ЛОГИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ ПНЕВМОСИСТЕМ
Особенности газа, прежде всего его высокая сжимаемость, ограничивают сферу применения пневматических приводов в системах непрерывного действия (аналоговые системы), где требуется плавность хода, стабильность скоростей при изменяющихся нагрузках, точность позиционирования. Поэтому пневмоприводы чаще всего используют в дискретных системах, таких, например, как подача и зажим заготовок при механической обработке, транспортировка деталей от места обработки до места сортировки или складирования, открытие и закрытие люков, задвижек и т.п. Очевидно, что и сигналы управления таким приводом должны быть дискретными, а формировать сигналы должны дискретные элементы управления.
В пневматических системах для формирования сигнала управления используют пневматические логические элементы, работа которых основана на законах алгебры логики.
Основы алгебры логики
Логика — наука, изучающая формы мышления, ход рассуждений и умозаключений, оперирует понятием «высказывание».
Под высказыванием понимают предложение, о котором можно судить, является ли оно истинным или ложным. Такое, например, высказывание, как «идет снег», будет истинным, если на улице идет снег, или ложным, если погода ясная. Высказывания могут быть простые и сложные. Примером простого высказывания может служить приведенное выше предложение. Сложное высказывание получается при объединении простых высказываний путем использования логических связей, выраженных союзами «и», «или», «если . то» и др. Из двух простых высказываний «Деталь бракуется по отклонению размера диаметра от заданного», «Деталь бракуется по отклонению размера длины от заданного» путем использования логической связи «или» можно построить сложное высказывание «Деталь бракуется при отклонении размеров диаметра или длины от заданных».
Первое и второе простые высказывания будут истинными (деталь бракуется), если будет зафиксировано отклонение размеров от заданных значений, и будут ложными при отсутствии отклонений.
Сложное высказывание будет истинным или ложным в зависимости от того, какими будут простые высказывания. По логике приведенное сложное высказывание будет истинным, если одно из простых высказываний или, тем более, оба будут истинными. Только если оба простых высказывания будут ложными, сложное высказывание будет тоже ложным.
Алгебра логики, основателем которой был английский ученый Буль, переводит логические рассуждения в область алгебраических исчислений высказываний.
Простое высказывание в алгебре логики называется переменной, а сложное — логической функцией.
Вид логической функции определяется видом логической связи. В рассмотренном примере сложное высказывание будет логической функцией «или».
Для исчисления высказываний используется двоичная система, в которой переменная и функция могут иметь только два значения (нуль или единица). Принимают за условие, что истинное высказывание имеет значение «единица», а ложное — «нуль». Переменные обозначают латинскими буквами х, у и г, а функции — буквой/.
Представим логические высказывания, приведенные выше, в виде таблицы состояний логической функции двух переменных (табл. 13.1).
Схема сборки пневмосистемы с логической функции «ИЛИ»
Для примера использования данной функции возьмем въездные ворота, которые будут открываться и закрываться с кнопки, расположенной на пульте охранника, ИЛИ с кнопки, расположенной рядом с воротами. Собственно, потому эта функция и называется «ИЛИ», ведь для ее срабатывания необходимо выполнение хотя бы одного из двух условий (нажатие кнопки охранника или кнопки у ворот).
Если при сборке данной пневмосистемы входные каналы распределителя объединить через пневмофитинг-тройник, то воздух одного из двух распределителей будет выходить через выпускной канал другого распределителя. Во избежание этой проблемы нужно использовать перекидной логический клапан «ИЛИ» ES-8 (на рис.»В») .
Таким образом, давление на выходе мы получим, если воздух будет подан на один из двух входов. Если же кнопки будут нажаты одновременно – тоже не беда. На выходе будет получен воздушный поток из входа с более высоким давлением.
Итак, теперь подробнее рассмотрим все элементы пневмосистемы:
Компрессор
В схеме любой пневмосистемы необходим источник сжатого воздуха. В нашем случае это поршневой безмасляный малошумный компрессор AC140-8-OFS мощностью 750 Вт производительностью 140 л/мин (на рис.»Д») .
Фильтр-влагоотделитель
Не смотря на то, что компрессор безмасляный, остается проблема очистки сжатого воздуха и удаления конденсата. Для решения этой проблемы установим в систему фильтр-влагоотделитель с встроенным регулятором давления EW2000-02 (на рис.»Е») . Он обеспечивает двойную фильтрацию: центробежная очистка (в том числе от конденсата) и очистка через сменный пористый фильтрующий элемент.
Пневмораспределитель механический (переключатель)
На пульте охранник устанавливаем переключатель для открывания ворот. В нашем случае это будет двухпозиционный, трехлинейный механический пневмораспределитель M32-08S1B (на рис.»А»). Он имеет линию входа, линию выхода и линию для сброса воздуха из системы через глушитель. У распределителя две позиции. При переключении в первую он открыт для подачи в систему. Во второй позиции происходит сброс воздуха из системы. Пневмораспределитель имеет фиксацию в конечных положениях.
Пневмораспределитель механический (рычажок)
Непосредственно у ворот также необходим переключатель для открывания. Это пневмораспределитель H322-08 (на рис.»Б»), который относится к типу 3/2, имеет ручное управление и фиксируется в конечных положениях.
Перекидной логический клапан
Для реализации функции «ИЛИ» оба переключателя (M32-08S1B и H322-08) необходимо подключить к перекидному логическому клапану ES-8 (на рис.»В»). Он представляет собой клапан с тремя присоединительными отверстиями, два из которых служат входными для давления, а третье – выходное.
Распределитель с пневмоуправлением
Для управления пневмоцилиндром используем 5-ти линейный, 2-х позиционный распределитель с односторонним пневматическим управлением V5211-06А (на рис.»Г»). Распределитель имеет одно отверстие для управления (к нему подключается трубка, выходящая из перекидного клапана ES-8). За счет этого будет реализовано переключение пневмоцилиндра двумя распределителями (или с находящегося на пульте охраны, или у ворот).
Пневмоцилиндр двусторонний
Исполнительным механизмом в данном примере является пневмоцилиндр TBC 32×50-S (диаметр поршня 32 мм, ход поршня 50 мм) (на рис.»Ж»). На поршне данного пневмоцилиндра имеется магнитное кольцо (на это указывает литер «S» в наименовании). Для определения усилия данного пневмоцилиндра можно воспользоваться таблицей расчета (брать из расчета давления 6 бар). В нашем случае усилие составит 482Н на «толкание» и 415Н на «втягивание» поршня. Следует учитываться, что в данной таблице указано усилие для пневмоцилиндров, работающих на «прижим». Для транспортирующих систем теоретическое усилие необходимо брать с запасом в 1,5-2 раза.
Пневмофитинги и трубка
Определившись с выбором всех необходимых элементов системы нужно подобрать соединительные элементы для сборки. Для этого используются пневмотрубки и цанговые пневмофитинги. В нашем случае используется полиуретановая (PU) трубка с диаметром 6х8 мм и 4х6 мм. Для подключения управляющих пневмоцилиндров используем трубки меньшего диаметра, так как для переключения силового пневматического распределителя достаточно небольшого давления (от 1 бар).
Выбор пневмофитингов зависит от удобства компоновки системы. В нашем случае это прямые фитинги, угловые фитинги и тройники.
Пневмодроссели
Для регулировки скорости поршня цилиндра используются пневмодроссели. Их регулировка осуществляется вручную. Для плавного хода поршня цилиндра необходимо, чтобы дросселировался спускаемый воздух. Воздух на наполнение полости цилиндра должен поступать беспрепятственно. Фитинг-дроссель ESC специально разработан для установки на пневмоцилиндры и имеют обратный клапан. Дросселирование происходит от резьбы к трубке. На наполнение полости цилиндра воздух проходит через обратный клапан, а на стравливание воздуха обратный клапан закрывается и воздух проходит через регулируемый дроссель.
Пневмоглушители
Пневмоглушители предназначены для снижения шума сжатого воздуха при его сбросе в атмосферу, а также для защиты механизмов от попадания грязи и пыли. Устанавливаются на выходные отверстия распределителей. В нашем случае используются глушители серии «А».
Всего для сборки рабочей пневмосистемы нам потребовались:
- Компрессор (750 Вт);
- Фильтр-регулятор EW2000-02;
- Механический переключатель (поворотный) M32-08S1B;
- Механический переключатель (рычажок) H322-08;
- Перекидной логический клапан ES-8;
- Пневмораспределитель с пневмоуправлением V5211-06А;
- Пневмоцилиндр TBC32x50-S;
- Пневмотрубка полиуретановая диаметром 6х4 мм и 8х6;
- Пневмофитинги EPC (прямой), EPL (угловой), EPD (тройник с двумя цанговыми захватами и одной внешней резьбой), EPCF (прямой с внутренней резьбой и цанговым захватом);
- Пневмодроссели ESC;
- Пневмоглушители серии A.
Желаем успехов в сборке!
- Пневмоострова
- Электроцилиндры
- Пневмоцилиндры
- Крепежные элементы для пневмоцилиндров
- Датчики
- Фитинги
- Пневмотрубки
- Быстроразъемные соединения
- Блоки подготовки воздуха из двух элементов
- Блоки подготовки воздуха из трех элементов
- Фильтры с регуляторами давления
- Фильтры-влагоотделители
- Регуляторы давления
- Лубрикаторы (маслораспылители)
- Электромагнитные клапаны
- Клапаны с пневмоуправлением
- Клапаны разные
- Электромагнитные распределители воздуха
- Механические распределители воздуха
- Пневмопедали
- Плиты для электромагнитных распределителей
- Распределители с пневмоуправлением
- Датчики давления
- Пневмодроссели
- Продувочные пистолеты и ручки
- Пневмоглушители
- ЗИП (ремкомплекты для цилиндров и эл/м клапанов, катушки, манометры, фильтрующие эл-ты)
- Таймеры
3. Логические функции и логические выражения
Реляционный подход организации баз данных, предложенный в \(70\)-х годах \(XX\) века Э. Коддом, основывается на математической теории множеств и математической логике. Использование базы данных предполагает манипулирование данными, включающее в себя поиск необходимых данных. Именно здесь применяются реляционная алгебра и реляционное исчисление, предполагающее вычисление предикатов первого порядка.
Предикат — утверждение, высказанное об объекте.
Утверждение может иметь всего два значения: быть истинным или ложным. Принято считать, что истинное высказывание \(=1\), а ложное \(=0\). Поиск условий, при котором выражение становится истинным, — одна из задач манипулирования данными в БД.
Учитывая, что логические переменные могут принимать только два значения, у нас есть возможность привести полную таблицу значений логической функции в зависимости от логической операции и значений логических переменных, т. е. задать логическую функцию таблично.
Напомним, что основных (базовых) логических операций — три. Это конъюнкция — логическое умножение (обозначается ∧ или значком \(*\), или не обозначается совсем), дизъюнкция — логическое сложение (обозначается ∨ или значком \(+\)) и инверсия — логическое отрицание (обозначается ¬ или чертой над логической переменной). Остальные операции выражаются через базовые.
Приведём таблицы истинности базовых операций, другими словами, таблицы значений логических функций в зависимости от значений логических переменных.7. Логико-вычислительная подсистема
Логическая функция И (рис. 7.4) устанавливает, аналогично функции ИЛИ, связь между как минимум двумя аргументами.
Рис. 7.4. Логическая функция И
Функция принимает значение 1 тогда и только тогда, когда значения всех аргументов равны 1.
Алгебраическая запись читается так: «А естьХи У».
Существует несколько способов реализации логической функции И в дискретных пневмосистемах. Один из них — применение логического пневмоклапана «И». Отсутствие сигнала хотя бы на одном из входов такого клапана влечет за собой отсутствие сигнала и на его выходе.
7.2. Логические пневмоклапаны
Производители пневматического оборудования, как правило, не выпускают специальных элементов для реализации логических функций ДА и НЕ. Это объясняется тем, что данные функции могут поддерживаться выпускаемыми серийно моностабильными 3/2-пневмораспределителями, нормально закрытыми (ДА) и нормально открытыми (НЕ) соответственно.
Для реализации же логических функций ИЛИ и И выпускают специальные клапаны, называемые логическими пневмоклапанами.
Логический пневмоклапан «ИЛИ»
Логический пневмоклапан «ИЛИ», по существу, представляет собой выполненные в едином корпусе два обратных клапана с общими запорным элементом и выходом (рис. 7.5).
Рис. 7.5. Логический пневмоклапан «ИЛИ»
Подача сжатого воздуха в один из входных каналов (X или Y) вызывает перемещение клапана на противолежащее седло, что сопровождается перекрытием второго канала входа и поступлением воздуха на выход А элемента. При одновременном наличии двух различных по значению давления входных сигналов на выход приходит больший сигнал (клапан закрывает тот канал входа, в который подан меньший сигнал); при равенстве сигналов клапан будет находиться в нейтральном положении.
7. Логико-вычислительная подсистема
В иностранной технической литературе логические пневмокпапаны «ИЛИ» иногда называют перекидными или челночными клапанами, что связано с их принципом действия.
На первый взгляд может показаться, что для независимого управления пневмоцилиндром из двух разных мест (такая ситуация часто встречается на технологическом оборудовании) достаточно установить параллельно две пусковые кнопки, объединив их выходы через тройник (рис. 7.6, а).
Рис. 7.6. Применение логического пневмоклапана «ИЛИ»
При использовании такого варианта коммутации нажатие на любую из пусковых кнопок 1.2 или 1.4 может не привести к срабатыванию исполнительного распределителя 1.1, т. к. управляющий сигнал будет главным образом уходить в атмосферу через канал сброса второй (незадействованной) пневмокнопки, а не поступать в линию управления пневмораспределителем 1.1.
Независимое управление пневмораспределителем 1.1 и, соответственно, пуск пневмоцилиндра 1.0 из двух разных точек возможно обеспечить только путем реализации функции логического сложения (ИЛИ) сигналов от пневмокнопок 1.2 и 1.4 с помощью клапана «ИЛИ» 1.6 (рис. 7.6, б).
Логическая функция ИЛИ в принципе может быть также реализована посредством использования золотникового моностабильного распределителя с пневматическим управлением (рис. 7.7).
Рис. 7.7. Реализация логической функции ИЛИ посредством золотникового моностабильного распределителя
По команде от пневмокнопки 1.2 распределитель 1.6 переключается, в результате чего сжатый воздух от линии питания 1 подается на управление распределителем 1.1. При нажатии же на пневмокнопку 1.4 сигнал поступает в линию управления распределителем 1.1 через линию 3 пневмораспределителя 1.6.
