Napędy i sterowanie pneumatyczne
Franciszek Siemieniako (red.)
rok wydania: 2013
stron: 218
format: B5
oprawa: miękka
wydawnictwo: Politechnika Białostocka
W podręczniku "Napęd i sterowanie pneumatyczne" autorzy podejmują próbę przedstawienia zagadnień najważniejszych dla tego obszaru działania. Podział treści jest odzwierciedleniem zadań, które są realizowane przez poszczególne elementy czy zespoły układów pneumatycznych.
Tematyka podręcznika sprowadza się do omówienia następujących zagadnień:
* budowa i działanie elementów oraz podstawowych układów pneumatycznych,
* budowa oraz zasada działania prostych układów sterowania,
* współpraca pneumatycznych urządzeń wykonawczych i elektronicznych układów sterowania PLC,
* matematyczne modelowanie elementów pneumatycznych oraz pneumatycznych układów napędowych.
Studenci przystępujący do zgłębienia wiedzy w zakresie tego przedmiotu winni być obeznani z mechaniką płynów, termodynamiką, podstawami automatyki oraz programowaniem sterowników PLC.
Treści podręcznika "Napęd i sterowanie pneumatyczne" przedstawione są w sześciu rozdziałach.
W rozdziale 1 omówiono właściwości powietrza jako czynnika roboczego w układach pneumatycznych. Przypomniano o związkach zachodzących pomiędzy ciśnieniem, temperaturą a zajmowaną przez powietrze objętością. Dokładnie omówiono przygotowanie sprężonego powietrza służącego do zasilania elementów pneumatycznych.
W rozdziale 2 przedstawiono budowę, zasadę działania, dobór oraz sposób zamawiania siłowników pneumatycznych oraz zaworów: rozdzielających, zwrotnych, szybkiego spustu, sterujących ciśnieniem, sterujących natężeniem przepływu oraz specjalnych. Omówiono tu elementy firm FESTO oraz PREMA.
Zastosowanie elementów do realizacji podstawowych układów pneumatycznych pokazano w rozdziale 3. Poza układami realizującymi funkcję alternatywy i koniunkcji pokazano tu układy umożliwiające zmiany parametrów ruchu tłoka, układy z przekaźnikami czasowymi oraz licznikami zdarzeń. Przykłady realizacji elektropneumatycznych układów sterowania poprzedzają układy sterowania przykładami przedstawione w rozdziale 6. Pneumatyczne układy napędowe sterowane są tu za pomocą programowalnych sterowników logicznych PLC. Łatwość programowania i szybkość działania, a przy tym niski koszt, spowodowały, że sterowniki są szeroko stosowane we wszystkich gałęziach przemysłu. W związku z tym celowe wydaje się pokazanie schematów połączeń elementów pneumatycznych oraz sterowników i programów sterujących.
W rozdziale 4 przedstawiono przykłady podstawowych przemysłowych układów napędu i sterowania pneumatycznego.
W rozdziale 5 prezentowane są zasady modelowania pneumatycznych układów napędowych.
Chociaż tematyka podejmowana w tym podręczniku omawiana jest w innych, poświęconych temu zagadnieniu, autorzy świadomie wprowadzili ten rozdział, ukazując kolejne etapy modelowania i symulacji wybranych napędowych układów pneumatycznych. Zadania przedstawione w tym rozdziale kierowane są do studentów, którzy znają zagadnienia mechaniki płynów, termodynamiki oraz podstawy modelowania układów dynamicznych. Rozwiązanie proponowanych zadań wymaga ponadto bardzo dobrej znajomości pakietu Matlab Simulink.
Czytelnik będzie mógł przeanalizować przedstawione przykłady, natomiast w trudniejszych przypadkach znaleźć odnośniki do literatury. Materiał ten jest szczególnie przydatny dla studentów wykonujących projekty przejściowe oraz prace dyplomowe podejmujące tę tematykę.
Podręcznik "Napęd i sterowanie pneumatyczne" przeznaczony jest do następujących grup kształcenia:
* uczniów szkół technicznych oraz liceów o profilu z zakresu mechaniki, automatyki i mechatroniki (blok tematyczny podstawy mechatroniki - moduł układy pneumatyczne oraz blok tematyczny układy i urządzenia mechatroniczne - moduł napęd i sterowanie pneumatyczne),
* studentów wyższych uczelni technicznych na kierunkach: automatyka i robotyka, mechanika i budowa maszyn, mechatronika oraz elektrotechnika (wykłady i laboratoria z przedmiotu - napęd i sterowanie pneumatyczne).
SPIS TREŚCI:
OD AUTORÓW 7
SPIS OZNACZEŃ 10
1. POWIETRZE JAKO CZYNNIK ROBOCZY 12
1.1. Właściwości powietrza 12
1.2. Równania przepływu 16
1.3. Wytwarzanie sprężonego powietrza 18
1.4. Przygotowanie sprężonego powietrza 23
1.4.1. Filtry 25
1.4.2. Zawory redukcyjne 27
1.4.3. Smarownice 28
1.4.4. Zamawianie bloku przygotowania sprężonego powietrza 29
2. ELEMENTY PNEUMATYCZNYCH UKŁADÓW NAPĘDOWYCH 31
2.1. Siłowniki pneumatyczne 31
2.1.1. Rodzaje siłowników pneumatycznych 31
2.1.2. Dobór siłowników pneumatycznych 38
2.1.3. Zamawianie siłowników pneumatycznych 43
2.1.4. Elementy mocujące do siłowników 45
2.2. Zawory 47
2.2.1. Zawory rozdzielające 48
2.2.2. Zawory zwrotne 60
2.2.3. Zawory szybkiego spustu 63
2.2.4. Zawory sterujące ciśnieniem 64
2.2.5. Zawory sterujące natężeniem przepływu 67
2.2.6. Zawory specjalne 69
2.2.7. Wyspy zaworowe 71
3. PODSTAWOWE UKŁADY PNEUMATYCZNE 73
3.1. Zasady rysownia schematów układów pneumatycznych 73
3.2. Podstawowe pneumatyczne układy sterowania ręcznego 76
3.2.1. Rodzaje sterowań 76
3.2.2. Schematy podstawowych układów sterowania ręcznego 77
3.3. Realizacja funkcji logicznych 81
3.3.1. Zawory alternatywy i koniunkcji 81
3.3.2. Schematy układów sterowania z zastosowaniem elementów logicznych 82
3.4. Układy sterowania umożliwiające zmiany parametrów ruchu tłoka 84
3.4.1. Parametry ruchu tłoka 84
3.4.2. Schematy układów sterowania umożliwiających zmiany parametrów ruchu tłoka 85
3.5. Realizacja pneumatycznych układów sterowania półautomatycznego i automatycznego 89
3.5.1. Sterowanie półautomatyczne i automatyczne 89
3.5.2. Układy sterowania półautomatycznego 91
3.5.3. Układy sterowania automatycznego 93
3.6. Realizacja pneumatycznych układów sterowania z przekaźnikami czasowymi 95
3.6.1. Właściwości układów opóźniających 95
3.6.2. Układy sterowania z wykorzystaniem przekaźników czasowych 96
3.7. Realizacja pneumatycznych układów sterowania z licznikami zdarzeń 98
3.7.1. Zadanie pneumatycznych liczników impulsów 98
3.7.2. Układ sterowania z licznikiem zdarzeń 99
3.7.3. Układ sterowania sekwencyjnego pracą dwóch siłowników dwustronnego działania 100
3.8. Realizacja podstawowych elektropneumatycznych układów sterowania 101
3.8.1. Sterowanie zaworami elektropneumatycznymi 101
3.8.2. Schematy podstawowych elektropneumatycznych układów sterowania 104
4. PRZYKŁADY PRZEMYSŁOWYCH UKŁADÓW
NAPĘDU I STEROWANIA PNEUMATYCZNEGO 107
4.1. Układ sterowania dociskaniem szczęk imadła 107
4.2. Układ sterowania pobieraniem detali z podajnika pionowego 108
4.3. Układ sterowania mechanizmem otwierania/zamykania drzwi 109
4.4. Układ sterowania przestawianiem zwrotnicy transportera rolkowego 110
4.5. Układ sterowania siłownikami na stanowisku do podnoszenia paczek 111
4.6. Układ sterowania siłownikami w procesie wytłaczania napisów na częściach 114
5. MODELOWANIE I SYMULACJA UKŁADÓW PNEUMATYCZNYCH 116
5.1. Założenia 118
5.2. Masowe natężenie przepływu powietrza przez opór pneumatyczny 119
5.3. Równania zmian ciśnienia w komorze o zmiennej objętości 125
5.4. Model układu pneumatycznego z elementem wykonawczym o stałej objętości komory 129
5.4.1. Model przewodu 130
5.4.2. Model zaworu rozdzielającego 132
5.5. Model układu pneumatycznego z jednym siłownikiem membranowym 136
5.6. Model układu pneumatycznego z dwoma siłownikami membranowymi 138
5.7. Przykłady modelowania i symulacji wybranych układów pneumatycznych 142
5.8. Zadania do samodzielnego rozwiązania 168
6. STEROWANIE PNEUMATYCZNYCH UKŁADÓW NAPĘDOWYCH ZA POMOCĄ PROGRAMOWALNYCH STEROWNIKÓW LOGICZNYCH PLC 181
6.1. Wprowadzenie 181
6.2. Sterowanie procesem sortowania i stemplowania detali 184
6.3. Sterowanie robota z elektropneumatycznym układem napędowym 189
DODATKI 197
Załącznik A. Symbole graficzne elementów pneumatycznych zgodne z PN-ISO 1219-1:1994 197
Załącznik B. Karty katalogowe 201
Załącznik B1. Karta katalogowa bloku przygotowania sprężonego powietrza z katalogu Prema 201
Załącznik B2. Siły na tłoku i zużycie powietrza z katalogu Festo 203
Załącznik B3. Karta katalogowa siłownika dwustronnego działania z katalogu Prema 204
Załącznik B4. Karta katalogowa siłownika jednostronnego działania z katalogu Festo 206
Załącznik B5. Karta katalogowa elementów mocujących do siłowników pneumatycznych D32 z katalogu Prema 207
Załącznik C. Wartości współczynnika wydatku wybranych przewodów połączeniowych 209
LITERATURA 217
