mikroelektronikai áramkörökkel állítható be

a kívánt késleltetés, és így nem csak késleltetve meghúzó működési mód. A kontaktusok és relé tekercsek MSZ EN 60617 szabványos jelöléséi: Kontaktusok jelei záró bontó váltó Tekercsek jelei elektromechanikus elektromechanikus időzítéssel elektrotermikus Ütemdiagram A kontaktus vezérlés logikai algoritmusát többféle módon megtervezhetjük. A maga idejében az egyik legelterjedtebb az ütemdiagram volt. Az ütemdiagram egy táblázat, melyben az eszközök vezérelt állapota és a zárt kontaktusok logikai „1”-nek, az eszközök nyugalmi állapota és a nyitott kontaktusok logikai „0”-nak vannak ábrázolva A bitsorozat ábrázolása helyett szokás az egyest tartalmazó cellák besatírozása. Az ütemdiagram első oszlopa a relés vezérlő szekrény által vezérelt jeleket (mágneskapcsolók, illesztő relék, elektro-pneumatikus átalakítók tekercsei, valamint lámpák, és egyéb jelző berendezések), majd a vezérléshez

szükséges jeleket (kapcsolók, nyomógombok, helyzetérzékelők, állapot érzékelők, valamint a végrehajtó relék vagy mágneskapcsolók visszajelző kontaktusai) tartalmazza. Az ütemdiagram második oszlopa a felsorolt eszközöket alaphelyzetben ábrázolja. Az ezt követő oszlopok a vezérelt berendezés állapotait tünteti fel oly módon, hogy csak egy eszköz állapota változhat az előző oszlophoz képest. Több eszköz állapotának változtatása csak akkor engedélyezett, ha a változások sorrendje magától értetődő, vagy érdektelen. Példa az ütemdiagram szerkesztés menetének megértéséhez: Az N1 start nyomógomb hatására meghúz az K1 mágneskapcsoló. Az K1 mágneskapcsoló olyan fázissorrendet ad egy háromfázisú motorra, hogy az egy szánt előre mozgat. A H1 végállás kapcsoló által érzékelt pozícióban az K1 mágneskapcsoló bont, és mivel nincs forgásérzékelő, csak egy adott idő elteltével, amit a T1 időrelé mér, kapcsol az

K0 mágneskapcsoló, ami visszaviszi a szánt az alaphelyzetébe. Az alaphelyzetet a H0 végállás kapcsoló érzékeli Minthogy nincs forgásérzékelő, csak egy adott idő elteltével, amit szintén a T1 időrelé mér, kapcsolhat ismét az K1 mágneskapcsoló. Ez a ciklus folytatódik, míg az N0 stop nyomógombbal le nem állítjuk a működést A szán az alaphelyzetében áll meg Megjegyzés: Az ütemdiagram szerkesztés iteratív művelet. Hamar észrevehető, hogy problémát okoz, hogy az K1 mágneskapcsolót először az N1 start nyomógomb, később késleltetéssel a H0 végállás kapcsoló indítja. A probléma az S0 segédrelé felvételével az első oszlopba oldható meg Az S0 segédrelét az N1 start nyomógomb bebillenti, és az N0 stop nyomógomb állítja alaphelyzetbe. Mivel S0 az indítás feltétele, ezzel egyben megoldható, hogy a szán alaphelyzetben álljon le Az időrelé kontaktusa (T1) és tekercsei (TT engedélyező, TR törlő tekercs) nem azonos

ütemben kapcsolnak, és így külön sorban kell ábrázolni. A mágneskapcsolók és segédrelé tekercsét és kontaktusát, ebben a példában, felesleges külön sorban ábrázolni, így azonos betűvel vannak jelölve Az ok-okozat relációk alapján végig vezethető a működési sorrend. Alaphelyzetben (1 oszlop) a H0 végállás érzékelő jelez, és ha ehhez kötjük az időrelé indítását (TT), akkor a T1 kontaktus is meghúzott állapotban van. Az N1 start nyomógomb hatására (2 oszlop) az S0 segédrelé meghúz (3. oszlop) Az K1 mágneskapcsoló (4 oszlop) ráadja a feszültséget a szánt mozgató motorra, a szán elindul és így elhagyja a H0 helyzetérzékelőt (5 oszlop). Huzalozott logika esetén az K1 mágneskapcsoló visszajelző segédérintkezőjét 4 kell az időrelé TR törlő bemenetére vezetni, hogy az időrelé újra indítható legyen. Elérve a H1 helyzetérzékelőt (6. oszlop), az K1 mágneskapcsoló elenged (7 oszlop), és így az időrelé

újra indul. A beállított idő leteltével a T1 kontaktus meghúz (8 oszlop), ami után az K0 mágneskapcsoló olyan fázis sorrendet kapcsol (9. oszlop) a szán motorjára, hogy az visszafelé mozog (10. oszlop) Huzalozott logika esetén az K0 visszajelző segédérintkezőjét szintén az időrelé TR törlő bemenetére kell vezetni Elérve a H0 végállás kapcsolót (11. oszlop) a ciklus újra indul Lekapcsolja az K0 mágneskapcsolót, és indítja az időzítőt (12. oszlop), majd az idő leteltével (13 oszlop), rákapcsolja az K1 mágneskapcsolót (14 oszlop), stb. Az összes többi esetet magába foglaló helyzet, hogy az N0 stop nyomógombot akkor nyomjuk meg (X1 oszlop), amikor a szán kifelé halad, mint az 5, és a 15 oszlopban Az N0 stop nyomógomb törli az S0 segédrelét (X2 oszlop), majd elérve a H1 helyzetérzékelőt (X3. oszlop), indítja az időrelét (X4 oszlop) Az ütemdiagram most már minden információt tartalmaz. Látható, hogy H0 helyzetérzékelőt

elérve, mivel S0 feltétel megszűnt, nem fog a szán újraindulni. Az ütemdiagramot az 1. táblázat mutatja N1 N0 H1 H0 T1 TT TR K1 K0 S0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 X1 X2 X3 X4 1. táblázat Logikai függvények Az ütemdiagramból felírhatók a logikai függvények. Azon oszlopokat kell megkeresni, amelyek után a vezérelt jelek (S0, K0, K1, és az időrelé) állapotot váltanak A korrekt felíráshoz ismerni kell a működtetett tekercs típusát Normál relé, és mágneskapcsoló esetén úgynevezett öntartó kapcsolást kell alkalmazni. Az öntartó kapcsolás a gerjesztet eszköz egy kontaktusát felhasználva, azt a gerjesztési feltétellel párhuzamosan kötve biztosítja, hogy a tekercs meghúzva maradjon a gerjesztési feltétel megszűnése után is. A megszakítás feltétel negáltját „ÉS” kapcsolatba (sorba) kell kötni a gerjesztési feltétellel. A logikai függvények: S0 K0 K1 TR ( N1 + S 0) ⋅ N 0 ( H 1

⋅ T 1 + K 0) ⋅ H 0 ( H 0 ⋅ T 1 ⋅ S 0 + K1) ⋅ H 1 K 0 + K1 Tartó-relét, és mágneskapcsolót alkalmazva a meghúzó (Set), és az elengedő (Reset) tekercsek logikai függvényei: S0 Set N1 Reset N0 K0 H1·T1 H0 Időrelé TT H 0 + H1 K1 Időrelé H0·T1·S0 H0+H1 H1 K0+K1 Áramút-rajz. Logikai függvények helyett a kontaktus vezérlés leírására elterjedtebb az áramútrajz. Ez oly annyira elterjedt volt, hogy a 80-as évek elején a legtöbb PLC gyártó olyan 5 grafikus programozási nyelvet fejlesztett ki, amely az áram-útrajz szimbólumaira hasonlítanak, és annak szintaktikai szabályait követik. Ebből alakult ki az LD (Ladder Diagram = Létra Diagram), és lett az egyik nemzetközi szabványban rögzített PLC programozási nyelv. A Vezérlő Relék ma is az áram-útrajz szimbólumaival programozhatók Az áramút-rajzon könnyen követhető, hogy mi a feltétele a tekercs meghúzásának. Az áramút-rajzon a felső vízszintes vonal a

tápellátás melegpontja, az alsó vízszintes vonal a tápellátás hidegpontja. A tekercsek egyik pontját mindig a hidegpontra kell kötni A tápellátás a tekercs típusától függően lehet egyen vagy váltakozó feszültségű, és eltérő amplitúdójú Különböző tápellátás esetén több összetartozó alsó, felső tápvonalat kell rajzolni Nagy terjedelmű áramút-rajzok áttekinthetősége érdekében minden kontaktust tartalmazó oszlop rendelkezik egy sorszámmal és a tekercs szimbólumok alatt egy kis táblázattal. A tekercs által működtetet záró (Z) kontaktusok a táblázat bal oszlopában, a nyitó (N) kontaktusok a táblázat jobb oszlopában vannak felsorolva. Öntartó kapcsolásosokat alkalmazva az áramút-rajzot az 1. ábra mutatja 220VAC 24VDC N1 S0 H1 K0 H0 T1 K1 K0 K1 H0 H1 T1 S0 N0 H0 S0 Z 2 1 K0 2 N H1 Z 4 5 3 4 N R K1 Z 6 7 5 N 6 7 Z N 3 8 Kontaktus-sokszorozás 24VDC N0 S0 S0 S1 N2 K0 S2 K0 S0 S3

S0 1 K0 2 3 K1 4 2. ábra (Egy nagy áramút-rajz részlete) 6 8 T 9 T1 10 5 1. ábra N1 T1 5 6 Bár a relé alkalmas jelsokszorozásra, egy tekercs korlátozott számú, legfeljebb 4 – 6 kontaktust tud meghúzni. Ha a logikai függvények ennél több kontaktust igényelnek, akkor több tekercset párhuzamos kötve, 2. ábrán „S0” növelhető az érintkezők száma. A 70-es évektől, a megbízhatóság és a gazdaságosság növelése érdekében félvezető diódák alkalma- zásával csökkentették a felhasznált kontaktusok, és így a relé tekercsek számát. A 2. ábrán, a diódát alkalmazó áramút-rajz részlet logikai egyenletei a következő: K 0 = ( S1 + S 0) N 0 K1 = ( S 2 + S 0 + K 0) ⋅ S 3 ⋅ N 0 Látható: a diódák alkalmazásával kevesebb S0 kontaktus kell, valamint hogy közös ág kialakításával is csökkenthető az érintkezők száma (a K0 és K1 közös ága az N0). Az utóbbinak topológiai korlátai vannak

Pneumatikusvezérlés Villamosmotorok helyett gyakran alkalmaznak pneumatikus munkahengereket. A pneumatikus munkahenger alkalmazásának előnyei: ugyanabban a mérettartományban a pneumatikus munkahenger jóval nagyobb erőkifejtésre képes; nincs szükség a forgómozgást egyenes vonalú mozgássá alakító mechanikai szerkezetre; automatikusan felveszi a véghelyzeteit, és nem okoz problémát, ha a vezérlés a véghelyzetben is rajta marad. Nem közismert, de jelentős előny lehet, hogy a táplevegő nyomását biztosító kompresszor egyenletesebben terheli a hálózatot, mert a hálózat csúcsterhelésekor kikapcsolható, ha elegendő a puffer tartály nyomása. Megjegyzés: A pneumatikus munkahengerek jellegzetes konstrukciója mikor egy hengerben egy tolattyú mozog előre és hátra, a tolattyúfej két oldalára ható eltérő nyomás hatására. A szokásos nyomáskülönbség 3-6 Bar. Pneumatikus munkahenger sematikus rajza, és néhány rajzjele A B C D 3.

ábra Megjegyzés: A munkahenger kiválasztásában a lökethossz, a maximális terhelő erő, és a maximális ismétlési frekvencia a legfontosabb műszaki paraméterek. A munkahenger rajzjeleit az ISO 3320 szabvány írja le. A munkahenger néhány rajzjele: A) kétoldali működésű B) egyoldali működésű C) kétoldali működésű löketvégi fékezéssel D) kétoldali működésű, mágnes-tolattyús (a henger mentén induktív érzékelő helyezhető el) löketvégi fékezéssel. A munkahengerek vezérlését útszelepekkel valósítják meg. Az útszelep feladata hasonló, mint a kontaktusé, csak az áram helyett a levegő áramlás útját engedélyezi, vagy szakítja meg. Az útszelep működtetése történhet mechanikus szerkezettel (görgős kapcsoló, teleszkópos rúd), pneumatikusan (pneumatikusan működtetett ráépített szeleppel), vagy elektro-pneumatikusan (elektromágnessel működtetett ráépített szeleppel). Mivel nem elegendő a tolattyúfejjel két

részre osztott munkahenger egyik térrészét levegővel tölteni, hanem a másik térrészről el kell szállítani az ott felhalmozott levegőt, emiatt nem célszerű egyszerű nyitó/záró szelepekkel vezérelni a pneumatikus munkahengert. Munkahengerek vezérlésére leggyakrabban a két kimeneti levegőcsatlakozóval rendelkező 4/2-es és 5/2-es útszelepeket használják. Ha szűkség van tehermentesítésre vagyis 7 olyan állapotra, amikor a tolattyú kézzel is megmozdítható, akkor 4/3-as illetve 5/3-as útszelepeket alkalmaznak. Megjegyzés: Az útszelepeket y/x-es szelepeknek nevezik. Az első szám („y”) a levegőcsatlakozók számát mutatja, a második szám („x”) jelzi, hogy hány állapota van. Az útszelepek, és a működtető elemeik rajzjeleit az ISO 1219-1 szabvány írja le. A rajzjelek négyzetből állnak, amelyeken az öszszekötött levegőcsatlakozók láthatók A levegőcsatlakozók sorszáma utal a funkciójára: „1” táplevegő, „2,

4” kimenet, „3, 5” kipufogás, „10, 12, 14” vezérlő levegőcsatlakozó A 4/2-es, 5/2-es útszelepeknél a "12”-es vezérlő bemenet a „2"-es kimenetre, "14”-es vezérlő bemenet a „4"-es kimenetre kapcsolja a táplevegőt. A 3/2-es útszelepeknél a "12”-es vezérlő bemenet a „2"-es kimenetre kapcsolja a táplevegőt, "10”-es vezérlő bemenet a „2"-es és a "„3”-as levegőcsatlakozókat köti össze (Figyelem: a ritkábban használt negatív működtetésű útszelep fordítva vezérel). Annyi négyzetet helyezendő egymás mellé, ahány állapota van az útszelepnek. A működtető elemet azon négyzet mellé kell helyezni, amelyik az általa kiváltott állapotot ábrázolja A 2/2-es szelepnek két levegőcsatlakozója („1” táplevegő, „2” kimenet), és két állapota (nyitott, zárt) van. A 3/2-es szelepnek három levegőcsatlakozója („1” táplevegő, „2” kimenet, „3” kipufogás),

és két állapota van (vagy az „1”-es a „2”-essel, vagy a „2”-es a „3”-assal van összekötve). Ha a 3/2-es útszelep pneumatikusan vagy elektro-pneumatikusan vezérelt, akkor a tolattyút mozgató levegő be és kiáramlásához további levegőnyílásokra van szükség („10”, „12”). A 2/2-es és 3/2-es útszelepek gyakran mechanikus működtetésűek, mint a 4. ábrán, de természetesen a tolattyú működtethető pneumatikusan, elektro-pneumatikusan. Az ábrák sematikusak, csak a működési elvet hívatottak megvilágítani. A 4 ábrán a sematikus ábrák alatt az útszelepek rajzjele és néhány működtető elem rajzjele látható A tolattyút mozgató végrehajtó (kapcsoló, pedál, stb) nincs a sematikus rajzon 2/2-es szelep és rajzjele 1 3/2-es szelep és rajzjele 2 3 2 2 1 1 3 2 1 Néhány működtető elem rajzjele A) B) C) D) E) F) 4. ábra Megjegyzés: A működtető elem rajzjelek: A) belső visszaállító rugó. B)

nyomógomb C) karos D) görgő. E) pneumatikus F) elektro-pneumatikus A 4/2-es útszelepnek négy levegőcsatlakozója („1” táplevegő, „2” kimenet, „3” kipufogás, „4” kimenet), és két állapota van. Vagy az „1”-es a „2”-essel és a „3”-as a „4”essel, vagy az „1”-es a „4”-essel és a „3”-as a „2”-essel van összekötve A sematikus ábrák és a rajzjel az 5. ábrán láthatók A sematikus ábrák a működési elvet mutatják meg. Ha a 4/2-es útszelep pneumatikusan vagy elektro-pneumatikusan vezérelt, 8 akkor a tolattyút mozgató levegő be és kiáramlásához további levegőnyílásokra van szükség („12”, „14”). 4/2-es útszelep és rajzjele 2 3 4 4 12 14 1 2 3 12 4 2 14 1 1 3 5. ábra Az 5/2-es útszelepnek öt levegőcsatlakozója („1” táplevegő, „2” kimenet, „3” kipufogás, „4” kimenet, „5” kipufogás), és két állapota van. Vagy az „1”-es a „2”-essel és az

„5”-ös a „4”-essel, vagy az „1”-es a „4”-essel és a „3”-as a „2”-essel van összekötve. A sematikus ábrák a működési elvet mutatják meg. Megjegyzés: A 4/2-es és 5/2-es útszelepek pneumatikus vezérlése történhet egy másik útszelepről, vagy ráépített 3/2-es útszeleppel, ami vezérelhető mechanikusan, vagy pneumatikusan, vagy elektromágnessel. A két oldal vezérléstípusa eltérő lehet Például az egyik mechanikus, a másik elektropneumatikus Látható, hogy nem szabad a 12-es és a 5/2-es szelep és rajzjele 14-es bemenetekre egyidejűleg táp2 4 nyomást vezetni, mert akkor bizonytalan az útszelep működése. Megjegyzés: Ha tolattyú vezérlő felülete nem azonos, például a „12”-es nagyobb, minta „14”-es, akkor domináns vezérlésű, 14 12 és szabad mindkét oldalt egyszerre vezérelni. 3 1 5 Ezt ritkán használják, mert könnyen elté2 4 veszthető a dominancia. (alkatrész csere!) Ha sem a 12-es, sem a 14-es oldalt

nem vezérli a tápnyomás, akkor az 1-es és 2es vagy 1-es és 4-es útvonalon áramló táplevegő tartja stabilan a tolattyút az 14 12 utolsóként felvett helyzetében. Az így vezérelt szelepek bistabil működésűek, 3 1 5 mivel a táplevegő elvételekor megtartja 2 4 az állapotát. Ha a 12-es vagy a 14-es levegőnyílásokhoz tartozó kamra egyikében alap3 1 5 helyzetbe állító rugó van elhelyezve 6. ábra (hasonlóan, mint a 2/2-es, és 3/2-es szelepek ábráján), akkor elegendő az állapotváltáshoz a másik oldalt vezérelni. Az így vezé- 9 relt szelepek unistabil működésűek, mivel a táplevegő elvételekor, a rugó visszatolja a tolattyút az alaphelyzetébe. A 4/3-as és 5/3-as útszelepeknek szintén négy, illetve öt levegőcsatlakozója van („1” táplevegő, „2” kimenet, „3” kipufogás, „4” kimenet, „5” kipufogás), viszont van egy harmadik állapotuk. Az ábrák az 5/3-es szelep alaphelyzetben 5/3-as útszelep működési

elvet 2 4 hívatottak megvilágítani. Ha egyik oldal sem vezérelt (7/a ábra.), akkor a tolattyú üreges belsejében elhelyezett rugó, a távtartókat a szeleptest falának 14 12 szorítva, tartja stabil helyzetben a tolattyút. Ebben az állapotban az 3 1 5 „5”-ös a „4”-essel és a „3”-as a 7/a ábra „2”-essel van összekötve. Egyik kimeneten sem jelenik meg a tápnyomás, mindkettő kipufog. 5/3-es szelep vezérelt állapotai és rajzjele A 7/b ábrákon látható, hogy ha 2 4 „12”-es levegőnyíláson keresztül vezérelve az 5/3-as útszelepet, a tolattyú balra mozdul, miközben összenyomja a rugót. Ebben az állapotban az „5”-ös a „4”-essel és 14 12 az „1”-es a „2”-essel van összekötve. A táplevegő a „2”-es ki3 1 5 menetre jut. 2 4 A „14”-es levegőnyíláson keresztül vezérelve az 5/3-as útszelepet, a tolattyú jobbra mozdul, miközben összenyomja a rugót. Ebben 14 12 az állapotban az „1”-es a „4”essel és a

„3”-as a „2”-essel van összekötve. A táplevegő a „4”-es 3 1 5 kimenetre jut. 2 4 Ha nincs vezérelve az útszelep, akkor a rugó, megszakítva a levegőáramlást, ismét alaphelyzetbe 3 1 5 állítja az 5/3-as útszelepet. A 4/2-es, 5/2-es, 4/3-as, 7/b ábra 5/3-as bistabil útszelepeket differenciál szelepnek nevezik, ha a tolattyú egyik vezérlő felülete (pl.: „14”-es) kisebb, minta másik. Ilyenkor a „12”-es levegő csatlakozás uralkodik a „14”-es felett Az útszelepet szabad két oldalról vezérelni. Út-lépés diagram Pneumatikus logika tervezésekor az első lépés az úgynevezett út-lépés diagram elkészítése. Az út-lépés diagram grafikusan ábrázolja az eszközök állapotát Szerkesztésekor először a munkahengerek elvárt mozgás sorozatát kell ábrázolni oly módon, hogy a behúzott tolattyú a logikai „0”, a kitolt a logikai „1”, és mert figyelembe veendő idő szükséges a tolattyú pozíciójának

megváltoztatásához, ezt külön ütemként egy ferde vonal áb10 rázolja. A folytatáshoz el kell dönteni a munkahengereket vezérlő útszelepek típusát Ezután a munkahengerek út-lépés diagramjával szinkronban kell ábrázolni a hozzájuk tartozó útszelepek vezérlési állapotát A vezérelt állapot a logikai „1” Figyelem: Bistabil útszelepek esetén mind a két oldal vezérlési állapotát ábrázolni kell! Egyidejűleg nem vezérelhető mind a két oldal! Ezt követően a munkahengerek mozgásával összhangban a helyzetérzékelők állapotát kell az út-lépés diagramban megrajzolni, majd a nyomógombokét. Ha szükség van segédszelepre, akkor ennek állapotát célszerű a munkahengert működtető útszelep alatt megrajzolni A kontaktusvezérlésnél már megismert példát alkalmas az út-lépés diagram szerkesztés menetének megismerésére is Példa: Az N1 start nyomógomb hatására az U útszelep U 12 vezérlő bemenete működik. A

munkahenger tolattyúja egy szánt előre mozgat. Amint elhagyta az alaphelyzetet, amit H0 végállás kapcsoló érzékel, az útszelep U 12 vezérlő bemenetéről le kell venni a nyomást. A H1 végállás kapcsoló által érzékelt pozícióban az útszelep U 14 vezérlő bemenete működik, ami visszaviszi a szánt az alaphelyzetébe. Amint elhagyta a véghelyzetet, amit H1 végállás kapcsoló érzékel, az útszelep U 14 vezérlő bemenetéről le kell venni a nyomást. Az alaphelyzetet a H0 végállás kapcsoló érzékeli, és indítja előre a szánt. Ez a ciklus folytatódik, míg az N0 stop nyomógombbal le nem állítjuk a működést A szán az alaphelyzetében áll meg Megjegyzés: A munkahengernek nincs szüksége időre, hogy mozgásirányt váltson. Így nem kellett időzítőt alkalmazni, mint a villamosmotornál. Az út-lépés diagram szerkesztése iteratív művelet. Hamar észrevehető, hogy a ciklusban a H0 végállás kapcsoló előre küldi, a H1 végállás

kapcsoló vissza küldi a szánt. Problémát okoz az indítás és leállás Út-lépés diagram megkülönböztetése a normál cikBistabil útszelep lustól. Erre legegyszerűbb, az N1 start és N0 stop nyomógombbal, U két oldalról vezérelt (bistabil), 3/2es útszelepet alkalmazni. A bistabil U12 útszelep betűjele legyen S0. Az N1 start nyomógomb hatására az S0 U14 útszelep kimenetén jelenjen meg a táplevegő, az N0 stop nyomógomb H0 szellőztesse le a kimenetet. Az ábrát a fizikai eszközök ismeretében H1 célszerű elkészíteni: Ha az U munkahengert veN0 zérlő útszelep két oldalról vezérelt (bistabil), 5/2-es, akkor a végállás N1 kapcsolóknak rövid vezérlő impulzusokat kell szolgáltatnia (8. ábra) S02 Erre például az unistabil 3/2-es útszelep alkalmas. 8. ábra Fontos, hogy a fizikai működést végiggondolva, valósághű felfutó él sorrendet ábrázoljon az út-lépés diagram. A végállás kapcsolók jele átlapolja az irányváltásokat,

az irányváltás az 5/2-es útszelepet kimenő jeleinek felfutó élei után következnek be. Ha az U munkahengert vezérlő 5/2-es útszelep unistabil, akkor a szán előrefutásakor az U 12 vezérlő bemeneten a H1 végállás kapcsoló jelzéséig rajta kell tartani a vezérlést (9. ábra) 11 A vezérlés levételekor az 5/2-es útszelep visszakapcsolja a táplevegőt a „4”-es kimenetére, és így a szán visszafut. A H0 végállás kapcsoló jelzésekor az 5/2-es útszelep rákapcsolja a táplevegőt a „2”-es kimenetére, és így a szán előrefut. Az indítás és leállás megkülönböztetése a normál ciklustól az S0 útszeleppel hasonlóan történik, mint a 8. ábrán Miután az U 12 vezérlő jelének fel, illetve lefutó élét eltérő eszközök vezérlik szükség van az S1 bistabil 3/2-es útszelepre, aminek a táplevegőt az S0 útszelep szolgáltatja. Az N1, N0 nyomógombok az S0 útszelepet vezérlik. Az S1 útszelep kimenete ráadja a táplevegőt

az U 12 bemenetre, illetve lelevegőzteti az U 12 bemenetet Figyelem: Ebben a megoldásban az S1 útszelep a táplevegőt az S0 és H0 útszelepeken keresztül kapja. Elegendő tápnyomás kell Út-lépés diagram, Unistabil útszelep U U12 S12 H0 H1 N0 N1 S02 9. ábra Logikai függvények Bistabil 5/2-es útszelepet alkalmazva az úthenger vezérlésére az U 1 2 , U 1 4 , valamint az S0 1 2 , S0 1 4 bemeneteket kell vezérelni. Unistabil 5/2-es útszelepet alkalmazva az U 12 úthenger vezérlésére az U 12 , valamint az S1 12 , S1 2 S1 14 , S0 12 , S0 14 bemeneteket kell vezérelni. U 12 H0·S0 2 S1 12 H0·S0 U 14 H1 S0 12 N1 S0 14 N0 S1 14 H1 S0 12 N1 S0 14 N0 2 Pneumatikus kapcsolási rajz A pneumatikus kapcsolási rajz (10/a ábra) az eszközök jelképeivel a levegő útvonalának kapcsolási rajPneumatikus kapcsolási rajz za. Az „ÉS” kapcsolat legegyszerűbben úgy valósítható meg, ha a H0 2 kimenet szolgáltatja a táplevegőt az S0 útH0 H1 szelep

részére. 3 Mivel ebben a példában 2 1 2 4 U 3 bistabil 5/2-es útszele2 pet alkalmazva keve1 12 14 sebb útszelepre van 3 1 5 szükség, célszerű azt 2 választani. A működtető S0 N1 N0 elemek ahhoz a négyzethez illeszkednek, 1 3 12 10 3 3 amely állapotot a mű1 2 1 2 ködésűk kivált. A berendezés nyugalmi állapotához tartozó szelep10/a ábra 12 pozíciókat huzalozzák össze. A jobb áttekinthetőség érdekében a másik négyzetet beszámozzák, és a táplevegőt nem huzalozzák hozzá minden útszelephez, hanem a jelképével jelzik. A 10/b ábrán néhány gyakran használt rajzjel látható Néhány gyakran használt rajzjel pneumatikus kapcsolási rajz elkészítéséhez. A) B) C) D) E) F) Az „A)” a tápellátás, a „B”) a kipufogás jele. A „C”) fojtószelep A „D”) kettős visszacsapó (váltó) szelep, ami alkalmas passzív logikai „VAGY” kapcsolat létrehozására Az „E”) időzítő szelep. Az „F”) nyomásszabályozó

Mikroprocesszor alapú vezérlés Logikai döntések meghozatalára, a rugalmassága és a nagyságrendileg kisebb fajlagos költsége miatt, a mikroprocesszor alapú eszközök (vezérlő relé, PLC, stb.) kiszorították a mindennapi gyakorlatból a relés és pneumatikus vezérlő szekrényeket Kezdetben, a 70-es évek végén, ezeknek az eszközöknek a szabványosított be, és kimeneti jelfelülete ugyanaz volt, mint a relés szekrényeké (kontaktus, ami 24 V dc , vagy 220 V ac feszültséget kapcsolt). Később, a 80-as évek elejétől, tért hódított a galvanikusan leválasztott, rövidzár-védett tranzisztoros kimenet, és az optó-csatolt bemenet, és ennek következtében a 24 V dc logikai jelszint a be és kimeneteken Miután a kimenetekkel továbbra is leggyakrabban tekercset gerjesztenek, és a tranzisztor nem viseli el a negatív polaritást, emiatt 60 μH a megengedett induktív terhelés. Már a relés vezérlőszekrényeket és a pneumatikus munkahengereket is

illesztették egymáshoz elektro-pneumatikusan vezérelt útszelepek segítségével. Így e téren csak annyi a változás, hogy a 24 V dc gerjesztésű útszelepek váltak általánossá. A mechanikusan működtetett, pneumatikusjelet adó, helyzetérzékelőket felváltották az induktív, kapacitív, vagy optó helyzetérzékelők. Ez utóbbiak kontaktus, vagy 24 V dc jelet szolgáltatnak A mérésben a Moeller PS3 kompakt PLC kézi programozóval van ellátva. Így a szabványos programozási nyelvek közül csak az utasítássoros programnyelv használható, mert a többi nem jeleníthető meg a kézi programozó LCD kijelzőjén. A kézi programozó kezelési leírása az „Automatika laboratóriumi mérések II” jegyzetben van Emlékeztető: A PS3 címzési rendszere: diszkrét bemenetek I0.0 I015; kimenetek Q00Q015; belső változók M0.0M3515 Konstans megadása időzítőkben: KWszám, ahol a szám 1-65350 közötti lehet és szám *0,1 másodperc az időzítés. Az

utasítások szekvenciákba vannak szervezve A Bool szekvencia mindig „L” (load=töltsd) utasítással kezdődik, és logikai utasítással „A” (ÉS), „O” (VAGY) folytatódik, majd többször is lezárható a „=” (legyen egyenlő), „S” (Set), „R” (Reset) utasításokkal. Az időzítő külön szubrutin, és így a be és kimeneti paramétereit kell kitölteni Legfeljebb 32 darab, önálló szekvenciát képező időzítő használható, amit a TR0 – TR31 címeken lehet behívn, és fel kell paramétereznii. A feladat megoldása akár bistabil, akár unistabil munkahengert működtető 5/2-es útszelepet alkalmazva történik, mindkét algoritmus könnyen elkészíthető, és normál mágneskapcsolóval használható. Öntartó mágneskapcsolót akkor kell alkalmazni, ha az utolsó állapotát meg kell tartania a mágneskapcsolónak a tápfeszültség kimaradásakor is. Megjegyzés: Az öntartó mágneskapcsolók vezérlése két PLC kimenetet igényel, az

egyik (S) bebillenti a relét, a másik (R) visszabillenti. Figyelem öntartó mágneskapcsolók vezérlése esetén a szoftverben „S” és „R” helyett az „=” utasítást kell használni, mert az öntartásról a mágneskapcsoló gondoskodik. 13 A PLC az MSZ EN 61131-3 definiált programnyelveken programozható. A kontaktus vezérlés tárgyalásakor megismert példa programja, és a PLC bekötése nem öntartó mágneskapcsolóval, utasítássoros (IL) programnyelven a 11. ábrán lázható A logikai függvényekből kiindulva a PS3 szoftvere Tartó relés kapcsolás Normál relés kapcsolás 000 L I0.0 000 L I0.2 001 S M0.0 001 O I0.3 002 LI0.1 002 S M0.1 003 R M0.0 003 L Q0.0 004 L I0.2 004 O Q03 005 O I0.3 005 R M0.1 006 S M0.1 006 TR0 007 L Q0.0 S: M0.1 008 O Q0.1 Stp: 009 R M0.1 Iw: KW50 010 TR0 Q: M1.0 S: M0.1 007 L I0.1 Stp: 008 O M0.0 Iw: KW50 009 AN I0.0 Q: M1.0 010 = M0.0 011 L I0.3 011 L I0.3 012 A M1.0 012 A M1.0 013 S Q0.0 013 O Q0.0 014 L I0.2 014 AN

I0.2 015 R Q0.0 015 = Q0.0 016 L I0.2 016 L I0.2 017 A M1.0 017 A M1.0 018 A M0.0 018 A M0.0 019 S Q0.1 019 O Q0.1 020 L I0.3 020 AN I0.3 021 R Q0.1 021 = Q0.1 24 VDC N0 N1 H0 H1 PS3 K0 K1 Összerendelési táblázat N0 N1 H0 H1 K0 K1 Be/Ki I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 Q0.0 Q0.1 Belső változók S0 M0.0 Időzítő engedélyező M0.1 Időzítő kimenet M1.0 11. ábra A pneumatikus vezérlés bemutatása ugyanazzal a mintapéldával történt, így a bekötés hasonló, csak a mágneskapcsolók tekercse helyett az útszelep elektro-pneumatikus vezérlésére kell kötni a PLC megfelelő kimeneteit (12. ábra) A bemenetek azonosak Miután a munkahengernek nincs szüksége időzítőre a biztonságos irányváltáshoz, a logikai függvények, és így a szoftverek egyszerűbbek. Megjegyzés: Ha adott ideig a végállapotban kell a munkahengernek tartózkodnia, akkor ezt TRxx időzítő segítségével, a 11. ábrán látható módon, egyszerűen megoldható A bistabil 5/2-es útszelep

logikai függvénye alapján mindössze 9 sorból áll a program. Ha az útszelep átkapcsol, a munkahenger irányt vált, és ennek folyományaként elhagyja a végállás kapcsolót, és így lekerül a vezérlés a bistabil útszelepről Figyelem: Nem szabad „S” (Set), „R” (Reset) utasításokat használni! A unistabil 5/2-es útszelep használata sem jelent többlet költséget, hisz a segéd útszelep szoftveresen van leképezve. Ebből is látható, hogy a PLC kevesebb eszközt igényel A PLC bekötése unistabil 5/2-es útszelep használatával és a szoftverek Megjegyzés: Ha a unistabil 5/2-es útszelep logikai függvényei alapján a szoftver két sorral hoszszabb lenne. A logikai feltételek az S1 segéd-relének megfelelő belső változót (pl: M01) értékét billentené „1”-be, illetve „0”-ba. Ezután két sor belső változót tenné a kimenetre egy az egyben Ez értelemszerűen egyszerűsíthető volt, de többlet sorokat írni önmagában nem hiba, ha

logikailag és szintaktikailag helyes, akkor nem okoz problémát. 14 A logikai függvényekből kiindulva a PS3 szoftvere Unistabil kapcsolás Bistabil kapcsolás 000 L I0.0 000 L I0.0 001 S M0.0 001 S M0.0 002 LI0.1 002 LI0.1 003 R M0.0 003 R M0.0 004 L I0.2 004 L I0.2 005 A M0.0 005 A M0.0 006 S Q0.0 006 = Q0.0 007 L I0.3 007 L I0.3 008 R Q0.0 008 = Q0.1 009 009 24 VDC N0 N0 N1 H0 H1 K0 K1 Be/Ki I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 Q0.0 Q0.1 Belső változó S0 M0.0 H0 H1 PS3 K0 Összerendelési táblázat N1 12 3 1 5 2 4 12. ábra Mérési elrendezések A demonstrációs tábla három rész felületre van osztva. A jobboldalon a kontaktusvezérlést, baloldalon a pneumatikus vezérlést, és középen a PLC programozással történő vezérlés gyakorolható Az eszközök biztonsága, és gyorsabb elvégezhetősége érdekében a földelési pontok a hallgatók számára nem elérhetők. Minden terhelésnek csak a meleg pontja van kivezetve, az viszont számos esetben

többszörözve, hogy könnyebben lehessen huzalozni. Elektromechanikus eszközök A szokásos elektromechanikus eszközök tábláján (13. ábra) a kapcsolótábla, és a feladatok demonstrálására, munkahenger, levegő tartály és ezek működtetésére szolgáló érzékelők és beavatkozók vannak. A kapcsolótáblán kapcsolók és nyomógombok, valamint relék, az időrelé, a számláló-relé, és az érzékelők kontaktusai, továbbá az útszelepek, a relék, az időrelé, a számláló-relé tekercsei, a lámpák, valamint diódák vannak. Az eszközök a huzalozó táblán köthetők össze. A kapcsolóknak és nyomógomboknak, és a reléknek váltó érintkezői vannak. A tekercseknek csak a melegpontja van kivezetve A könnyebb huzalozás végett vannak duplikálva. A tápellátásnak ugyancsak a meleg pontja (24 V) van kivezetve, és a kényelmes használat érdekében megsokszorozva. Megjegyzés: A huzalozó táblán a banánhüvelyek mellett nem látni a

kontaktus és a tekercs jelet, és az érzékelő betűkódját. Az érzékelők „I” induktív közelítéskapcsoló, „K” kapacitív közelítéskapcsoló, „O” fotó-elektromos, „N” nyomáskapcsoló. 15 Levegőtartály N 2 2 1 3 1 3 R R R R IR R R R R SzR NG NG K K É NG NG K K O A huzalozó táblán az „É” érzékelők mező I K O N K 3 1 5 I 2 4 A huzalozó táblán a „R” relé mező Megjegyzés: Az „NG” nyomógomb és „K” kapcsoló mező abban különbözik az „R” relé mezőtől, hogy a tekercs Időrelé Számláló helyén nyomógomb, ilrelé letve kapcsoló van. Az „IR” időrelé és vala13. ábra mint az „SzR” számláló relé mező abban különbözik az „R” relé mezőtől, hogy az idő és számláló reléknek több vezérlő bemenete van. Az „IR” időrelé valamint az „SzR” számláló relé előlapján vannak a kezelő szervek, melyekkel a paramétereik beállíthatók. Ezen

eszközök kezelését a kitett katalóguslap alapján végezze Pneumatikus eszközök A pneumatikus vezérlésekben szokásos útszelepek, és három munkahenger van elhelyezve a pneumatikus táblán (14. ábra) A huzalozást levegő vezetékekkel kell megvalósítani A tápnyomás több ponton is kivezetésre került Az 5/2-es útszelepek és a munkahengerek már össze vannak huzalozva. Először válassza ki a használni kívánt szelepeket, majd az 5/2-es útszelek vezérlő bemeneteit („12”, „14”) kösse be, és így tovább. Utoljára csatlakoztassa a táplevegőt a megfelelő szelepekhez Figyelem: Ne felejtse el visszatenni a záródugót a nem használt tápelosztó csatlakozókra. 16 343/1: Nyomógombbal működtetett unistabil 3/2es útszelep 2 343/2 1 3 2 463/221 2 1 3 463/200 14 4 12 31 5 2 413/10 12 2 3 1 343/3 2 31 5 2 12 2 413/25 12 2 413/15 10 1 1 4 2 3 1 343/4 413/20 12 1 3 2 3 1 343/4 3 1 343/1 343/3: Kézikarral működtetett

unistabil kétirányú 3/2-es útszelep. 343/4: Kézikarral működtetett bistabil, mindkét irányban reteszelt 3/2-es útszelep. 343/5: Görgős-karral működtetett unistabil 3/2-es útszelep. 413/10: Pneumatikus vezérlésű, unistabil 3/2-es útszelep. 2 3 1 343/1 413/15: Váltószelep. Logikai („VAGY”) 413/20: Pneumatikus vezérlésű, bistabil 3/2-es útszelep. 445/025 2 1 343/2: Nyomócsappal működtetett unistabil 3/2es útszelep 13 413/25: Állítható késleltetett nyitású, unistabil 3/2es időszelep. 445/025: Fojtó. 463/200 14 14. ábra 2 4 31 5 12 2 3 1 343/5 2 3 1 343/5 2 3 1 343/1 463/200: Pneumatikus vezérlésű, bistabil 5/2-es útszelep. 463/221: Pneumatikus vezérlésű, unistabil 5/2-es útszelep. A 413/25 időszelepen található egy forgatógomb, amivel állítható 0,2 – 10 másodperc között a késleltetési idő, legfeljebb 5% pontossággal. A 415/15 váltószelep passzív logika, és mint ilyen célszerű egyidejűleg csak az

egyik oldalról vezérelni. Mikroprocesszoros vezérlés Két PLC van a táblán (15. ábra) Ezeken egymástól függetlenül készíthető feladat A „P” pótméter a PLC az „IA0.0” című analóg bemenetére kötve Megjegyzés: A táblán a banánhüvelyek mellett nem látni a kontaktus jelet, és az „É” mezőben az érzékelők számkódját. 17 1/1 A táblán az „NG” és a „K” mezők. 1/2 2 4 12 31 5 3/1 2/1 2/2 2 3/2 4 31 5 2 14 3/14 NG NG K K 12 4 31 5 P A táblán az „É” mező. 3/12 15. ábra 12 2/12 É 1/12 P NG NG K K 1/1 2/1 3/1 + + + + + + 1/2 2/2 3/2 Megjegyzés: A PLC bemeneteihez a kapcsolók és nyomógombok kontaktusait, illetve az induktív érzékelőket lehet csatlakoztatni. A PLC kimeneteihez az elektro-pneumatikusan vezérelt útszelepek tekercseit, és lámpákat lehet csatlakoztatni. Az elektro-pneumatikus vezérlő tekercseinek, és a lámpáknak csak a meleg pontja van kivezetve. Az

induktív érzékelők 24 V dc feszültséget szolgáltatnak Az érzékelők védelme érdekében itt is csak a melegpont van kivezetve. A kapcsolók, és nyomógombok kontaktusait el kell látni tápfeszültséggel. Csak a PLC be és kimeneteit kell csatlakoztatni. A többi bekötés (útszelepek táplevegő ellátása, érzékelők tápfeszültség ellátása) elő van készítve Mérési feladatok Kontaktusvezérlés 1. Két nyomógomb vagy kapcsoló kontaktusai, és egy kijelző lámpa segítségével valósítson meg „ÉS”, „VAGY”, illetve „kizáró VAGY” kapcsolásokat 2. A 16 ábrán az „S0” dominánsan meghúzó öntartó kapcsolás, az „S1” dominánsan elengedő öntartó kapcsolás 18 a) Kössön párhuzamosa egy-egy lámpát az „S0” és „S1” tekercsekkel, majd huzalozza össze az ábrának megfelelően, és hasonlítsa össze a működést. 24VDC N0 S0 S1 N0 K1 N1 K2 R1 N2 R1 K3 R2 N3 R2 R3 K0 R2 K0 H0 S0 Z 2 1 N R3 S1 2 Z

3 3 N H0 R1 4 Z 6 8 5 N H0 R2 6 Z 5 8 7 N R3 8 Z 9 N 10 7 10 16. ábra 3. 4. 5. 6. 7. 8. Sok olyan feladat van, amikor az eszközök csak kötött sorrendben kapcsolhatnak be, illetve ki. A 16 ábrán az „R1”, „R2”, „R3” ilyen relélánc sorrendi kapcsolást mutat Jelképezzen az „R1”, „R2”, „R3” futószalag motorjait működtető mágneskapcsolókat, a „K1”, „K2”, „K3” a motorok leállító, és az „N1”, „N2”, „N3” a motorok indító kapcsolóját. A „H0” gyűjtött hiba a motorok túlterhelését jelző hőrelékről b) Valósítsa meg a relélánc kapcsolást, elemezze a működését. c) A gyakorlatban, az első futószalag indítását kővetően, csak egy bizonyos idő eltelte után indítható a második, és így tovább. Hogyan valósítaná meg az időkésleltetést a reléláncban? Valósítsa meg a következő logikai függvényekkel leírható kapcsolást: Y 0 = ( A ⋅ B + Y 0) ⋅ Y 1 Y 1 = ( B ⋅

C + Y 1) ⋅ Y 0 Készítsen kapcsolást, amely három relé állapotát vizsgálja. Ha háromból bármely kettő gerjesztett, akkor jelezzen egy lámpa Két nyomógomb felhasználásával működtesse az időrelét, mint késleltetve meghúzó időzítőt, valamint a mérésvezető oktató által kijelölt üzemmódban. Egészítse ki az előbbi áramkört a számláló relével úgy, hogy az időzítő negyedik indítását ne engedélyezze. Valósítsa meg a mintapéldában bemutatott feladatot. A bistabil 5/2-es útszelepet vezérelje a mágneskapcsolók helyett Tervezze meg a következő feladatot: Alaphelyzetben a munkahenger behúzott állapotban van. Egy kapcsoló indítsa a munkahengert Amikor kiérkezik, a kezelőnek nyugtáznia kell. A nyugtázást kővetően 4 másodperc múlva menjen hátra a munkahenger, majd automatikusan ismét előre Itt újból nyugtázni kell, és a ciklus ismétlődik A kapcsoló lekapcsolása állítsa alaphelyzetbe a rendszert d) Válassza ki az

eszközöket. (Működtetett eszközök: az útszelep tekercsei, az időrelé tekercsei; működtető eszközök: kapcsoló, nyugtázó nyomógomb, időrelé kontaktusa, végállás kapcsoló kontaktusa) e) Rajzolja meg az ütemdiagramot, és írja fel a logikai függvényeket. 19 f) Rajzolja meg az áramút-rajzot, és huzalozza össze az áramkört. 9. Tervezze meg a következő feladatot: Alaphelyzetben a levegő tartály lelevegőzik Start kapcsoló hatására a leeresztő unistabil útszelep lezár, és töltő unistabil útszelep nyit. A nyomáskapcsoló jelére 5 másodpercig leáll a töltés, és leereszt a tartályból, majd ez a ciklus folytatódik, amíg a Start kapcsoló kikapcsolásával újra alaphelyzetbe nem kerül. a) Válassza ki az eszközöket. (Működtetett eszközök: a két unistabil útszelep tekercse, időrelé tekercsei; működtető eszközök: kapcsoló, nyomáskapcsoló kontaktusa, időrelé kontaktusa) b) Rajzolja meg az ütemdiagramot, és írja fel

a logikai függvényeket. c) Rajzolja meg az áramút-rajzot, és huzalozza össze az áramkört. Pneumatikus vezérlés 1. Valósítsa meg az alábbi egyszerű alapkapcsolásokat: A 17 ábrán az A) kapcsolásban amíg a 3.11 nyomógomb működtetve van az 11 munkahenger kimegy, és elöl tartózkodik A nyomógomb felengedésekor az 11 munkahenger visszaáll alaphelyzetbe A B) kapcsolásban elég rövid ideig működtetni a 3.21 nyomógombot, viszont az 12 munkahengert a 2.21 végállás érzékelő azonnal visszaküldi Megjegyzés: Célszerű jól áttekint1.1 1.2 2.20 2.21 hető jelzésrendszert használni. Javasolt: A munkahengerek és az őket vezérlő útszelepek az egyes szinten vannak és közös a szá2 4 2 4 mozásuk (1.1, 12, stb) 1.2 14 1.1 A kettes szinten a végállás kap12 12 315 315 csolók vannak, és a kódjuk jelzi, 2 2 2 hogy melyik munkahengerre hat, és melyik állapothoz tartoznak. Így 3.11 2.21 3.21 1 3 1 3 1 3 a 2.20 az 12 munkahenger behúzott, a 221

előretolt állapotáA B hoz tartozik. 17. ábra Az egyéb érzékelőknek (pl.: nyomáskapcsoló, szintkapcsoló) a 201, 202, stb kód adható A hármas szinten a működtető elemek vannak. A kód jelzi, hogy a 311 nyomógomb az 11 munkahengerre, a 3.21 nyomógomb az 12 munkahengerre hat a) Rajzolja meg a kapcsolások út-lépés diagramjait. b) Hogyan módosítaná a B) kapcsolást, hogy a munkahenger 3 másodpercig a külső helyzetében maradjon? Próbálja ki. c) Cserélje le a 3.21 nyomógombot a 220 végállás kapcsolóra úgy, hogy a 220 végállás kapcsoló a táplevegőt a fojtószelepen keresztül kapja. Mi történik, ha a fojtást kinyitja. d) Tervezzen kapcsolást, amelyben egy nyomógomb előre, egy másik meg visszamozgatja a munkahengert. 2. Huzalozza össze a mintapéldát A kapcsolási rajz a 10 ábrán látható Ellenőrizze a működést. 3. Hogyan módosul a minta példa kapcsolási rajza, ha unistabil 5/2-es útszelepet használ A logikai függvények a 11

oldalon találhatók 4. Két munkahengert alkalmazó példa: Egy félautomata sajtológép a kézzel behelyezett lemezt, az első munkahengerrel (1.1) leszorítja, majd a lemez rögzített helyzetében, amit az első munkahenger külső végállás kapcsolója (2.11) jelez, beüti a szegecset a 20 második munkahenger (1.2) Az ütéshez elegendő, hogy a második munkahenger tolattyúja végállásig kimenjen, amit a külső végállás kapcsolója (221) jelez, és ennek hatására rögtön visszatérhet. Az ütő (12) munkahenger behúzott helyzetét a belső végállás kapcsoló (2.20) jelzi, és ez visszavezérli az első munkahenger tolattyúját A folyamatot a Start nyomógomb (3.11) indítja a sajtológép alaphelyzetében, amit az első munkahenger belső végállás kapcsolója (2.10) jelez Először válassza ki az eszAz elrendezési rajz közöket. Legyen például 1.1 2.10 2.11 12 2.20 2.21 mindkét munkahenger bistabil 5/2-es útszeleppel vezérelt. Rajzolja meg az

út-lépés di2 4 2 4 agramot. Először a Start im11 1.2 pulzust, majd a két munka14 12 14 12 315 henger mozgását, majd az 315 5/2-es útszelepek vezérlője2 2 2 2 leit, majd a végállás kapcsolók jelzéseit. 2.20 1 3 2.10 1 3 2.21 1 3 2.11 1 3 Írja fel a logikai függvénye2 ket az 5/2-es útszelepek ve3.11 zérlőjeleire. 1 3 Az elrendezési rajz a feladat szöveges leírása alapján fel18. ábra rajzolható (18. ábra) Fent a munkahengerek a végállás kapcsolóik kódjával, alatta a működtető útszelepek helyezkednek el. Azok alatt a végállás kapcsolók Célszerű olyan sorrendben megrajzolni ezeket, hogy közel legyen az általa vezérelt 5/2-es útszelep bemenethez. (Pl: Az első munkahenger külső végállás kapcsolója (211) vezérli a második munkahenger tolattyúját ki, vagyis célszerű az (1.2) útszelep „12”-es vezérlő bemenete alá rajzolni a) A logikai függvények alapján huzalozza össze az elrendezési rajzot, majd az így kapott

kapcsolási rajz alapján, a pneumatikus táblán az eszközöket. b) Rajzolja meg az út-lépés diagramot, írja fel a logikai függvényeket, rajzolja meg az elrendezési rajzot, ha a második szegecselő henger vezérlése unistabil 5/2-es útszeleppel történik. 5. A start nyomógomb hatására az egyes munkahenger menjen ki Amikor kiért a kettes munkahenger is menjen ki. Amikor kiért jöjjön vissza az egyes munkahenger Amikor az egyes munkahenger visszaért jöjjön vissza a kettes munkahenger. Ez a ciklikus működés folytatódjon. A stop nyomógomb hatására alaphelyzetben álljon le a rendszer a) Használja a két bistabil 5/2-es útszelepet, és így a megfelelő munkahengerek végállás kapcsolóit. Az elrendezési rajz a szöveges leírás alapján megrajzolható (19. ábra) b) b) Rajzolja meg az út-lépés diagramot. Célszerű a mintapéldához (10/a ábra) hasonlóan a 3/2-es bistabil szelepet (301) segédszelepként alkalmazni c) Írja fel a logikai

függvényeket, és rajzolja meg a kapcsolási rajzot az elrendezési rajz alapján. c) d) Huzalozza össze a kapcsolást és próbálja ki. d) e) Ha az egyik vezérlő útszelep unistabil, akkor vizsgálja meg, hogy a rendelkezésre álló eszközökkel megvalósítható-e a feladat. 21 Az elrendezési rajz 1.1 2.10 2.11 12 2.20 2 4 1.1 14 315 12 14 2 2 2 2.11 1 3 2.20 1 3 3.01 2 3.02 1.2 2.10 1 3 2.21 2 4 12 315 2 2.11 1 3 2 13 Megjegyzés: Ne az ábrát firkálja össze, hanem rajzolja le újra. A végállás kapcsolók sorrendje csak javaslat. A saját rajzán ne felejtse el ábrázolni az útszelepek táplevegő ellátását. 2 3.11 1 3 Megjegyzés: A Start nyomógomb az első munkahengert indítja, így a kódja lehet (3.11) A Stop nyomógomb mindkét azonban munkahengerre hat, így célszerűbb a (3.02) kód 1 3 19. ábra Mikroprocesszoros vezérlés A Moeller cég PS3 típusú Programozható Logikai Vezérlője (PLC) és PRG3 típusú kézi

programozója található a mérésben. Ez egy kifutott típus, ami a korszerű PLC képességeinek csak a legalapvetőbb részét birtokolja A mérés szempontjából ez hasznos, hisz kezelése gyorsan elsajátítható. A kézi programozó kezelési leírása az „Automatika laboratóriumi mérések II.” jegyzetben van Emlékeztető: A PS3 címzési rendszere: diszkrét bemenetek I0.0 I015; kimenetek Q00Q015; belső változók M0.0M3515 Konstans megadása időzítőkben: KWszám, ahol a szám 1-65350 közötti lehet és szám *0,1 másodperc az időzítés. Az utasítások szekvenciákba vannak szervezve. A Bool szekvencia mindig „L” (load=töltsd) utasítással kezdődik, és logikai utasítással „A” (ÉS), „O” (VAGY) folytatódik, majd többször is lezárható a „=” (legyen egyenlő), „S” (Set), „R” (Reset) utasításokkal. Az időzítő külön szubrutin, és így a be és kimeneti paramétereit kell kitölteni. Összesen 32 darab TR (késleltetve

meghúzó) időzítő használható, amit a TR0 – TR31 címeken lehet behívni 1. A programozás-technika gyakorlása: Nyomógombok és kapcsolók, valamint a lámpa segítségével tesztelje az alábbi egyszerű programokat. Az időzítő idődiagramja 000 001 002 003 004 L Q0.1 A I0.0 O I0.2 AN I0.3 = Q0.1 000 001 002 003 004 L I0.2 O I0.0 S Q 0.1 L I0.3 R Q0.1 000 TR0 S: I0.1 Stp: Iw: KW50 Q: Q0.0 S Q T=KWszám*0.1 sec 2. Huzalozza össze a mintapélda feladatot (12 oldal), másolja be a programot, és tesztelje le a feladatott a) Mit kell tennie, hogy a munkahenger 5 másodpercig a kitolt állapotában maradjon. Módosítsa a programot. 22 3. Írjon rá programot és tesztelje le a következő műveletsort: Egy kapcsoló reteszeli a művelet indítását, illetve ha a műveletsor közben működteti, akkor alaphelyzetbe áll a munkahenger. A munkahenger indítása két kezes (két nyomógomb együttes megnyomása szükséges) A munkahenger a külső pozícióban 3

másodpercig tartózkodjon, majd térjen vissza, és a ciklus folytatódjon, amíg egy nyomógomb le nem állítja. 4. Írja meg a PLC programját és tesztelje a pneumatikus vezérlés példasorából a 4 példáét, ami egy félautomata sajtológép működését írta le a) Ha mindkét útszelep bistabil. b) Ha a szegecselő munkahenger vezérlése unistabil. c) Mit kell változtatni a programon, ha az indítás két kezes, vagyis munkavédelmi megfontolásból a kezelőnek egyszerre két nyomógombot kell megnyomnia. 5. A pneumatikus vezérlés példasorában megismert 5 példa út-lépés diagramja a 20 ábrán látható 3.11 Út-lépés diagram bistabil útszelep használata esetén 3.01 3.02 1.1 1.2 1.112 1.114 1.212 1.214 2.10 2.11 2.20 2.21 20. ábra a) Írja fel a logikai függvények. Célszerű berajzolni a nyilakat! b) Írja meg a programot és tesztelje le. 23