Date post: | 22-Dec-2015 |
Category: |
Documents |
Upload: | ungureanu-ioan |
View: | 539 times |
Download: | 99 times |
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -1-
PARTEA I a 1. ACŢIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ
1.1. Mecatronica tehnologie compatibilă cu societatea informaţională
Utilizarea maşinilor în domeniul productiv, ca rezultat al dezvoltării şi aplicării
cercetărilor tehnice şi tehnologice, a fost determinată de considerente economice, care au
avut iniţial la baza concepte de productivitate şi profit. Acest proces a cunoscut o evoluţie
permanentă în întreaga istorie tehnică a omenirii, plecând de la realizarea de unelte şi
continuând cu mecanizarea, până la atingerea nivelurilor de automatizare parţială sau totală
a unor sectoare productive.
În prezent, automatizarea proceselor de producţie urmăreşte materializarea filozofiei
conceptului de „Factory Automation" FA, implementarea acestei filozofii generând tehnici
şi tehnologii complexe de tip roboţii industriali, sisteme flexibile de producţie FMS şi medii
software de proiectare şi producţie, asistate de calculator, de tip CAD/CAE/CAM
(Computer Aided Design/Computer Aided Engineering/ Computer Aided Manufacturig),
tinzându-se spre mediul integrat de producţie de tip CIM (Computer Integrated
manufacturing). Este important să menţionăm că sistemele de tip FMS şi CIM sunt cazuri
particulare ale unei clasificări mai largi, cunoscută sub numele de sisteme automate de
producţie (AMS - Automated Manufacturing Systems). Conceptele înglobate în realizarea
automatizării totale, la nivelul de FA, au căpătat în Japonia, înjurai anilor 70', un contur
precis, care a dus la apariţia unei noi ştiinţe -mecatronica.
Astăzi mecatronica cuprinde o paletă largă de domenii de la fabricaţie, la domeniile
nuclear, medical, transporturi, cercetări spaţiale etc, depăşind nivelul de ştiinţă clar
delimitată şi tinzând spre crearea unui nou mod de viaţă al societăţii umane. Menţionăm pe
scurt realizării ale mecatronicii:
- roboţi complecşi, şi de sine stătători sau mobili, cu capacităţi de decizie şi cu posibilitatea
de a lucra în grupuri;
- inteligenţa artificială, înglobată în sistemele mecatronice (de tip reţele neurale, algoritmi
genetici etc);
- sisteme complexe, puternic eterogene, care pot lua decizii şi pot comunica la nivel superior
cu factorul uman;
- sisteme medicale de diagnoză, monitorizare şi cu capacităţi de decizie;
- sisteme spaţiale;
- sisteme complexe, care integrează realitatea virtuală.
Având în vedere aria largă de cuprindere a mecatronicii, pentru acesta ştiinţă au fost
realizate mai multe definiţii, fiecare menţionează faptul că mecatronica este o combinaţie
integrată a ingineriei mecanice, electronice şi software.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -2-
2. ACŢIONĂRI PNEUMATICE 2.1. Noţiuni introductive
Sistemele de acţionare pot fi: mecanice, electrice, pneumatice şi hidraulice. Sistemele
pneumatice sunt preferate într-un număr mare de aplicaţii industriale datorită unor avantaje
ca: simplitate constructivă, robusteţe, fiabilitate, productivitate, preţ de cost mai scăzut,
utilizabilă în medii cu pericol de explozie, în general, asemenea sisteme sunt folosite atunci
când:
- trebuie controlate forţe şi momente de valori medii;
- viteza de deplasare a sarcinii nu trebuie să respecte cu stricteţe o numită lege;
- poziţionarea sarcinii nu trebuie făcută cu precizie ridicată;
- condiţiile de funcţionare sunt severe (pericol de explozie, incendiu, umiditate etc) ; -
trebuie respectate norme stricte igienico-sanitare (în industria alimentară,
farmaceutică, tehnică dentară).
Fig.2.1
În figura 2.1 este prezentată schema bloc a unei acţionări pneumatice, alcătuită din: 1-
aparatura electrică, 2- motorul electric, 3, 7- cuplaje mecanice, 4-generatorul pneumatic,
5-aparatura pneumatică, 6 - motorul pneumatic, 8- maşina de lucru.
Pentru acţionările pneumatice sunt necesare surse de energie pneumatică. Aceste
surse sunt generatoarele pneumatice, sau pompele. Agentul motor produs de aceste
generatoare este aerul comprimat.
Pentru a pune în mişcare generatorul pneumatic este necesară o maşină primară care
este un motor electric, alimentat cu energie electrică, mai rar motor termic.
Instalaţia de acţionare conţine aparatura electrică şi aparatura pneumatică pentru
comanda motorului electric, respectiv comanda aerului comprimat necesar motorului
pneumatic. Motorul pneumatic transformă energia pneumatică în energie mecanică, prin
care se acţionează maşina de lucru, care trebuie să facă anumite mişcări, la anumiţi
parametri impuşi de regimul de lucru.
Deoarece acţionarea conţine un motor electric, acţionările de acest fel se mai numesc
electropneumatice (EP).
Observaţie. Schema structurală pentru acţionările hidraulice este identică cu schema
acţionărilor pneumatice. Acţionările hidraulice pot conţine un motor electric sau un motor
diesel, acţionarea se numeşte electrohidraulică (EH), respectiv diesel hidraulică (DH).
Acţionările pneumatice prezintă o serie de avantaje şi dezavantaje.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -3-
Fig. 2.2
Avantajele:
- necesită o precizie mai mică a prelucrări decât la cele hidraulice;
- se pot folosi în medii explozive;
- au o acţionare rapidă;
- nu există pericolul de congelare a agentului motor.
Dezavantaje:
- prin comprimarea aerului, temperatura lui variază, necesită sisteme de răcire;
- aerul este compresibil, de acea se realizează presiuni mai mici (zeci de atm.)
- în comparaţie cu cele hidraulice (sute şi mii de atm.);
- randament mai scăzut;
- aerul nu are proprietăţi de ungere (ca şi uleiul);
- faţă de acţionările electrice au preţ de cost mai ridicat (ca şi cele hidraulice).
Urmărind schema bloc din figura 2.1, se constată că pentru realizarea unei acţionări
pneumatice sunt necesare:
- generatorul pneumatic (compresorul);
- elementul de execuţie (motorul);
- aparate pneumatice;
- aparate auxiliare (aparate electropneumatice).
În figura 2.2 sunt prezentate elementele pneumatice:
a - sursa de energie pneumatică;
b - element de intrare;
c - element pentru procesarea aerului;
d - element de control final;
e - element de ieşire (motor pneumatic).
Sursa de energie este formată din: compresor, butelie de aer, regulator de presiune şi
unitatea de prepararea a aerului.
Elementele de intrare a semnalului sunt: distribuitoare, senzorii care sunt ataşaţi
maşinii de lucru (senzori de proximitate, limitatoare de cursă) şi butoanele de comandă.
Elementele de procesare a aerului sunt: diversele supape de reglare, traductorul
pneumatic/electric (transformă presiunea în tensiune), elemente logice, relee.
Elementele de control final sunt: distribuitoare, relee.
Elementele de ieşire sunt acele elemente la ieşirea cărora avem semnalul pneumatic.
Semnalul de ieşire produce mişcarea maşinii de lucru (cilindrul pneumatic sau motorul
pneumatic şi motorul rotativ pneumatic), sau poate da semnale de avertizare luminoase sau
sonore (bec şi sonerie). În figura 2.3 este reprezentat un circuit pneumatic.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -4-
Fig.2.3
2.2. Proprietăţile aerului
2.2.1. Presiunea atmosferică, absolută şi relativă
Presiunea este raportul dintre valoarea forţei ce apasă normal la o suprafaţă şi
valoarea ariei suprafeţei respective; se notează cu p.
Unitatea de măsură pentru presiune se numeşte Pascal şi este dată de relaţia:
[ ] [ ]
[ ]
Presiunea atmosferică într-un punct al atmosferei este rezultatul forţei de apăsare a
aerului atmosferic aflat deasupra nivelului la care se află acel punct.
Pentru a măsura presiunea atmosferică se foloseşte tubul lui Torricelli (fig. 2.4).
Fig. 2.4 Un tub de sticlă cu lungimea de lm, închis la un capăt, umplut cu mercur, se pune
răsturnat într-un vas larg cu mercur. O mică parte din mercurul din tub se scurge în vas. În
tub rămâne mercur pe o lungime de 760mm, această înălţime este o măsură a presiunii
atmosferice. Presiunea pe suprafaţa mercurului din vas în punctul a este dată de relaţia:
(3)
Cum ρHG, (densitatea mercurului), g=9,81m/s2 (acceleraţia gravitaţională) sau γHg
(greutatea specifică a mercurului) sunt cunoscute, măsurarea presiunii se reduce la
măsurarea înălţimii coloanei de mercur.
Valoarea presiunii atmosferice la nivelul mării se numeşte presiune normală, şi
corespunde înălţimii de hHg=760mm şi are valoarea:
Ca unitate de măsură, presiunea normală se mai numeşte şi atmosferă fizică (atm)
cu valoarea: 1 atm = p o = 1.013• 105 N / m
2 100kPa
În practică se folosesc des şi alte unităţi pentru măsura presiunii:
- atmosfera tehnică,
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -5-
- torr-ul,
În figura 2.5 pornind de la presiunea atmosferică se definesc presiunea absolută şi
relativă. Presiunile p1 şi p2 sunt presiuni absolute, iar ps şi pv sunt presiuni relative, între ele
există relaţiile:
p1= patm + ps p2= patm- ps (4)
Fig. 2.5 Presiunile relative se măsoară cu manometrul faţă de presiunea atmosferică şi sunt:
- ps>0 suprapresiune;
- ps<0 vacuum (vid)
În calcule se foloseşte presiunea absolută, care se ia faţă de nivelul zero.
2.2.2. Legile gazelor ideale
Starea unui gaz este determinată de trei parametri de stare şi anume presiunea p,
volumul V şi temperatura T. Un gaz se numeşte ideal dacă se neglijează interacţiunea dintre
moleculele acestuia şi dimensiunile moleculelor. în acest caz gazul se poate considera ca un
sistem de puncte materiale fără nici o interacţiune între ele.
Legile gazelor au fost deduse experimental, lucrându-se cu gaze reale la presiuni nu
prea mari şi la temperaturi nu prea joase. În aceste condiţii comportarea gazelor este foarte
apropiată de cea a gazelor ideale.
2.2.3. Ecuaţia de stare a gazului ideal (Clapeyron-Mendeleev)
Această ecuaţie se numeşte de stare pentru că leagă între ei toţi cei trei parametri care
caracterizează starea gazului şi are expresia: pVM=RT, unde VM este volumul unui kilomol
de gaz.
(5)
sau
unde R=8314 J/gradKmol, este o constantă universală care poartă denumirea de constantă
molară a gazului.
În caz general, când dispunem de o masă oarecare de gaz ideal m, care are volumul V,
având în vedere că:
, unde M este masa unui kilomol de gaz (6)
ecuaţia (6) devine:
(7)
unde
reprezintă numărul de kilomoli de gaz cuprinşi în masa m de gaz ideal. M
Expresia (7) se numeşte ecuaţia de stare a gazului ideal în forma cea mai generală sau
ecuaţia Clapeyron- Mendeleev.
2.2.4. Transformări simple în gazul ideal
în ecuaţia (5) sau (7), făcând constant unul din cei trei parametri se obţin trei legi ale gazului
ideal.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -6-
2.2.4.1. Cazul T=const în această situaţie din ecuaţia (7) devine:
p1V1= p2V2=..........= const (8)
în general: pV= const (9)
Pentru o masă de gaz dată, aflată la o temperatură constantă produsul dintre presiunea
gazului şi volumul ocupat de masa de gaz este constant, aceasta este legea Boyle-Mariotte.
Fig. 2.6
Procesul care se supune acestei legi se numeşte izoterm şi este reprezentat grafic în
figura 2.6. Cinetic procesul izoterm se explică astfel:
Prin comprimare, distanţele dintre molecule se micşorează, iar numărul de ciocniri
produse în unitatea de timp pe unitatea de suprafaţă creşte ceea ce înseamnă că presiunea
exercitată de gaz asupra peretelui incintei creşte.
2.2.4.2. Cazul p=const
Din relaţia (5) sau (7) rezultă relaţia:
(10)
În general
= const (11)
La presiune constantă, volumul unei mase de gaz variază direct proporţional cu
temperatura, aceasta este legea Gay-Lussac. Procesul care se supune acestei legi se
numeşte izobar şi este reprezentat grafic în figura 2.7.
Creşterea volumului unei mase de gaz faţă de valoarea sa la 0°C (V0) poate fi scrisă
sub forma: VT -V0=V0 •α•T; VT=V0(l+αT),
unde VT este volumul ocupat de masa dată de gaz la o temperatură oarecare T. Mărimea α se
numeşte coeficient termic de dilatare a gazului la presiune constantă.
Pentru un gaz ideal α= 1/273 grad _1
.
Cinetic procesul izobar se explică astfel:
Dacă încălzim gazul sub presiune constantă, având în vedere faptul că agitaţia termică
creşte, trebuie să creştem distanţa dintre molecule (deci volumul) pentru ca presiunea să
rămână constantă.
2.2.4.3. Cazul V=const. Din relaţia (5) sau (7) rezultă
relaţia:
(12)
în general
= const (13)
Presiunea unei mase determinate de gaz, în cazul când volumul rămâne constant,
variază direct proporţional cu temperatura, aceasta este legea Charles. Procesul care se
supune acestei legi se numeşte izocor şi este reprezentat grafic în figura 2.8. Pentru o masă
de gaz menţinută la acelaşi volum, deci în proces izocor, modificarea presiunii gazului faţă
de valoarea ei la °0 este dată de relaţia: pT-po=po βT sau pT=p0 (l+βT) (14)
Mărimea p se numeşte coeficient termic de dilatare a gazului sub volum constantă
şi are aceeaşi valoare ca şi coeficientul α. Cinetic procesul izobar se explică astfel:
La volum constant, odată cu creşterea temperaturii numărul de ciocniri în unitatea de
timp pe unitatea de suprafaţă creşte, ceea ce duce la creşterea presiunii.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -7-
Fig. 2.7 Fig. 2.8
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -8-
3. PRODUCEREA AERULUI COMPRIMAT 3.1. Noţiuni generale
Aerul comprimat folosit în sistemele pneumatice poate fi produs local, cu ajutorul
unui compresor, sau centralizat, într-o staţie de compresoare.
În staţia de compresoare, aerul este aspirat din atmosferă şi comprimat cu ajutorul
compresoarelor, după care este tratat şi înmagazinat în rezervoare tampon, de unde este
distribuit consumatorilor.
Fiabilitatea, durata de viaţă şi performanţele unui sistem pneumatic de acţionare
depind în mare măsură de calitatea agentului de lucru folosit.
Având în vedere faptul că aerul intră în contact cu elementele mobile (sertare,
plunjere, pistoane, supape etc.) sau fixe (corpuri, plăci, capace etc.) ale echipamentelor,
confecţionate din cele mai diverse materiale (oţel, aluminiu, bronz, alamă, cauciuc, material
plastic etc.) şi că nu de puţine ori traversează secţiuni de curgere, uneori de dimensiuni
foarte mici, calibrate, acestuia i se impun următoarele cerinţe:
■ să fie cât mai curat posibil; un aer contaminat cu particule mai mari sau egale cu
jocurile funcţionale existente între elementele constructive mobile şi cele fixe (de exemplu
sertar - bucşă la un distribuitor, piston - carcasă la un cilindru) poate duce la blocarea
(griparea) elementelor mobile, dar şi la uzura lor prin abraziune şi la îmbâcsirea filtrelor;
"fineţea de filtrare" (cea mai mare dimensiune de particulă străină exprimată în μm care se
acceptă în masa de fluid) este un parametru ce caracterizează din acest punct de vedere
aerul; firmele producătoare de echipamente pneumatice de automatizare garantează
performanţele acestora numai dacă aerul folosit are o anumită fineţe de filtrare; cu cât
fineţea de filtrare este mai mica cu atât cheltuielile de exploatare ale sistemului sunt mai
mari;
■ să asigure lubrifierea sistemului de acţionare; deoarece aerul nu are proprietăţi de
lubrifiere, în acest scop se folosesc ungătoare, care pulverizează în masa de aer particule fine
de ulei;
■ să conţină cât mai puţină apă; în aer există apă sub formă de vapori, iar prin
condensarea acestora se obţine apa care va coroda piesele de oţel, iar la temperaturi scăzute
poate îngheţa;
■ să aibă o temperatură apropiată de temperatura mediului ambiant pentru a evita
modificările de stare care la rândul lor ar duce la modificări ale parametrilor funcţionali ai
sistemului;
■ să intre în sistem la presiunea şi debitul corespunzător bunei funcţionări a
sistemului; o presiune prea mică nu asigură forţa de apăsare necesară, iar una prea mare
poate duce la avarii.
Cerinţele impuse aerului comprimat sunt prevăzute în standardele ISO 8573-1. 3.2.
3.2. Structura unei staţii de compresoare
În figura 3.1 este prezentată schema de principiu a unei staţi de compresoare. În
structura prezentată se identifică următoarele echipamente:
■ F1, ... , Fn filtre ce au rolul de a reţine impurităţile din aer, asigurând astfel buna
funcţionare a compresoarelor şi condiţiile refulării unui aer curat;
■ C1... Cn compresoare care au rolul de a genera energia pneumatică; acestea sunt
puse în mişcare de motoarele de antrenare M1,..., Mn;
■ R1,.....Rn robinete care permit conectarea sau deconectarea compresoarelor în
sistem;
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -9-
■ Su supapa de sens unic care împiedică curgerea aerului dinspre sistem către
compresoare atunci când acestea din urma sunt oprite (în special în situaţii de avarie);
■ Sc schimbător de căldură cu apă care realizează răcirea aerului refulat de
compresoare (în timpul comprimării temperatura aerului creşte, la ieşirea din compresor
fiind în jur de 80°C);
■ Scf separator centrifugal, de tip ciclon în care se face o reţinere grosolană a apei şi a
eventualelor impurităţi existente în masa de aer;
■ Rz rezervor tampon în care se acumulează energia pneumatică furnizată de
compresoare, aici presiunea aerului se uniformizează;
■ Ssig supapă de siguranţă ce are rolul de a limita valoarea maximă a presiunii din
rezervor;
Fig.3. 1 ■ U ungător;
■ Fam, u și Fav, u filtre montate în amonte şi aval de ungător;
■ Sp supapă de reglare a presiunii, echipament ce reglează presiunea la ieşirea din
staţia de compreasoare.
3.3. Compresoare
Aerul comprimat este produs de maşini numite compresoare care produc
comprimarea aerului, transformând energia mecanică primită în energie de presiune a
aerului. După principiul de funcţionare compresoarele pot fi: volumice şi centrifugale
(turbocompresoare).
Compresoarele volumice funcţionează pe principiul camerei de volum variabil: în
faza de aspiraţie, aerul este închis într-o cameră care îşi micşorează volumul şi care se
deschide în faza de refulare. Aerul este evacuat având o presiune proporţională cu variaţia
de volum a camerei.
Compresoarele volumice pot fi:
■ cu piston: cu comprimare directă, cu comprimare prin membrană;
■ cu angrenaje: cu şurub, cu lobi;
■ rotative.
3.3.1. Compresoare cu piston cu comprimare directă
3.3.1.1. Clasificare
Criterii de clasificare:
- după presiunea creată: de joasă presiune (3... 10 daN/cm2), de presiune medie
(10...100daN/cm2), de înaltă presiune (>l00daN/cm
2);
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -10-
- după acţiunea pistonului: cu simplu efect, cu dublu efect;
- după poziţia pistonului (cilindrului): cu piston orizontal, cu piston vertical, cu piston în
unghi, cu pistoane orizontale opuse, cu cilindri în V, cu cilindri în stea;
- după debit: debit mic <lm3/min, debit mijlociu 1... 10m
3/min, debit mare 10...50m
3/min,
debit foarte mare > 1OO m3 /min
3.3.1.2. Funcţionare compresorului cu piston cu o singură treaptă
În figura 3.2.a sunt prezentate trei modele de compresoare cu piston, iar în figura
3.2.b schema unui compresor cu o treaptă, având următoarele componente: 1- volantă
(motor de antrenare electric); 2- mecanism bielă-manivelă; 3- tija pistonului; 4- piston; 5-
cilindru; 6- supapă de refulare; 7-conductă de refulare; 8- rezervor de aer comprimat; 9-
filtru de aer; 10- conductă de aspiraţie; 11- supapă de aspiraţie.
Fig.3.2.
Mecanismul bielă-manivelă transformă mişcarea de rotaţie primită de la motorul
electric de antrenare în mişcare de translaţie, care este transmisă pistonului. În timpul cursei
de aspiraţie a pistonului, supapa de aspiraţie este deschisă, iar supapa de refulare este
închisă, aerul aspirat din atmosferă, este trecut prin filtru, şi ajunge în cilindru. în timpul
cursei inverse (de refulare) aerul este comprimat, supapa de admisie este închisă, iar supapa
de refulare este deschisă, aerul comprimat intră în cilindrul de stocare a aerului comprimat.
3.3.1.3. Diagrama de stare
În cazul ciclului teoretic se admite că:
- la terminarea cursei de refulare, pistonul atinge capătul cilindrului;
- în timpul aspiraţiei, aerul din cilindru are aceeaşi presiune şi aceeaşi temperatură ca
aerul atmosferic, iar aerul refulat are temperatura şi presiunea din conducta de refulare.
În figura 3.3 este reprezenta diagrama de stare de funcţionare a compresorului cu o
treaptă. Presiunea de la care începe comprimare este P1=Pa (Pa- presiunea atmosferică).
Fig. 3.3. Fig. 3.4.
Când pistonul se deplasează din poziţia 1 la poziţia 3, se închide supapa de admisie,
presiune creşte până la P2 (presiunea finală pe care o are aerul în conducta de refulare) care
corespunde punctului 2 (în acest moment se deschide supapa de refulare), aerul este refulat
până ce pistonul ajunge în punctul 3.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -11-
La compresorul cu o treaptă de compresie, la o cursă completă a pistonului
(dute-vino), are loc o aspiraţie şi o compresie.
Etapele ciclului sunt:
A1-A2 compresia
A2- A3 refularea
A3 -A4 atingerea punctului 3
A4- A1 aspirarea la presiunea Pa.
Suprafaţa delimitată de punctele A1A2A3A4 reprezintă lucrul mecanic al compresorului.
În timpul compresiunii, temperatura aerului creşte foarte mult.
Dacă această căldură aste evacuată complet (temperatura aerului la sfârşitul
compresiei este egală cu temperatura aerului la începutul compresiei) compresia se face
izometric (curba A1 A2 este o izotermă), deci este valabilă relaţia: P1V1 = P2V2 = const (15)
Fig. 3.5. Fig. 3.6.
Dacă în timpul compresiei nu se răceşte aerul din cilindru, compresia se face
adiabatic, (curba A1A2 este o adiabată) şi este valabilă relaţia:
(16), unde K=1...4 indice adiabatic Dacă în timpul compresiei
cilindrul se răceşte, deci temperatura aerului din cilindru scade, dar nu ca în cazul
compresiei izotermice, compresia este politropă (fig. 3.4, curba A1 A2 este o politropă) şi
este valabilă relaţia 16, unde k= 1.25... 1.3.
Se constată că lucrul mecanic este minim, în cazul compresiei izoterme (cazul ideal -
nerealizabil) şi maxim în cazul compresiei adiabatice (fără răcire). Cu cât răcirea este mai
intensă cu atât lucrul mecanic efectuat de compresor este mai mic.
3.3.1.4. Ciclul real
În realitate, temperatura aerului aspirat şi presiunea nu se menţin constante, aerul
refulat este ceva mai cald decât cel din conducta de refulare. La terminarea cursei de
refulare, între piston şi capacul cilindrului rămâne un spaţiu prevăzut pentru compensarea
variaţiei temperaturii din cilindru, numit spaţiu mort (fig.3.5).
Etapele ciclului sunt:
A1-A2 compresia
A2- A3 refularea
A3- A4 destinderea aerului care a rămas în spaţiul mort, după ce s-a destins se
deschide supapa de admisie.
Randamentul volumic se calculează cu relaţia:
(17)
unde Va este volumul de aer aspirat. Pentru compresoarele mari λ0=0.85...0.95.
Volumul cilindrului şi volumul de aer aspirat se calculează cu relaţiile:
[ ]
[ ] (18)
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -12-
Din relaţiile 3, 4, 5 rezultă relaţia:
(19)
Volumul de aer debitat de compresor Vd<Va deoarece aerul conţine vapori de apă.
Vd=λ1 Va, (λ1=0.9...0.98) (20)
Vd= λ1 λ0 Va= λV (21)
unde λ este coeficientul de debitare a compresorului. Dacă la o cursă dublă a
pistonului volumul debitat este Vd, atunci volumul debitat pe minut este dat de relaţia:
Vmin = λVn = λ
D
2sn[m
3 /min] (22)
unde n este numărul de curse duble/minut. Compresorul cu o treaptă este folosit pentru
presiuni până la 5...8 atm. Pentru presiuni mai mari se foloseşte compresorul cu două trepte
de compresie.
3.3.1.5. Compresorul cu două trepte
Pentru presiuni mai mari de 10 bar, se construiesc compresoare cu mai multe trepte de
compresie. între treptele de compresie se introduc răcitoare intermediare. În figura 3.6 este
reprezentată schema unui compresor cu două trepte de compresie, având următoarele
componente: 1- arbore cotit; 2- cilindru pentru prima treaptă; 3 - răcitor intermediar; 4 -
cilindru pentru a doua treaptă..
Aerul aspirat de prima treaptă este comprimat şi trimis în a două treaptă de compresie,
la ieşirea din compresor aerul are presiunea P2, care ajunge până la 25atm.
Pentru răcirea aerului care iese din prima treaptă, între cele două trepte există un
răcitor intermediar, prin care circulă apă rece. În figura 3.5. se poate observa că diametrul
pistonului din treapta a doua este mai mic.
Cele două trepte au acelaşi grad de compresie, dat de relaţia:
(23)
Există compresoare cu trei sau mai multe trepte de compresie.
3.3.2. Compresoare cu membrană
Din punct de vedre constructiv-funcţional aceste compresoare (fig.3.7) sunt
asemănătoare celor cu piston. Diferenţa constă în aceea că locul pistonului este luat de o
membrană.
Avantaj: etanşarea perfectă a camerei active, nu necesită ungere, sunt compacte.
Dezavantaje: debite mici, durabilitate mai redusă.
Fig.3.7
3.3.3. Compresoare rotative
Din punct de vedre constructiv există mai multe variante de compresoare rotative, şi
anume: cu palete, cu şurub, cu roţi dinţate, cu rotor profilat etc.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -13-
Compresoarele rotative prezintă o serie de avantaje cum ar fi: sunt simple constructiv,
pot furniza debite într-un domeniu larg, funcţionare silenţioasă, nu necesită ungere
abundentă.
Deşi simple, constructiv compresoarele rotative necesită atenţie deosebită la execuţie
şi la montaj. La aceste compresoare etanşarea camerelor active este metal pe metal. Din
acest motiv presiunea de refulare nu poate depăşii 8bar, ceea ce limitează domeniul lor de
utilizare. Fig. 3.8
În figura 3.8 este prezentat un compresor cu
palete, alcătuit dintr-un stator 1, rotor cilindric 2 cu
palete 3, aşezat pe arborele 4. între arborele rotorului
şi centru statorului există o excentricitate e. în timpul
funcţionării paletele culisează în rotor între doua
poziţii extreme. în permanenţă paletele menţin
contactul cu suprafaţa interioară a statorului datorită
forţelor centrifuge. Pentru a avea un contact ferm,
uneori în spatele fiecăreia dintre palete se montează
un arc elicoidal sau se aduce presiune de la refulare prin nişte canale special prelucrate în
acest scop.
Între suprafaţa statorului, palete şi rotor se formează o cameră cu volum variabil
CVV, care în faza de aspiraţie închid etanş masele de aer şi pe măsură ce se roteşte rotorul
volumul camerei scade ducând la creşterea presiunii aerului. Camera ajunge la volumul
minim când este în dreptul conductei de refulare.
În figura 3.9 este prezentat un compresor cu au rotorul profilat (lobi), având
următoarele părţi componente: l-ax motor; 2-carcasă; 3-lobi; 4-conductă de aspiraţie;
5-conductă de refulare. Profilele nu se află în contact direct, mişcarea lor este sincronizată
prin angrenaje aflate pe capetele arborilor. Fig. 3.9
3.3.4. Turbocompresoare
Principiul de funcţionare se bazează pe mărirea vitezei de curgere a aerului, acesta
fiind forţat să iasă prin orificiul de refulare. Turbocompresoarele pot fi axiale (fig. 3.10.a), la
care aerul este deplasat paralel cu axul şi radiale (fig.3.10.b), la care aerul este centrifugat
dintr-o treaptă în alta cu viteză din ce în ce mai mare.
Presiunea totală a compresorului este dată de relaţia: Pt=P1•n (24) Unde P1 este
presiunea creată de un rotor, iar n este numărul de rotoare. Presiunea creată de un rotor este
0.3... 1.2 atm. De obicei numărul de rotare este de 6 până la 10.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -14-
Fig. 3.10
3.4. Unităţi pentru prepararea aerului comprimat
3.4.1. Noţiuni generale
În acţionările pneumatice pe lângă unităţile de producere a aerului comprimat, sunt
utilizate şi unităţi de preparare a aerului comprimat.
O unitate de preparare a aerului comprimat conţine: filtru, sistem de reglare a
parametrilor aerului comprimat (debit-presiune, temperatură, umiditate), aparate de măsură
(monometre, termometre, presostate, etc) ungător.
Un grup de pregătire a aerului comprimat este realizat prin înserierea echipamentelor
precizate mai sus (în mod obligatoriu în ordinea amintită). În anumite situaţii există
posibilitatea ca grupul să conţină în structura sa mai mult de un echipament de acelaşi tip (de
exemplu pot fi folosite două filtre urmărindu-se producerea unui aer mai epurat).
De asemenea, uneori grupul poate să conţină în afara echipamentelor precizate alte
echipamente auxiliare, cum sunt: un robinet, un dispozitiv de alimentare progresivă a
consumatorului la pornire, blocuri de derivaţie. Nu de puţine ori filtrul şi regulatorul de
presiune sunt realizate într-o construcţie modulară.
Trebuie subliniat faptul că există aplicaţii care nu necesită un grup de pregătire
aerului cu o structură standard. în cazul în care nu se impun condiţii severe asupra valorii
presiunii aerului, prezenţa regulatorului de presiune nu este necesară. De asemenea, dacă
existenţa uleiului periclitează procesul tehnologic deservit de sistemul de acţionare (de
exemplu în anumite aplicaţii din industria textilă, farmaceutică, alimentară, tehnică dentară)
ungătorul lipseşte din structura grupului.
În figura 3.11 este reprezentată o unitatea de preparare a aerului, care are în
componenţă: filtrul de aer, purja, regulatorul de presiune, manometrul şi lubrificatorul
(ungătorul). Filtrul de aer (fig.3.11.b) are următoarele componente: 1- capac filtru; 2-şicană
pentru depunerea condensului; 3 - cartuş filtrant; 4- pahar filtru; 5- purjă manuală, în figura
3.1 l. c este prezentat simbolul unităţii de preparare a aerului.
Fig. 3.11 Fig. 3.12
În figura 3.12 sunt prezentate simbolurile componentelor unităţii de prepararea a
aerului: a-filtru; b - purja; c - regulator de presiune cu evacuare în aer; d - manometru.
Operaţiile de preparare care se fac asupra aerului comprimat sunt: reglarea debit-presiune,
răcirea, uscarea, filtrarea şi ungerea (lubrificarea).
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -15-
Aparatele pentru prepararea aerului sunt de obicei grupate în diverse structuri. în
figura 3.13 este prezentată structura standard formată din: robinet, filtru, regulator de
presiune, ungător.
Grupul din figura 3.14 poate livra sistemului deservit:
■ aer nelubrifiat, la presiunea P1;
■ aer lubrifiat, la presiunea P1;
■ aer uscat, la o presiune joasă P2.
Grupul mai conţine două dispozitive de derivaţie BD1 şi BD2 care permit conectarea
regulatorului de joasă presiune RP' şi a ungătorului U.
Fig.3.13
Fig.3.14
3.4.2. Filtrarea aerului
Filtrul are rolul de a separa particulele de praf şi de apă purtate de curentul de aer. De
calitatea filtrării depind fiabilitatea şi durabilitatea instalaţiei. Standardele stabilesc patru
trepte de finețe a aerului filtrat.
Treapta I Filtrări grosiere 50-100μm
Treapta II Filtrări medii 25 - 50 μm
Treapta 111 Filtrări fine 10 - 25μm
Treapta IV Filtrări foarte fine 1 – 10 μm
Filtrarea se face, de obicei, în doua trepte. Aerul comprimat intră, mai întâi, în treapta
de filtrare prin inerţie, în care sunt separate particulele grele de impurităţi şi picăturile de
apă. Pentru aceasta, odată pătruns în echipament aerului i se imprimă o mişcare turbionară.
Ca urmare condensul şi impurităţile mai mari sunt proiectate pe peretele interior al paharului
filtrului, de unde se scurg la baza acestuia.
A doua treaptă realizează o filtrare mecanică. La acest nivel se face o filtrare fină cu
ajutorul unui cartuş filtrant, care reţine particulele fine de impurităţi mecanice. Unele filtre
sunt prevăzute şi cu un element magnetic care realizează reţinerea particulelor metalice din
masa de aer.
Cartuşele filtrante se pot realiza din:
- sită metalică; acestea se folosesc frecvent pentru filtrări medii (fineţe de filtrare de
40 ... 250 μm);
- ţesături textile sau materiale fibroase (pâslă, fetru, hârtie, carton, vată de sticlă);
aceste cartuşe prezintă următoarele avantaje: sunt ieftine, pot lua orice formă şi permit
obţinerea unei fineţi de filtrare foarte bune (1 ... 2 μm); în schimb au o rezistenţă mecanică şi
o rigiditate foarte scăzute, iar la presiuni mari există pericolul de desprindere a fibrelor din
care sunt confecţionate, urmată de antrenarea acestora în sistem; curăţirea şi recondiţionarea
lor este practic imposibilă;
- materiale sinterizate; în acest caz cartuşele se obţin prin sinterizarea unor pulberi
metalice de formă şi dimensiuni apropiate, fără adaos de liant, confecţionate din bronz şi
mai rar din oţel inoxidabil, nichel, argint sau alamă; prezintă următoarele avantaje: sunt
foarte eficiente, permit obţinerea unei fineţi de filtrare într-un domeniu larg (2 ... 10 μm),
pierderile de presiune pe ele sunt mici, sunt rezistente la coroziune, au durabilitate mare, pot
fi curăţate şi recondiţionate uşor, dar au preţ de cost ridicat.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -16-
În figura 3.11.b. se poate observa structura unui filtru. Procesul de filtrare constă din
următoarele:
- aerul intră în filtru, unde îşi schimbă brusc direcţia de deplasare, cea ce duce la
micşorarea vitezei, şi la o anumită condensarea a vaporilor de apă conţinuţi în aer, apa
condensată se scurge pe şicană la baza filtrului;
- aerul capătă o mişcare elicoidală, prin frecare cu peretele filtrului, impurităţile „grele"
cad tot la baza filtrului;
la trecerea aerului prin filtru, particulele mai mari decât interstiţiile acestuia sunt reţinute, iar
aerul purificat traversează elementul filtrant. Pentru eliminarea apei condensate şi a
impurităţilor, filtrele sunt prevăzute la partea inferioară cu sisteme de evacuare, numite
purje. Aceste purje pot fi manuale sau automate. Filtrul din figura 3.10.b, este prevăzut cu o
purjă manuală, care constă dintr-o supapă de sens care obturează etanş orificiul de evacuare
şi un şurub care deschide orificiul de evacuare.
Fig. 3.15
3.4.3. Reglarea debit-presiune
Regulatoarele realizează următoarele două funcţii:
- reglează presiunea de la ieşire echipamentului pe la valoarea dorită;
- menţine presiunea reglată constantă, în anumite limite, atunci când în timpul
funcţionării variază presiunea de intrare pi şi/sau se modifică consumul de debit mc
din aval de echipament.
Datorită acestor funcţii îndeplinite de echipament, el este întâlnit fie sub denumirea
de reductor de presiune sau regulator de presiune.
Reglarea se face prin mai multe metode:
- reglare prin deversare;
- reglare prin izolarea compresorului;
- reglare internă;
- reglare prin droselizare;
- reglare prin intervenţii asupra motorului de antrenare.
În general instalaţiile de reglare au următoarele părţi componente: 1- compresor; 2-
motor de antrenare; 3- supapă de deversare; 4- rezervor; 5- distribuitor tip 2/2.
Reglarea prin deversare (fig. 3.15.a). După compresor, pe racordul de refulare, se
instalează o supapă de limitare a presiunii. La orice tendinţă de depăşire a presiunii reglate,
supapa deversează în atmosferă până când suprapresiunea se anulează.
Reglarea prin izolarea compresorului (fig.3.15.b). Se culege un semnal de reacţie
în aval de rezervor care comandă un distribuitor tip 2/2 normal deschis cu revenire cu arc,
plasat pe racordul de aspiraţie al compresorului. Orice creştere a presiunii peste valoarea
prescrisă, determină închiderea distribuitorului, astfel încât compresorul nu mai debitează
aerul în sistem până când presiunea nu revine la valoarea prescrisă. Prescrierea presiunii se
face cu un şurub care reglează presiunea arcului de revenire. Acest tip de reglare se foloseşte
la compresoarele cu piston şi la cele cu angrenaje.
Reglarea internă.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -17-
O reacţie de presiune culeasă din racordul de refulare, controlează deschiderea
supapei de aspiraţie printr-un dispozitiv pneumatic.
Reglarea prin droselizare. Pe aspiraţia compresorului se montează un drosel
(supapă de debit) care menţine presiunea constantă.
Reglarea prin intervenţia asupra motorului de antrenare
Motorul de antrenare poate fi termic sau electric. Prin reglarea turaţiei motorului de
antrenare se poate regla presiunea dată de compresor. Reacţia de presiune dată din sistem se
aplică unor elemente care duc la reglare vitezei motorului (de ex. un presostat). în esenţă
echipamentul este o supapă normal deschisă, de reducţie.
În figura 3.16 este prezentat un astfel de regulator. Presiunea de ieşire este reglată prin
intermediul membranei 6; pe suprafaţa de jos a membranei acţionează presiunea de ieşire
pe, în timp ce pe cealaltă suprafaţă acţionează arcul 3 a cărui forţă de pretensionare este
reglabilă prin intermediul şurubului 1. Atunci când forţa de pretensionare este zero,
membrana 6 se află în poziţia de referinţă, iar supapa plană 8 este poziţionată pe scaunul său
7; aceasta înseamnă că presiunea de ieşire este zero. Pentru o anumită forţă de
pretensionare, fie aceasta Fa, centrul rigid al membranei şi odată cu el şi tija 9 şi supapa 8 se
vor deplasa faţă de poziţia de referinţă. în acest fel între supapa plană 8 şi scaunul sau 7 se va
genera o secţiune de curgere căreia îi va corespunde o anumită pierdere de presiune Δho;
presiunea de ieşire va fi atunci Peo=Pio - Δho. Deci, prin intermediul forţei de pretensionare
(reglabilă cu ajutorul şurubului 1), se poate obţine la ieşirea echipamentului presiunea
dorită. în momentul efectuării reglajului, presiunea de intrare şi consumul de debit din aval
de echipament au fost considerate constante la valorile Pio şi respectiv me. Dacă după un
timp presiunea de intrare scade/creşte la valoarea Pui într-o primă etapa presiunea de ieşire
tinde să scadă/crească. Acest lucru determină deplasarea membranei şi odată cu ea şi a
supapei de jos/sus, într-o nouă poziţie de echilibru, şi în consecinţă scăderea/creşterea
pierderii de presiune pe secţiunea internă a echipamentului, în acest fel presiunea de ieşire
rămâne constantă, la valoarea reglată Peo.
Dacă după un anumit timp consumul de debit din aval de echipamentului
scade/creşte, într-o primă etapă există tendinţa creşterii/scăderii presiunii de ieşire. Acest
lucru determină deplasarea membranei, şi odată cu ea şi a supapei în sus/jos, şi în consecinţă
micşorarea/creşterea secţiunii de curgere prin echipament, şi deci adaptarea debitului de
ieşire la valoarea celui cerut sistemul deservit de echipament.
În cazul în care consumul de debit devine zero, secţiunea de curgere prin echipament
devine nulă. Eventualele scăpări de aer (datorate unor imperfecţiuni ale etanşării în zona
scaun-supapă) pot determina creşterea presiunii de ieşire. în această situaţie membrana 6 se
deplasează în sus, şi cum deplasarea supei 8 şi a tijei 9 nu mai este posibilă (este împiedicată
mecanic), tija 9 pierde contactul cu scaunul prelucrat pe talerul inferior 5, realizându-se în
acest fel (prin orificiile 4 şi 11) punerea în legătură cu atmosfera a circuitului din aval de
echipament şi deci în acest fel eliminarea surplusului de ser şi menţinerea constantă la
valoarea Peo a presiunii de ieşire.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -18-
Fig.3.16
3.4.4. Răcirea aerului
Datorată comprimării, creşte temperatura aerului care poate ajunge până la 200°C.
Efectele asupra instalaţiei ar fi următoarele:
- deformarea prin înmuiere a pieselor din masă plastică;
- deformarea elementelor de etanşare;
- deformarea paharelor filtrelor şi ungătoarelor;
- griparea unor piese, datorită dilatării pieselor mobile. Se recomandă ca temperatura să
fie între 10 ...30°C.
Răcirea aerului se poate face chiar în faza de comprimare prin mai multe metode.
Cilindrul este prevăzut cu aripioare de răcire peste care se suflă aer. Aripioarele
măresc suprafaţa de răcire.
O altă metodă de răcire constă din existenţa unui circuit de răcire cu apă a pereţilor
cilindrului (similar cu cel de la motoarele termice).
La compresoarele mari se utilizează în combinaţie cu primele două metode şi o a
treia, prin utilizarea unui sistem de răcire prin schimbător de căldură, aflat între cele două
trepte (fig. 3.6.).
La agregatele mari, metodele de răcire descrise mai sus, nu sunt suficiente, motiv
pentru care se utilizează agregate de răcire aerului după ieşirea din compresor.
3.4.5. Ungerea aerului
Lubrifierea este operaţia de ungere a organelor aflate în mişcare, scopul este de a
reduce uzura lor datorită frecării. Deoarece aerul nu are proprietăţi de ungere, aceasta se face
cu ulei. Cantitatea de ulei pe care o antrenează aerul din sistem va fi foarte mică. Trebuie
avut în vedere faptul ca o ungere abundentă (în exces) poate conduce la "năclăirea"
elementelor constructive ale echipamentelor, iar o ungere insuficientă poate conduce la
scoaterea permanentă din funcţionare a sistemul respectiv.
În funcţie de fineţea picăturilor de ulei pulverizate în masa de aer se disting două
tipuri de ungătoare: ungătoare cu pulverizare obişnuită (cu ceaţă de ulei, picăturile de ulei
sunt mai mari de 5um) şi ungătoare cu pulverizare fină (cu microceaţă de ulei, picăturile de
ulei sunt mai mici de 5um).
Dispozitivele care asigură ungerea agentului de lucru se numesc ungătoare.
Funcţionarea unui ungător se bazează pe principiul lui Venturi. Dacă la o conductă se
îngustează secţiunea, se produce o diferenţă de presiune între cele două capete. Acest
fenomen se poate demonstra cu un tub manometric (în U) montat ca în figura 3.17.a. Din
ecuaţia de continuitate a curgerii fluidelor S1 •v1=S2 •v2=ct rezultă că viteza în secţiunea
mică va fi mai mare, iar presiunea mai mică. Ca urmare la capetele tubului apare o diferenţă
de presiune care determină împingerea fluidului în curentul de aer, în secţiunea îngustă.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -19-
Pe acest principiu se bazează funcţionarea pulverizatoarelor (fig. 3.17.b). Din punct
de vedere al ungerii există trei tipuri de instalaţii: instalaţii în care nu este permisă ungerea;
instalaţii la care ungerea este indiferentă; instalaţii la care ungerea este obligatorie.
Fig.3.18 Fig. 3.17.
În figura 3.18 este prezentată structura unui ungător, având următoarele părţi
componente: 1- carcasa; 2- orificiul de intrare; 3- supapă de sens; 4- cameră de picurare; 5-
secţiunea îngustă; 6- orificiul de ieşire; 7- supapă de sens; 8- tub de aducţiune; 9- pahar; 10-
orificiu de aducţiune a uleiului în camera de picurare (este conectat la tubul de aducţiune,
ocolind orificiul de ieşire)
Funcţionarea: aerul comprimat intră prin orificiul 2, traversează porţiunea îngustă şi
iese prin orificiul 6. Supapa de sens 3 este deschisă, aerul comprimat apasă asupra uleiului
din paharul 9. Datorită efectului Venturi, uleiul urcă în camera de picurare şi de aicea ajunge
în curentul de aer. La impactul cu jetul de aer, picăturile de ulei sunt pulverizate şi sunt
preluate de curentul de aer sub formă de ceaţă fină. Ungătoarele sunt prevăzute cu
posibilitatea reglării debitului de ulei. în general, se recomandă să se regleze un debit de ulei
de 1...5 picături la un consum de aer de 1000 litri. Paharul 9 în care este montat ungătorul,
este de obicei din materiale transparente pentru a se putea vedea nivelul de ulei din rezervor.
Ungătorul trebuie montat cât mai aproape de consumator şi într-un punct cât mai înalt în
raport cu acesta.
Observaţie. Nu se va folosi decât uleiul indicat de furnizorul instalaţiei, deoarece un
alt tip de ulei ar putea dăuna unor elemente ale instalaţiei pneumatice.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -20-
4. DISTRIBUITOARE 4.1. Noţiuni generale
Distribuitoarele pneumatice au rolul funcţional de a dirija aerul comprimat pe
anumite trasee în funcţie de comenzile primite din exterior. în timpul lucrului, elementul
mobil al acestor echipamente ocupă un număr finit de poziţii stabile de funcţionare. în
poziţiile stabile de funcţionare între elementul mobil al distribuitorului şi corpul său se
generează secţiuni de curgere, de valoare zero sau egală cu secţiunea nominală, în acest fel
stabilindu-se sau întrerupându-se anumite circuite. Este de la sine înţeles că la orificiile de
ieşire ale unui asemenea echipament debitul poate avea numai două valori, zero sau valoarea
nominală.
Într-un sistem de acţionare distribuitorul poate fi distribuitor principal având rolul
de a realiza inversarea sensului de mişcare al organului de ieşire al motorului şi oprirea
acestuia şi distribuitor auxiliar pentru generarea unor semnale de comandă pneumatice;
din această categorie fac parte: butoanele pneumatice, limitatoarele de cursă şi
electrovalvele.
Din punct de vedere constructiv exista o mare varietate de asemenea echipamente,
care se diferenţiază prin:
■ tipul elementului mobil: sertar (cilindric, conic sau plan), supapă (plană, conică sau
sferică);
■ mişcarea elementului mobil: translaţie sau rotaţie;
■ numărul de poziţii stabile de funcţionare: doua, trei şi, mai rar, mai multe;
■ numărul de orificii: două, trei, patru, cinci şi, mai rar, mai multe;
■ tipul comenzii;
■ existenţa sau inexistenţa poziţiei preferenţiale.
Cele mai întâlnite construcţii sunt: cu sertar cilindric cu mişcare de translaţie, cu
supape şi cu supape şi membrane.
Fig.4.1
Indiferent de tipul constructiv - funcţional în structura unui distribuitor (fig.4.1) se pot
identifica două subansambluri:
■ Subansamblul de distribuţie format din corpul 1 (partea fixă), în care sunt
prelucrate orificiile de legătură (1), (2), (3), (4) şi (5), precum şi camere interioare conectate
la aceste orificii şi elementul de distribuţie 2 (sertar); în timpul funcţionării elementul de
distribuţie poate ocupa (în acest exemplu) două poziţii: poziţia din figură, în care sub efectul
arcului 6 sertarul se află în contact cu suprafaţa frontală a capacului 4 şi poziţia comandată,
în care sub efectul unei forţe de acţionare sertarul se poziţionează în contact cu suprafaţa
frontală a capacului 3; pentru poziţia din figură a elementului mobil se realizează
conexiunile (l)-(2) şi (4)-(5), iar pentru cealaltă poziţie conexiunile (l)-(4) şi (2)-(3).
Etanşarea dintre corp şi sertar se face cu inelele nemetalice 5.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -21-
Subansamblul de comandă, are rolul de a transforma semnalele de comandă externe
într-o forţă sub acţiunea căruia sertarul se va deplasa într-o nouă poziţie stabilă de
funcţionare. Comanda poate fi realizată în mod direct de către operatorul uman folosind
butonul 7 (fig.4.1), mecanic de către un element mobil aparţinând sistemului cum ar fi o rolă
(fig.4.2.a), cu semnale electrice prin intermediul unui electromagnet (solenoid) (fig.4.2.b),
sau semnale pneumatice (fig.4.3.).
Fig.4.2 Fig.4.3
4.2. Distribuitoare cu sertar
Cele mai întâlnite distribuitoare sunt cu sertar cilindric cu mişcare de translaţie
(fig.4.1). In construcţia lor se folosesc elemente de etanşare nemetalice pentru a elimina
pierderile de debit ce pot să apară prin jocul funcţional existent între sertar şi alezajul
cilindric din corpul în care acesta culisează. La distribuitoarele pneumatice nu este permisă
etanşarea metal pe metal.
Distribuitorul din figura 4.1 are următoarele caracteristici:
■ elementul mobil este un sertar cilindric cu mişcare de translaţie;
■ are două poziţii stabile de funcţionare;
■ are cinci orificii;
■ comanda poate fi: manuală, mecanică, electrică şi pneumatică.
În cazul în care arcul 6 (fig.4.1) lipseşte pentru obţinerea celor două poziţii stabile de
funcţionare sunt necesare două semnale de comandă, câte unul pentru fiecare poziţie. Pentru
a comuta sertarul trebuie ca cele două semnale să nu fie aplicate simultan. Poziţia
preferenţială poate fi obţinută cu un element elastic (fig. 4.1) sau o reacţie de presiune ca în
figura 4.3. In acest caz printr-un traseu prelucrat în sertarul 1 fluidul sub presiune ajunge în
camera Ci, unde dezvoltă pe suprafaţa frontală a sertarului o forţă de presiune care în
absenţa semnalului de comandă x îl menţine în poziţia din figură.
Pentru comanda electrică (fig.4.2.b) se ataşează la capătul distribuitorului un
electromagnet, format din bobina 8 şi armătura mobilă 9, legată la butonul 7 din figura 4.1 .
4.3. Distribuitoare cu supape
Distribuitoarele cu supape sunt echipamente la care închiderea şi deschiderea
circuitelor controlate se face prin intermediul unor supape, de regulă plane, a căror poziţie
este impusă de forţa rezultantă ce acţionează la un moment dat asupra lor.
Distribuitorul din figura 4.4 controlează un singur circuit prin intermediul unei
supape sferice 3. Supapa se află în contact ferm cu scaunul conic prelucrat în corpul 2
datorită forţei dezvoltate de presiunea de alimentare pe suprafaţa supapei. Arcul 4 are numai
rolul de a menţine supapa pe scaun în absenţa fluidului sub presiune la intrarea
distribuitorului. în poziţia închisă, orificiile (1 ) şi (2) sunt obturate.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -22-
Fig. 4.4 Fig. 4.5 Fig. 4.6
În figura 4.5 este prezentat un distribuitor cu două supape simple Si şi S2, legate între
ele rigid prin intermediul tijei 1. Deoarece în poziţia preferenţială, poziţie obţinută cu
ajutorul presiunii de alimentare, consumatorul conectat la orificiul (2) este pus în legătură cu
atmosfera distribuitorul este de tipul normal închis (NI).
Distribuitorul din figura 4.6 are o supapă dublă 4 ce se poate deplasa între două
scaune prelucrate în corpul 2. în poziţia preferenţială, obţinută tot sub efectul fluidului sub
presiune existent la orificiul de alimentare al distribuitorului, consumatorul conectat la
orificiul (2) este pus în legătură cu sursa de aer; din acest motiv el este de tipul normal
deschis (ND). Atât distribuitorul NI cât şi cel ND sunt distribuitoare cu două poziţii şi trei
orificii.
Analizând soluţiile constructive deja prezentate (fig.4.5, 4.6) se constată că în
perioada de tranziţie de la o poziţie stabilă de funcţionare la alta, sursa de presiune este pusă
în legătură cu atmosfera pentru un timp scurt (timpul necesar comutării). Din acest motiv
aceste construcţii, care au caracteristic faptul că elementul mobil este constituit dintr-un
corp rigid unic, se mai numesc şi distribuitoare cu centru deschis. Avantajele lor constau
în faptul că sunt simple constructiv şi compacte. Există aplicaţii unde utilizarea unui
distribuitor cu centrul deschis deranjează. în asemenea situaţii se optează pentru un
distribuitor cu centrul închis. În figura 4.7 este prezentat principial un asemenea
distribuitor.
Se observă că la această construcţie ansamblul mobil este format din două părţi,
supapa 4 şi elementul de comandă 2, dispuse în corpul 1. Distribuitorul este cu poziţie
preferenţială, poziţie în care (fig.4.7 a) orificiul de presiune (1) este blocat iar consumatorul
(2) este pus în legătură cu atmosfera printr-un traseu prelucrat în elementul de comandă 2.
Atunci când există semnalul de comandă pc, elementul de comandă 2 se deplasează în jos
(fig.4.7.b); în acest fel mai întâi se blochează orificiul de descărcare pe atmosfera (3), după
care se stabileşte conexiunea între sursa de presiune, orificiul (1), şi consumatorul deservit
de distribuitor, orificiul (2). Se observă că această construcţie, comparativ cu cele prezentate
anterior, este mai complexă. Etanşarea se face cu graniturile 5.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -23-
Fig.4.7 4.4. Distribuitoarele cu membrană şi supape
Membranele servesc pentru delimitarea camerelor de lucru şi prezintă următoarele
avantaje: realizează o etanşare perfectă şi nu introduc forţe de frecare aşa cum se întâmplă la
distribuitoarele cu sertar cilindric, unde etanşarea se realizează cu inele.
Dezavantaje:
- o parte din forţa de acţionare este pierdută prin deformarea membranei;
- forţa elastică este de valoare mică. La aceste distribuitoare comanda este pneumatică,
iar poziţiile preferenţiale se obţin întotdeauna cu ajutorul presiunii de alimentare. În
figura 4.8 este prezentată schema unui astfel de distribuitor care conţine: 1-
membrană, 2- supape legate printr-o tijă.
Fig.4.8
4.5. Electrovalve (electroventile)
Electrovalvele sunt distribuitoare pneumatice comandate electric, pot fi cu acţionare
directă sau cu acţionare indirectă (pilotate). În primul caz ele au dimensiuni mici şi sunt
destinate pentru a controla debite mici. Electrovalvele întâlnite în mod frecvent în sistemele
de acţionare pneumatice sunt cu acţionare indirectă.
În figurile 4.9, 4.10 sunt prezentate câteva soluţii de electrovalve acţionate direct-
electrovalve pilot. La electrovalva din figura 4.9 în stare necomandată, legătura este
realizată între orificiile (2)-(3), deci electrovalva este normal închisă. Dacă bobina 4 este
alimentată de la o sursă de tensiune, pistonul 2 (armătura mobilă a electromagnetului) îşi
schimbă poziţia (urcă), obturând orificiul (3), realizându-se legătura între orificiile (l)-(2),
deci aerul ajunge de la sursă la motor. Dacă încetează acţiune tensiunii de alimentare,
pistonul revine la poziţia iniţială datorită resortului 3.
În figura 4.10 este prezentat principial un pilot cu armătura mobilă oscilantă. Aici,
armatura 3 poate oscila în jurul articulaţiei O. în absenţa semnalului electric de comandă
armatura 3, datorită acţiunii arcului 8 se află în poziţia figurată; în acest caz orificiile 1 şi 2
sunt puse în legătură, iar orificiul 3 este obturat. La extremitatea de jos a armăturii mobile se
afla o membrană profilată 2, care prin poziţia sa stabileşte legăturile (l)-(2) sau (l)-(3). Prin
alimentarea bobinei 4 armătura 3 se roteşte în jurul articulaţiei O, membrana profilată 2
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -24-
obturând orificiul 3 şi stabilind conexiunea (1)-(2). Este posibilă şi o comandă manuală a
electrovalvei prin intermediul butonului de comandă 5.
Fig.4.9 Fig.4.10
4.6. Simboluri utilizate în reprezentarea distribuitoarelor
După mişcarea sertarului care creează distribuţia sunt:
■ distribuitoare cu sertar rectiliniu: cilindric, plan şi cu supape ;
■ distribuitoare cu sertar rotativ: plan şi conic.
În figura 4.11 este reprezentat simbolul unui distribuitor tip 3/2 cu acţionare prin
solenoid şi revenire la poziţia iniţială (resetare) cu arc.
Fig. 4.11
Fig. 4.12
Simbolistica unui solenoid cuprinde :
■ numărul de poziţii;
■ numărul de căi pentru distribuţia aerului;
■ notaţiile căilor de distribuţie (racorduri sau orificii);
■ modul de acţionare a distribuitorului. Cifrele din fracţie reprezintă numărul de căi şi
numărul de poziţii ale distribuitorului. Căile de distribuţie sunt numerotate cu cifre arabe
(fig.4.12.a) sau litere şi cifre (fig.4.11 .b). Căile sunt reprezentate în afara casetei şi sunt
prezentate pentru starea iniţială a distribuitorului (starea necomandată) (fig. 4.12). Literele
şi numerele folosite au semnificaţiile din tabelele 4.1 şi 4.2. Tabel 4.1
Notaţie numerică Notaţie literală pentru distribuitoare
2/2 şi 3/2 4/2 şi 5/2 5/2 şi 5/3
1 P P P
2 A B B
3 R R S
4 - A A
5 - - R
10 Z - -
12 Z Y Y
14 - Z Z
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -25-
Tabel 4.2
Notaţie literală Notaţie numerică Semnificaţia căilor de legătură (racorduri)
A,B,C 2, 4 ,6 Legătura la consumatori (supape, cillindrii, distribuitoare
P 1 Legătura la sursa de aer
R, S ,T 3 ,5 ,7 Legătura la orificiile de drenaj, sau de ventilaţie
X, Y,Z 12, 14 Legătura la comanda pneumatică (pilotare)
U*) 10 Legătura la comanda de resetare
81 ,91 Legătura de comandă auxiliară
82, 84 Legătura de ventilarea a piloţilor
Starea căilor de distribuţie este reprezentată în tabelul 4.3. Tabel 4.3
Simbolul Starea căii
T Cale obturată
M Cale liberă în sensul săgeţii (sens unic sau ambele sensuri)
Cale de evacuare a aerului în atmosferă (racord ventilat)
În figura 4.12 sunt prezentate notaţiile căilor la distribuitoarele cu: a-trei căi; b - patru
căi ; c - cinci căi de legătură. Una din căi este legată la sursa de aer comprimat P(l), iar
celelalte sunt pentru distribuţia aerului spre diverse căi (conducte) care duc la alte organele
de lucru, sau ieşirea aerului în atmosferă R(3). Căile de distribuţie pare sunt notate în partea
superioară a simbolului, iar cele impare sunt notate în partea inferioară a simbolului (fig.
4.12). Majoritatea distribuitoarelor au două poziţii, dar sunt şi distribuitoare cu trei poziţii.
Numărul de poziţii ale unui distribuitor, (două sau trei) pot fi recunoscute după numărul de
pătrate pe care le conţine simbolul distribuitorului.
Distribuitorul din figura 4.11.a. are două poziţii, iar cel din figura 4.ll.b. are trei
poziţii. Starea racordurilor pentru cele două poziţii extreme şi pentru poziţia din mijloc (la
distribuitoarele 4/3 şi 5/3) sunt diverse după cum sunt reprezentate în tabelul 4.4.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -26-
Tabelul 4.4
Observaţie. Dacă un element de circuit este legat la racordul R, atunci se spune că
elementul respectiv este ventilat.
Simbolurile pentru tipurile de distribuitoare în funcţie de numărul de căi şi de poziţii
sunt prezentate în figura 4.13: a-distribuitor 2/2 normal închis; b - distribuitor 2/2 normal
deschis; c - distribuitor 3/2 normal închis; d - distribuitor 3/2- normal deschis; e-distribuitor
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -27-
4/2; f - distribuitor 5/2; g - distribuitor 4/3 cu racordul P conectat la consumatori (cu centru
flotant); h - distribuitor 4/3; i - distribuitor 4/3 cu centrul închis; j - distribuitor 4/3 cu centrul
ventilat; k - distribuitor 4/3- cu racordul P ventilat; 1- distribuitor 5/3- cu centrul închis.
Fig. 4.13
4.7. Metodele de acţionare a distribuitoarelor
Metodele de acţionare a distribuitoarelor, prin care se face comutarea poziţiilor sunt
reprezentate în tabelul 4.5. Tabel 4.5
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -28-
Poziţiile distribuitorului se referă la starea iniţială şi la starea comutată a
distribuitorului, în figura 4.14 este prezentat un cilindru cu simplu efect acţionat printr-un
distribuitor tip 3/2 cu acţionare manuală, având următoarele componente: 1, 2, 3 racorduri
(orificii); 4-corpul distribuitorului; 5- resort; 6- sertăraş (piston); 7- buton de comandă; 8-
cilindrul de lucru; 9- piston; 10-resort.
În poziţia de repaus (fig. 4.14.a) trecerea aerului se face între racordurile 2-3, aerul
din cilindru iese în atmosferă. După comanda de comutare, se schimbă poziţia
distribuitorului în poziţia comutată (fig.4.14.b), iar trecerea aerului se face de la sursa de aer
la cilindru între racordurile 1-2. Poziţia de comutare se obţine prin deplasarea
dreptunghiului (în interiorul distribuitorului se deplasează sertăraşul) cu o poziţie (un pătrat)
spre dreapta, cifrele şi căile (racordurile) pentru aer rămân pe loc.
Poziţia de repaus a distribuitoarelor poate fi deschisă sau închisă, în această situaţie
distribuitoarele se denumesc de exemplu: distribuitor cu rolă normal deschis sau
distribuitor pilotat normal închis, deci în denumire se face referire la metoda de acţionare
(rolă, pilotat etc) şi la starea normală de repaus (deschis sau închis). Distribuitoarele după
poziţiile stabile pe care le au pot fi:
- monostabile sunt cele cu comandă la un capăt şi resort la celălalt capăt, care după
încetarea acţiunii aerului de comandă revin la poziţia iniţială datorită resortului;
- bistabile sunt cele cu dublu solenoid sau dublu pilotate (comandă la ambele
capete).
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -29-
Modul de acţionare al unui distribuitor poate fi făcută direct sau indirect. În figura
4.14 este reprezentat cazul acţionări directe a unui cilindru cu simplu efect. Se observă că
acţionarea se face cu un distribuitor 3/2, normal închis, comandat manual prin buton şi
revenire cu arc (fig. 4.14.a). Se dă comanda manuală prin butonul distribuitorului,
acesta îşi schimbă poziţia, se face legătura între căile 1-2, aerul ajunge în cilindru, pistonul
se deplasează spre dreapta (fig. 4.14.b). După încetarea comenzii de apăsare a butonului,
distribuitorul revine la poziţia iniţială datorită arcului, se reface legătura între căile 2-3,
pistonul se deplasează spre stânga (în poziţia iniţială), aerul din cilindru iese prin legătura
2-3 în atmosferă.
În figura 4.15 este prezentată comanda indirectă a unui cilindru cu simplu efect. Acest
tip de comandă impune folosirea a două distribuitoare 3/2 normal închise: unul pentru
alimentarea cilindrului, numit distribuitor direcţional şi un al doilea pentru comanda
primului (distribuitorul de comandă).
Părţile componente ale schemei sunt: 1 - cilindrul de lucru, 2-distribuitorul principal
(direcţional), 3- distribuitor de comandă; 4 - buton de comandă. în figura 4.15.a este
prezentată poziţia necomandată, iar în figura 4.15.b poziţia comandată. Funcţionarea este
simplu de determinat din schemă.
Fig.4.14 Fig.4.15
4.8. Distribuitorul cu două căi
Acest tip de distribuitor se comportă ca un robinet, adică are două poziții și deschisă.
În figura 4.4, este reprezentat un distribuitor de tip 2/2 cu acţionare manuală (prin
buton) şi revenirea la stare iniţială cu arc. Distribuitorul are două căi şi două poziţii,
controlând un singur circuit prin intermediul unei supape sferice 3. în figura 4.4.a supapa se
află în contact ferm cu scaunul conic prelucrat în corpul 2 datorită forţei dezvoltate de
presiunea de alimentare pe suprafaţa supapei.
Arcul 4 are numai rolul de a menţine supapa pe scaun în absenţa fluidului sub
presiune la intrarea distribuitorului. în poziţia închisă, orificiile (1) şi (2) sunt obturate.
Când se doreşte deblocarea circuitului se acţionează cu o forţă de apăsare asupra tijei
1, orificiile (1) şi (2) fac legătura între ele (fig.4.16.b).
În figura 4.16.a este reprezentat un distribuitor cu sertar rectiliniu tip 2/2 cu acţionare
prin solenoid, în figurile 4.16.b şi 4.16.C sunt prezentate poziţia deschisă respectiv închisă.
În fig. 4.16.d este reprezentat un distribuitor cu sertar rotativ conic (cep) tip 2/2 cu acţionare
manuală cu buton rotativ (pârghie), având componentele: 1 , 2 - orificiile de legătură,
3-corp, 4- sertar rotativ, 5- mâner (pârghie, buton rotativ). Distribuitorul este prezenta în
poziţia deschisă (fig. 4.16.e) şi în poziţia închisă (fig.4.16.f).
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -30-
Fig. 4.16
4. 9 Distribuitoare cu trei căi
În figura 4.17.a este reprezentată vederea unui distribuitor de tip 3/2 normal închis cu
acţionare manuală prin buton şi revenirea la stare iniţială cu arc. Din simbolul
distribuitorului (fig. 4.17.d) se constată că are trei căi şi două poziţii.
în figura 4.17.b sunt reprezentate părţile componente: 1, 2, 3 —orificii; 4 - plunjer;
5,7-resorturi; 6 - supapă; 8 - corpul distribuitorului. în poziţia necomandată (fig. 4.17.b),
arcurile 5 şi 7 menţin supapa 6 în poziţia în care legătura se face între căile 2-3, aerul iese în
atmosferă. în momentul acţionării plunjerului (fig.4.17.c), arcul superior 5 împinge supapa 6
în jos, se acoperă capul supapei, prin această operaţie se obturează calea 3 şi se comută
legătura între căile 1 -2. După încetarea acţiunii de apăsare asupra plunjerului, arcurile
readuc supapa în poziţia iniţială şi distribuitorul revine la starea iniţială (fig. 4.17.b).
Fig. 4.17.
În figura 4.18.a este reprezentată vederea unui distribuitor tip 3/2 cu acţiune
pneumatică normal închis. Din simbolul distribuitorului (fig. 4.18.c) se constată că are trei
căi şi două poziţii. în figura 4.18.b sunt reprezentate părţile componente: 1, 2, 3 - orificii; 4 -
sertar; 5 - resort; 6 ,7 - garnituri de etanşare; 12 - orificiul pentru aerul comprimat necesar
pilotării pistonului. Poziţia de repaus este normal închisă şi este menţinută de resortul 5. în
starea de repaus legătura se face între căile 2-3, aerul iese în atmosferă. Comanda
distribuitorului se face cu aer comprimat, care intră în orificiul 12 şi deplasează pistonul. Se
obturează orificiul 3 şi se face legătura între căile 1-2. Observaţie. Orificiul aerului de
comandă se notează cu cifrele 12 şi 14.
În figura 4.19.a este reprezentată vederea unui distribuitor tip 3/2 normal închis
acţionat mecanic cu rolă, pilotat pneumatic. Din simbolul distribuitorului (fig. 4.19.c) se
constată că are trei căi şi două poziţii. în figura 4.20.b sunt reprezentate părţile componente:
1, 2, 3 - orificii; 4 - pârghie; 5 - rolă; 6 - tija pilotului ; 7, 9 - resort; 8 - sertar; 10 - plunjer
(piston tubular).
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -31-
Fig. 4.18 Fig. 4.19
Poziţia de repaus este normal închisă şi este menţinută de resortul 9. în starea de
repaus legătura se face între căile 2-3, aerul trece prin tija tubulară 10. Comanda
distribuitorului se face cu aer, prin deplasare tachetului cu rolă, se deschide orificiul care
duce aerul în partea superioară a pistonului 8, care obturează pistonul tubular, aerul nu mai
ajunge la ieşirea 3.
Prin coborârea pistonului 10, se deschide legătura spre ieşirea 1, astfel se face
legătura între căile 1-2.
În figura 4.20.a este reprezentată vederea unui distribuitor tip 3/2 normal deschis pilotat
pneumatic cu solenoid. Din simbolul distribuitorului (fig. 4.20.c) se constată că are trei
căi şi două poziţii. În figura 4.20.b sunt reprezentate părţile componente: 1, 2, 3 - orificii;
4 - solenoid; 5 - şurub pentru acţionare
manuală. Modul de acţionare al unui cilindru
pneumatic printr-un distribuitor tip3/2 a fost
reprezentată în figurile 4.14 şi 4.15.
Fig. 4.20
4.10. Distribuitoare cu patru căi
În figura 4.21 este reprezentat un distribuitor tip 4/2 cu acţionare manuală şi revenire
cu arc normal închis. Din simbolul distribuitorului, se constată că are patru căi şi două
poziţii. Poziţia de repaus (fig. 4.21. a) este normal închisă şi este menţinută de resorturile 12
şi 13. în starea de repaus legătura se face între căile 1-2, respectiv 3-4.
Fig.4.21
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -32-
Comanda distribuitorului se face manual cu butonul 5, care apasă pistoanele 6 şi 7.
Pistoanele sunt ţinute în poziţia de repaus de arcurile 8 şi 9. Prin deplasarea pistoanelor 6 şi
7, se apasă asupra pistoanelor tubulare cu garnitură de etanşare 10, 11 care îşi vor schimba
poziţia, deschizând legătura între căile 1-4, respectiv 2-3. După încetarea apăsării butonului
5, pistoanele 10 şi 11 revin la poziţia iniţială datorită arcurilor 12 şi 13, iar pistoanele 6 şi 7
sunt readuse în poziţia iniţială de arcurile 8 şi 9. În figura 4.2l.b este reprezentată poziţia
comandată.
În figura 4.22 este reprezentat un cilindru cu dublu efect acţionat printr-un distribuitor
tip 4/2 cu acţionare manuală. în poziţia de repaus (fig. 4.22.a) trecerea aerului se face între
orificiile 2-3, aerul din cilindru iese în atmosferă. După comanda de comutare, se schimbă
poziţia distribuitorului în poziţia comutată (fig.4.22.b), iar trecerea aerului se face de la
sursa de aer către cilindru între orificiile 1-4.
Fig.4.22
Pe simbol poziţia de comutare se obţine prin deplasarea dreptunghiului cu o poziţie
(un pătrat) spre dreapta, cifrele şi căile de legătură (conductele) pentru aer rămân pe loc.
In distribuitor, prin deplasarea pistoanelor 6 şi 7 se lipesc de sertare, în acest moment se
întrerup legăturile 1-2 şi 3-4, se continuă apăsarea, sertarul se lasă în jos (resorturile 8 şi 9 se
comprimă), se realizează legăturile între orificiile 1-4 şi 2-3. După încetarea acţiunii de
comandă, resorturile 8 şi 9 readuc sertarele şi pistoanele la poziţia iniţială, şi se refac
legăturile 1-2 şi 3-4. Fig. 4.23
În figura 4.23.a este
reprezentat un distribuitor tip
4/3 rotativ cu centrul închis, cu
reţinere pe poziţie, comandat
manual cu pârghie, având în
componenţă: 1, 2, 3, 4 - căi de
legătură; 5 - corp ; 6 - sertar
rotativ plan. Din simbolul distribuitorului se constată că sunt patru căi şi trei poziţii. Poziţia
din mijloc este închisă (fig.4.23.b), iar poziţiile din stânga (fig.4.23.c) şi din dreapta
(fig.4.23.d) sunt poziţii de lucru prin care se fac legături între diversele căi de trece ale
aerului. Pentru a trece de la poziţia din stânga la poziţia din dreapta, sau invers, obligatoriu
se trece prin poziţia de mijloc (de repaus).
4.11. Distribuitoare cu cinci căi
În figura 4.24 este reprezentat un distribuitor tip 5/2 bistabil comandat direct
pneumatică, având componentele: 1, 2, 3, 4, 5 orificii, 6 - sertar rectiliniu cilindric, 12, 14 -
orificii pentru comanda pistonului. Din simbolul distribuitorului se constată că sunt cinci căi
şi două poziţii. Sertarul 6, este comandat cu aer prin legăturile 12 sau 14. în fig. 4.24.a
sertarul este împins spre stânga datorită presiunii din racordul 14.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -33-
Fig. 4.24
În acest timp racordul 12 este ventilat (conectat la atmosferă) pentru a nu apare o forţă
de presiune care să se opună deplasării sertarului. în această poziţie legăturile se fac între
căile 1-4 şi 2-3. Se observă că nu există resorturi, deci în lipsa unui semnal de presiune pe
căile de comandă 12 sau 14 face ca distribuitorul să stea în poziţia extremă, chiar şi după
încetarea comenzii (este bistabil sau cu memorie).
Aplicarea unui impuls de presiune pe orificiul 14, după ce orificiul 12 a fost ventilat,
determină comutarea distribuitorului pe a doua poziţie (fig.4.24.b), unde legăturile se fac
între căile 1-2 şi 4-5.
Observaţie. Pentru comanda distribuitorului este suficient un impuls de presiune şi
nu o presiune continuă.
În figura 4.25 este reprezentat un distribuitor tip 5/2 bistabil cu comandă pneumatică
şi posibilitatea comenzii manuale având componentele: 1, 2, 3, 4, 5 orificii; 6, 7 - buton de
comandă; 8 - tija sertarelor; 9, 10-sertare; 12, 14 - orificii pentru comanda pistonului. Din
simbolul distribuitorului se constată că sunt cinci căi şi două poziţii. Funcţionarea este
identică cu distribuitorul din fig. 4.24 descris anterior, comanda însă se poate da şi manual
prin butoanele 6 sau 7.
Fig.4.25
Fig.4.26
În fig. 4.26 este reprezentat un distribuitor tip 5/2 monostabil, comandat pneumatic, şi
manual. La distribuitoarele prezentate anterior, etanşările dintre parte mobilă şi cea fixă se
fac cu garnituri, la acest distribuitor etanşările se fac cu membrane elastice, care pot fi
metalice sau din elastomeri.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -34-
În fig. 4.26.a distribuitorul este neacţionat, legăturile între căi sunt: 1-2 şi 4-5. Calea 3
este izolată faţă de atmosferă datorită membranei 10, care este presată pe scaunul ei de către
resortul 11.
Când se dă comanda de presiune prin orificiul 12, (fig. 4.26.b) membrana 6 este
presată şi împinge sertarul 8 către stânga, comprimând resortul 11. Elementul de etanşare 9
se deplasează odată cu sertarul şi se sprijină pe scaunul din stânga, izolând orificiul 1 faţă de
elementul pneumatic legat la calea 2 şi se conectează la elementul pneumatic legat la calea
4. în acelaşi timp membrana 7 este lipită de scaun, izolând calea 4 faţă de calea 5. Când
încetează acţiunea de comandă, resortul 11 readuce sertarul şi elementele elastice la poziţia
iniţială, legăturile fiind cele din figura 4.26.a.
Butonul 13 permite resetarea manuală a distribuitorului în cazul blocării sertarului.
în figura 4.27 este reprezentat un distribuitor tip 5/3 cu mijlocul blocat şi comandă
pneumatică, având componentele: 1, 2, 3, 4, 5 - orificii; 6,1 - sertare; 8, 9 - resoarte; 12, 14
- orificii pentru comanda pistonului. Din simbolul distribuitorului se constată că sunt cinci
căi şi trei poziţii. Sertarele 6 şi 7 sunt comandate cu aer prin legăturile 12 sau 14.
Pe poziţia din mijloc distribuitorul este în stare de repaus, deoarece, toate legăturile
sunt blocate.
În poziţiile comandate (fig. 4.27.a şi b), aerul de comandă intră prin legătura 12,
respectiv 14, sertarele se deplasează spre dreapta sau stânga, realizându-se legătura între
căile 1-2 şi 4-5, respectiv 1-4 şi 2-3. După încetarea acţiunii aerului de comandă, revenirea la
poziţia de repaus (mijloc) se face de către arcurile 8 şi 9
Fig.4.27
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -35-
COLEGIUL TEHNIC METALURGIC
SLATINA - OLT
Nume Și Prenume Elev Clasa Data
Fişă de autoevaluare
I. Scrieţi pe foaie literele corespunzătoare răspunsului corect: (5p)
1) Distribuitoarele au rolul de a: a)regla presiunea aerului; b)dirija aerul pe anumite trasee;
c)limita presiunea aerului; d) prepara calităţile aerului.
2) În simbolizarea tipului de distribuitor (ex. 3/2), prima cifră semnifică numărul de: a)căi
(orificii); b)poziţii; c)cilindrii deserviţi; d)tipuri de comenzi.
3) Elementul mobil al unui distribuitor cu mişcare de translaţie se numeşte: a)piston; b)cep;
c)sertar; d) cilindru.
4) Notaţiile S, T sau 3,5 la supape, cilindri, distribuitoare sunt pentru legătura la:
a)consumatori; b)sursa de alimentare; c)orificiul de drenaj; d) comandă auxiliară 5)
Simbolul din figură este pentru un:
a) distribuitor 4/2 deschis;
b) distribuitor 4/2 cu solenoid;
c) distribuitor 4/2 bistabil;
d) distribuitor 4/2 cu racordurile P şi R ventilate, iar cilindrii blocaţi
II) Transcrieţi pe foaie, litera corespunzătoare fiecărui enunţ şi notaţi în dreptul ei
litera A, dacă apreciaţi că enunţul este adevărat şi litera F, dacă apreciaţi că enunţul este fals.
Reformulaţi enunţurile considerate false astfel încât ele să devină adevărate. (5p)
a) Distribuitoarele au rolul de a dirija aerul pe diverse căi.
b) A doua cifră (ex.3/2) în simbolizarea unui distribuitor reprezintă numărul de căi.
c) Distribuitoarele pot fi comandate manual, mecanic, electric şi pneumatic.
d) Un distribuitor normal închis permite trecerea aerului.
e) Orificiile notate cu 12 şi 14 sunt întâlnite la distribuitoarele cu solenoid.
III) În coloana A sunt prezentate simboluri ale distribuitoarelor, iar în coloana B
semnificaţia lor. Scrieţi pe foaie, asocierea dintre cifrele din coloana A şi literele din coloana
B (5p)
IV (10p)
1) Pentru simbolul aparatului din figură specificaţi:
a) Denumirea şi tipul aparatului;
b) Rolul aparatului;
c) Semnificaţia notaţiilor: 1, 2, 3, 4, 5
d) Semnificaţia notaţiilor: (1), (0)
e) Modul de comandă.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -36-
5. SUPAPE Supapele sunt elemente pneumatice care au funcţii de reglare şi control a parametrilor
circuitului de lucru.
După funcţiile pe care le-au într-un sistem, se poate face următoarea clasificare:
- supape de sens şi derivaţie;
- supape de debit (drosele);
- supape pentru controlul presiunii.
5.1. Supape de sens şi derivaţie
Supapele de sens sunt echipamente care permit trecerea fluidului numai într-un singur
sens de curgere. Când supapa este parcursă în sensul admis de curgere rezistenţa opusă
curgerii fluidului este minimă, iar pentru celălalt sens de curgere supapa este blocată,
rezistenţa pneuamatică (hidraulică) este infinită. Prin controlul sensului de curgere, unele
variante de supape de sens pot îndeplini şi alte funcţii, cum sunt: divizarea şi însumarea
debitelor de aer, unele funcţii logice elementare (SI, SAU), descărcarea rapidă a unor
circuite. Aceste echipamente au o funcţionare de tipul „totul sau nimic".
În figura 5.1. sunt reprezentate simbolurile supapelor de sens şi derivaţie: a - supapă
de sens fără arc; b - supapă de sens cu arc; c, d - supapă de sens pilotată; e - supapă de
evacuare rapidă; f - supapă selectoare (element logic SAU); g - supapă cu două presiuni
(element logic SI); h - supapă NON SI
Fig. 5.1
5.1.1. Supapă de sens
În figura 5.2.a este reprezentată o supapă de sens unic. Circulaţia aerului este permisă
doar în sensul de la calea 1 la 2, forţa de presiune împinge pistonul 3, resortul 4 se
comprimă, iar fluidul trece către orificiul 2 prin spaţiul dintre elementul mobil şi corpul
supapei. în sens invers, resortul 4 împinge pistonul spre stânga şi închide orificiul de
legătură dintre căile 1 şi 2, deci fluidul nu poate trece către orificiul 1. Supapa poate fi cu
resort , fără resort şi pilotată cu aer comprimat. în figura 5.2.b este prezentat simbolul
supapei.
Fig.
36.2.
5.1.2. Supapă de evacuare rapidă
În figura 5.3 este reprezentată o supapă de evacuare rapidă, având următoarele
elemente componente: 1, 2, 3 - orificii; 4- supapă; 5- scaun ; 6- amortizor de zgomot. Supapa
este utilizată pentru a mării viteza de golirea a unei incinte aflată sub presiune, prin scurtarea
traseului de parcurgere a aerului de la incintă până în atmosferă. Pentru a avea o eficienţă
maximă este necesar ca supapă să fie cât mai aproape de incinta care va fi golită.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -37-
Fig. 5.3
Cele trei orificii au rolul de: 1 intrare, 2 pentru conectarea utilizatorului şi 3 pentru
descărcarea rapidă în atmosferă. Poziţia ocupată de supapă este determinată de orificiul la
care există presiune. Dacă aceasta există la orificiul 1, supapa se aşează pe scaunul de sus, în
acest fel se obturează orificiul 3 şi se stabileşte legătura 1-2 (fig. 5.3.b). Dacă însă există
presiunea la orificiul 2, supapa se aşează pe scaunul inferior, în acest fel obturând orificiul 1,
stabilind legătura 2-3, deci aerul iese rapid în atmosferă.
În figura 5.3.c, este prezentat simbolul, iar în figura 5.3.d vederea supapei.
În figura 5.4, este prezentat un sistem de acţionare ce conţine o supapă de descărcare
rapidă 1.1 pentru cilindrul de lucru 1.0. în figura 5.4.a, după apăsarea butonului
distribuitorului 1.2, aerul ajunge în cilindru pe calea 1-2 stabilită de supapă. Dacă încetează
comanda asupra butonului, resortul din cilindru se destinde, împinge pistonul spre stânga,
aerul din cilindru iese în atmosferă prin legătura rapidă 2-3 a supapei, (fig.5.4.b). Dacă nu ar
fi această supapă, aerul ar ieşi în atmosferă prin legătura 2-3 a distribuitorului 1.2, care este
o cale mai lungă.
Fig. 5.4
5.1.3. Supapă de selectare sau element logic SAU
În figura 5.5. este reprezenta o supapă de selectare sau un element logic SAU. Supapa
are un element mobil 3 care este o bilă sau un sertar (piston cu dublu efect). Dacă unul din
orificiile de comandă 1(X sau Y) sunt alimentate atunci celălalt orificiu este obturat şi aerul
iese prin orificiul 2(A). Dacă sunt alimentate simultan ambele orificii de comandă X şi Y, cu
aceeaşi presiune, atunci la orificiul 2 aerul iese cu presiunea respectivă. Dacă sunt
alimentate simultan ambele orificii de comandă X şi Y, cu presiuni diferite, atunci la
orificiul 2 aerul iese cu presiunea cea mai mare, de aceea supa se mai numeşte şi de
selectare. Funcţionarea supapei poate fi descrisă cu tabelul de adevăr al funcţiei logice
SAU. în figura 5.5.b, este prezentat simbolul, iar în figura 5.5.a vederea supapei.
5.1.4. Supapă de selectare cu două presiuni sau element logic ŞI
În figura 5.6, este reprezentată o supapă cu două presiuni.
Dacă orificiul X sau Y este alimentat, sub efectul presiunii supapa blochează accesul din
orificiul respectiv la orificiul A. Dacă ambele orificii de comandă X şi Y sunt alimentate la
aceeaşi presiune, orificiul A va fi alimentat, de la orificiul X şi Y (poziţia elementului mobil
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -38-
3 este indiferentă). Dacă ambele orificii de comandă X şi Y sunt alimentate la presiuni
diferite, atunci orificiul A va fi alimentat la presiunea cea mai mică.
Fig. 5.5 Fig. 5.6
În figura 5.6.a, este prezentat starea cu o presiune, în figura 5.6.b starea cu două
presiuni, iar în figura 5.5.c simbolul supapei. Funcţionarea supapei poate fi descrisă cu
tabelul de adevăr al funcţiei logice SI. Un exemplu de utilizare a supapei cu două presiuni,
este comanda unei prese (fig. 5.7) unde, din raţiuni de securitate a operatorului, pentru a
porni cilindrul presei, acesta trebuie să aibă ocupate ambele mâini. Dacă acţionează numai
un buton de comandă 1.3, supapa obturează orificiul 2, aerul nu ajunge la distribuitorul
principal 1.1 şi presa nu funcţionează (fig. 5.7.a). Dacă se apasă simultan cele două butoane
de comandă 1.3 şi 1.4, supapa permite trecerea aerului prin orificiul 2, astfel încât
distribuitorul 1.1 comută şi presa va funcţiona, (fig. 5.7.b).
Fig. 5.7. 5.2. Supape de debit (drosele)
În pneumatică, pentru reglarea debitului se foloseşte numai metoda rezistivă, care
constă în modificarea unei rezistenţe de curgere. în fapt, reglajul constă în modificarea
locală a secţiunii de curgere.
Acest lucru se realizează cu ajutorul unor echipamente numite drosele (rezistenţe
reglabile), montate pe circuitele ale căror debite trebuie controlate. Acest reglaj se
realizează manual sau mecanic. Valoarea reglată se menţine în timp doar dacă, condiţiile de
funcţionare nu se modifică în raport cu cele existente în momentul reglajului.
Fig. 5.9 Fig. 5.10
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -39-
Atunci când condiţiile de funcţionare se modifică, valoarea debitului se va modifica şi
ea, deoarece aceasta este funcţie atât de secţiunea de curgere cât şi de diferenţa de presiune
instalată pe secţiunea de droselizare.
În figura 5.9. sunt reprezentate simbolurile supapelor de debit: a - nereglabilă;
b-reglabilă; c, d - reglabilă acţionat manual; e, f - reglabil acţionat mecanic; g - reglabilă cu
supapă de ocolire; h - diafragmă.
Supapele de debit (drosele) permit reglarea vitezei motoarelor rotative sau a
cilindrilor prin reglarea debitului de alimentare. Funcţionarea se bazează pe variaţia
secţiunii de trecere a fluidului, cea ce duce la modificarea debitului prin supapă.
5.2.1. Droselele sunt de obicei reglabile şi se întâlnesc sub două forme:
■ drosel simplu, are un orificiu de intrare 1 şi unul de ieşire 2 (fig.5.10) ce reglează
debitul de fluid indiferent de sensul de curgerea al acestuia; prin reglarea cu şurubul 3 a
poziţiei obturatorului 4 se reglează secţiunea de trecere a fluidului. în figura 5.10.b, este
prezentat simbolul supapei.
■ drosel combinat: de sens unic - când droselul şi supapa sunt înseriate, şi drosel de
cale - când droselul şi supapa sunt montate în paralel (fig. 5.11); când fluidul curge de la 1 la
2, aerul trece prin secţiunea reglată de şurubul 3 şi obturator 4 (fig. 5.1 1.a,b). La curgerea în
sens invers, aerul ocoleşte secţiunea îngustă şi trece prin secţiunea creată prin deformarea
elementului elastic 6 (fig.5.1 1.d). în figura 5.11 .c, este prezentat simbolul supapei, iar în
figura 5.11 .e vederea supapei.
Droselele se realizează într-o varietate mare de forme constructive şi se pot
caracteriza prin:
■ forma scaunului şi/sau obturatorului: cilindrică, conică, sferică;
■ tipul mişcării relative: rotaţie, translaţie, roto-translaţie;
■ modul în care se face reglajul: manual, mecanic, electric etc.
În figura 5.12 este prezentat un exemplu de acţionare a unui cilindru cu dublu efect.
Cilindrul 1.0 este acţionat printr-un distribuitorul principal 1.2 prin două distribuitoare cu
buton 1.3 şi 1.4. Pentru deplasarea părţii mobile cu viteză limitată, între distribuitor şi
cilindru s-a introdus un drosel 1.1.
Fig. 5.11 Fig.5.12
5.2.2. Diafragma este un dispozitiv de strangulare, având o secţiune mai mică
decât a conductei.
Constructiv este o placă simplă, inelară, care se montează pe conductă. Este foarte
răspândită în instalaţii cu scopul micşorării debitelor. Diafragmele stau la baza
debitmetrelor (1- diafragmă; 2- tub U) care sunt aparate pentru măsurarea debitelor
(fig.5.13). în secţiunea micşorată, viteza creşte, energia cinetică creşte, energia potenţială
scade, rezultă scăderea presiunii statice.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -40-
Fig. 5.13. Fig. 5.14
5.3. Supape pentru controlul şi reglarea presiunii
Supapele de presiune pneumatice au rolul funcţional de a controla sau regla presiunea
agregatului de lucru dintr-un circuit situat fie în amonte, fie în aval de echipament; în
anumite situaţii cu un asemenea echipament se poate realiza conectarea sau deconectarea
circuitului deservit, lucru ce se obţine în urma unei comenzii externe (o presiune de contact).
Aceste echipamente sunt prevăzute cu două orificii, unul de intrare, notat cu P şi unul de
ieşire, notat de obicei cu A. În absenţa presiunii echipajul mobil al supapei (supapa
propriu-zisa) poate întrerupe legătura între P şi A, caz în care supapa se numeşte normal
închisă, sau poate stabili legătura între P şi A, caz în care supapa se numeşte normal
deschisă.
Trebuie subliniat faptul că prin aceste echipamente curgerea are loc întotdeauna în
sensul de la P către A. Dacă în timpul funcţionării există posibilitatea ca presiunea de la
orificiul A să fie mai mare decât presiunea de la orificiul P echipamentul se montează în
paralel cu o supapă de sens unic, prin care se ocoleşte supapa.
În figura 5.14 sunt reprezentate simbolurile supapelor pentru controlul presiunii: a -
de suprapresiune, reglabilă ; b secvenţială reglabilă; c - regulator de presiune, fără evacuare
în atmosferă; d - regulator de presiune, cu evacuare în atmosferă; e - secvenţială reglabilă
în toate instalaţiile pneumatice este necesar să fie reglată presiunea pentru a fi menţinută la o
valoare prescrisă. Variaţiile de presiune care pot apare au mai multe cauze:
- variaţia consumului de aer;
- avarii în reţeaua de distribuţie;
- defectarea unor componente din circuit (distribuitoare, cilindri, etc);
- defectarea unităţii de producerea a aerului comprimat etc.
Regulatorul de presiune este elementul care trebuie să permită reglarea presiunii din
aval la o anumită valoare (într-un domeniu oarecare) şi menţinerea acestei presiuni la
valoarea reglată.
5.3.1. Supapă de descărcare (siguranţă)
Supapă de descărcare (siguranţă) este o supapă de sens normal închisă (fig.5.15), care
se deschide când presiunea din sistem depăşeşte o valoare nepermis de mare şi evacuează
surplusul de aer în atmosferă până la restabilirea presiunii prescrise, astfel presiunea în
sistem se menţine la o valoare prescrisă. Din punct de vedere constructiv supapele de
siguranţă se aseamănă cu cele de sens unic, singura deosebire constă în faptul că aici, forţa
de pretensionare a arcului 3 poate fi modificată la valoarea dorită. Acest lucru se realizează
cu ajutorul şurubului de reglare 5 şi a pistonului 4. Etanşarea se realizează prin intermediul
inelului 7. Asupra echipajului mobil acţionează în permanenţă două forţe: forţa de presiune
Fp şi forţa de pretensionare a arcului 3, forţă stabilită la valoarea dorită printr-un reglaj, de
cele mai multe ori manual; controlul presiunii aerului se realizează deci prin compararea
celor două forţe. Forţa de presiune are expresia Fp=pS, unde S reprezintă secţiunea supapei
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -41-
iar p, în cazul supapelor normal închise, poate fi fie presiunea de la orificiul P, fie o presiune
de pe un alt circuit. în primul caz se spune că supapa este comandată intern, iar în al doilea
caz se spune că este comandată externă. Supapa de siguranţă se montează în derivaţie cu
sistemul pe care îl deserveşte (fig.5.16.a). Sursa de aer produce aerul la 6bar, iar supapa de
siguranţă Ssig este reglată la 2.5bar. În figura 5.16.b este reprezentat simbolul supapei de
siguranţă.
Supapele normal deschise pot fi, ca şi cele normal închise, cu comandă internă sau
externă. Orificiul de ieşire A este conectat întotdeauna la un consumator. Se întâlnesc doar
două tipuri de supape normal deschise: supapa de reducţie şi supapa de decuplare.
Supapa de reducţie este de fapt regulatorul de presiune şi are comandă internă, iar supapa de
decuplare are comandă externă. Rolul acestei supape este de a decupla circuitul
consumatorului atunci când presiunea de comandă devine mai mare sau egală cu presiunea
reglată.
Fig. 5.15 Fig.5.16
În cazul supapelor cu comandă externă echipamentul trebuie prevăzut cu un al treilea
orificiu la care se racordează circuitul a cărui presiune comandă supapa. O asemenea
construcţie este prezentată în figura 5.17. La această supapă circuitul de comandă este izolat
de circuitul controlat. Presiunea de comandă px se instalează în camera C şi acţionează
asupra membranei 8. La nivelul acestei membrane se compară în permanenţă forţa de
presiune datorată lui px cu forţa de pretensionare a arcului 11, reglată la valoarea dorită prin
intermediul piuliţei 7. Atât timp cât forţa de presiune este mai mică decât forţa de
pretensionare a arcului ansamblul mobil format de membrana 8 şi tija 13 rămâne în poziţia
figurată. Totodată ansamblul mobil intermediar, format din tija intermediară 4, caseta 6
şi arcul 12 rămâne şi el în poziţia din figură. în această situaţie deoarece supapa sferică 2
este menţinută în contact cu scaunul conic prelucrat în corpul 1 de către fluidul sub presiune
existent la orificiul de intrare P, legătura dintre P şi A este întreruptă. În momentul în care
forţa dezvoltată de presiunea de comandă pe suprafaţa membranei depăşeşte forţa de
pretensionare a arcului cele două ansambluri mobile se deplasează şi, mai întâi, se închide
legătura existentă între consumatorul conectat la orificiul de ieşire al echipamentului A cu
atmosfera şi apoi, în momentul în care tija 4 vine în contact cu supapa sferică 2 se stabileşte
conexiunea între orificiile P şi A.
Întregul echipament poate fi privit ca un ansamblu format dintr-un distribuitor 3/2, cu
poziţie preferenţială, normal deschis, cu comandă pneumatică şi o supapă de presiune,
normal închisă, al cărui orificiu de ieşire este camera de comandă a distribuitorului,
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -42-
comandată la rândul ei cu o presiune de pe un circuit extern. în figura 5.17b este prezentat
simbolul detaliat, iar în figura 5.17c simbolul simplificat.
Fig. 5.17
5.3.2. Supapă regulatoarea de presiune fără evacuare în atmosferă
În figura 5.18 este reprezentată o supapă regulatoare de presiune fără evacuare în
atmosferă, alcătuită din: 1, 2-orificiile; 3, 7-resorturi; 4- tija supapei; 5- membrană; 6-taler;
8- şurub de reglare.
Considerăm că regulatorul a fost reglat la o anumită presiune şi că este în echilibru.
Dacă în aval apare o creştere a presiunii, ca urmarea a scăderii consumului, asupra
membranei 5 acţionează o presiune suplimentară care o deformează, apăsând-o în jos. Tija
supapei apasă talerul 6 care este solidar cu membrana, astfel că supapa coboară fiind presată
de resortul 3 şi orificiul de trecere a aerului se micşorează. Astfel se reduce presiunea în aval
şi regulatorul intră iarăşi într-o poziţie de echilibru. Dacă în aval apare o scădere a presiunii,
atunci membrana se ridică şi se măreşte secţiunea de trecere a aerului, cea ce duce la
creşterea presiunii în aval.
Fig. 5.18 Fig. 5.19
5.3.3. Supapă regulatoarea de presiune cu evacuare în atmosferă
Supapa din figura 5.19 are în plus faţă de cea din figura 5.18, o supapă de descărcare
3 a surplusului de aer în atmosferă prin orificiul de evacuare 4.
Supapa de descărcare se poate deschide doar atunci când supapa este închisă, deci aportul de
aer din amonte este nul şi din aval apare un surplus de debit, de la o altă sursă sau din
regulator, datorită neetanşietăţilor. Atât timp cât se menţine această stare, membrana se lasă
în jos, se deschide supapa de descărcare şi surplusul de aer din aval iese în atmosferă.
5.3.4. Supapă de succesiune (secvenţială) este o supapă de presiune (în cazul de faţă
normal închisă), pilotată, cu rolul de a alimenta un circuit din aval de supapă din alt circuit,
situat în amonte de ea, când s-a atins în acesta din urmă o anumită presiune (fig.5.20), fiind
alcătuită din: 1, 2, 3- orificii; 4 - membrană pilot; 5- pilotul; 6- tijă; 7- resort; 8- şurub de
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -43-
reglare; 9- cale de legătură dintre regulator şi distribuitor; 10- sertarul distribuitorului; 12-
orificiul de comandă. Deci se pot comanda două elemente (cilindri) într-o anumită ordine,
cilindrul 1 apoi cilindrul 2, sau invers, de aici şi denumirea „de succesiune".
Comanda supapei poate fi internă, când racordul 12(Z) este alimentat de la sursa 1(P)
şi externă, când orificiul de comandă este alimentat dintr-o altă sursă decât 1(P), deci din alt
circuit.
Din simbolul supapei (fig.5.20.c) se constată că supapa are în componenţă un
regulator şi un distribuitor de tip 3/2. în starea ne comandată (fig.5.20.b) supapa face
legătura între căile 2-3. Comanda de comutare se face de către presiunea aerului din orificiul
12. Reglajul presiunii la care va comuta supapa se face cu şurubul 8 şi resortul 7, care
echilibrează presiunea aerului de comandă. Prin slăbirea presiunii resortului 7, asupra tijei 6,
membrana 4 şi pilotul 5 se vor deplasa în sus, astfel aerul din calea 1 ajunge la sertarul
distribuitorului 10 prin calea 9. Sertarul distribuitorului se deplasează spre stânga,
realizându-se legătura între căile 1-2, şi astfel este alimentat circuitul din aval de supapă
(fig. 5.20.d). Când comanda este anulată, se revine la legăturile anterioare comenzii
Fig.5.20
În figura 5.21 este dat un exemplu de utilizare a supapei de succesiune. Distribuitorul
1.2 alimentează direct cilindrul 1.0 şi supapa 2.1, iar cilindrul 2.0 este alimentat prin supapa
2.1, el fiind în aval de supapă, va fi comandat de această supapă.
Să notăm presiunea din reţea (a compresorului) p1 şi presiunea la care este reglată să
acţioneze supapa cu p2. Pot exista cazurile p1=p2, p1<p2. p 1 >p2.
Dacă se reglează presiunea de comandă a supapei astfel ca pi= p2, atunci aerul din
sistem împinge pistonul cilindrului 1.0. Până când pistonul cilindrului 1.0 nu ajunge la
capătul cursei, presiunea la orificiul 12, p2<p1 , deci supapa nu este comandată. Când se
termină cursa cilindrului 1.0, presiunea la orificiul 12 devine p2=p1, în acest moment supapa
se deschide şi este alimentat cilindrul 2.0.
Dacă se reglează presiunea de comandă a supapei astfel ca p1<p2, după ce se termină
cursa cilindrului 1.0, cilindrul 2.0 nu poate fi comandat deoarece presiunea de deschidere a
supapei 2.1 este mai mare decât presiunea din reţea, deci aerul nu poate ajunge în aval de
supapă. Dacă se reglează presiunea de comandă a supapei astfel ca p1>p2, mai întâi lucrează
cilindrul 2.0 şi apoi cilindrul 1.0. Când supapa 2.1 este închisă, cilindrul 2.0 este ventilat
prin supapă, iar când sursa de alimentare este închisă, cilindrul 1.0 este ventilat prin
distribuitor.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -44-
Fig.5.21
5.4. Supape cu temporizare
5.4.1. Noţiuni generale
În automatizările industriale sunt frecvente situaţiile în care transmiterea semnalelor
trebuie să se facă cu o anumită întârziere de ordinul fracţiunilor de secundă până la zeci de
minute. În schemele de comandă electropneumatice se pot folosi releelor de temporizare ce
simplifică schemele de comandă, realizându-se mai uşor şi mai sigur secvenţe funcţionale
de durată, iar în schemele pneumatice se folosesc supape cu temporizare.
Fig.5.22 În figura 5.22 sunt prezentate schemele de principiu ale temporizatoarelor
pneumatice uzuale şi pentru fiecare caz în parte modul de variaţie a semnalului de comandă
i şi a semnalului de putere e. Un asemenea temporizator este format dintr-un circuit de
întârziere R-C şi un distribuitor D, tip3/2 normal închis(fig.5.22 a, c, e şi f) sau normal
deschis (fig. 5.22.b,d şi g). Semnalul de comanda i este introdus în camera de comandă a
distribuitorului printr-o rezistenţă reglabilă R, care împreuna cu capacitatea pneumatică de
volum V, determină perioada de temporizare.
Atunci când presiunea din camera de comanda a distribuitorului atinge valoarea de
comutare aceasta trece de pe poziţia preferenţială (0) pe poziţia comandată (1). La dispariţia
semnalului de comandă i camera se descarcă rapid prin supapa de sens unic Ss, iar
distribuitorul revine în poziţia preferenţială.
Excepţie face soluţia din figura 5.22.e, unde descărcarea camerei de comandă a
distribuitorului se face cu o întârziere reglată printr-un al doilea circuit R-C. Temporizarea
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -45-
se poate face în mai multe feluri: la activare, la dezactivare sau la ambele momente activare
- dezactivare.
5.4.2. Supape de temporizare normal închise
În figura 5.23.b este prezentată o supapă cu temporizare la activare (normal
închisă). Din simbolul supapei (fig.5.23.a) se constată că supapa are în componenţă un
regulator de presiune cu rezervor şi un distribuitor de tip 3/2 normal închis.
Părţile componente ale supapei sunt prezentate în figura 5.24.a: 1(P), 2(A), 3(R), 12 -
orificii; 4 - şurub de reglare; 5-drosel; 6-piston; 7, 9- resorturi; 8- disc cu membrană.
Modul de funcţionare: în starea de repaus (necomandată) supapa nu face legătura
între căile 1-2 (fig. 5.24.a), iar după aplicarea comenzii în funcţie de timpul de reglare se
schimbă poziţia distribuitorului realizându-se legătura între căile 1-2 (fig.5.24.b). Racordul
P este alimentat. În momentul t0 când racordul 12 este alimentat, prin droselul 5 începe
umplerea rezervorului. Când în rezervor este atinsă presiunea minimă necesară comutării
distribuitorului, la momentul t1, acesta comută şi conectează racordul 1 la 2, după ce
racordul 2 a fost izolat faţă de 3, generând o comandă în instalaţie.
Fig. 5 23
Fig. 5.24 Fig. 5.25.
În momentul în care dispare semnalul de comandă, la t2, la racordul 12, rezervorul se
goleşte rapid prin supapa de sens şi distribuitorul comută rapid în poziţia iniţială, în figura
5.25 este prezentată diagrama de comutare a temporizatorului şi diagrama variaţiei presiunii
în rezervor. Reglarea duratei de temporizare se face din droselul 1, iar mărimea plajei de
reglare a temporizatorului se face mărind capacitatea rezervorului.
5.4.3. Supape de temporizare normal deschise
În figura 5.26 este reprezentată o supapă cu temporizare la dezactivare (normal
deschisă). Schema este identică cu a supapei cu întârziere la activare. Din simbolul supapei
(fig.5.26.a) se constată că supapa are în componenţă un regulator de presiune cu rezervor şi
un distribuitor de tip 3/2 normal deschis, de asemenea se constată că în starea de repaus
(necomandată) supapa face legătura între căile 1-2, iar după aplicarea comenzii în funcţie de
timpul de reglare se schimbă poziţia distribuitorului realizându-se oprirea legăturii între
căile 1-2. Fig. 5.26
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -46-
Temporizarea la dezactivare durează între momentul t1 când comanda a fost anulată
şi momentul t2 când temporizatorul generează în sistem semnalul de anulare a comenzii,
deci de încetare a execuţiei acestei comenzi. În figura 5.27 este prezentată diagrama de
comutare a temporizatorului şi diagrama variaţiei presiunii în rezervor.
Diferenţa între cele două temporizatoare constă în modul de conectare a supapei de
sens.
În figura 5.28.a este prezentată diagrama combinată a celor două efecte de
temporizarea atât la momentul to al iniţierii comenzii până la momentul t0 al execuţiei ei, cât
şi temporizarea de la momentul t2 al încetării comenzii până la momentul t3 când se produce
efectul încetării comenzii. Temporizatorul care funcţionează după această diagramă este
prezentat schematic în figura 5.28.b. Se observă că respectiva schemă de temporizare se
obţine conectând în serie două drosele de cale, cu supapele în opoziţie. Reglarea diferită a
celor două drosele permite obţinerea unor durate de timp diferite, adică t1-t0 ≠t3-t2.
În figura 5.29 este prezentat un circuit de comandă cu temporizarea unui cilindru cu
dublu efect. Distribuitorul principal 1.3 este comandat pneumatic prin distribuitorul cu
buton 1.4 şi distribuitorul cu rolă 1.6. Se constată că între distribuitorul 13 şi distribuitorul
1.6 se află o supapă cu temporizare normal închisă 1.5.
Comanda de acţionare se dă cu butonul distribuitorului 1.4, odată ce echipajul mobil
ajunge la capătul cursei limitatorul de cursă cu rolă SI, comută distribuitorul 1.6. Aerul
ajunge la supapa cu temporizare 1.5, care comută cu o anumită întârziere în funcţie de
reglajul droselului 5 (fig.5.24).
După ce comută supapa 1.5 va comuta şi distribuitorul 1.3, iar cilindrul realizează
cursa de întoarcere. Deci în funcţie de reglajul supapei 1.5, este întârziată cursa de întoarcere
cu un anumit timp. O astfel de mişcare de dute-vino cu întârzierea cursei de întoarcere este
necesară de exemplu în cazul lipirii unor materiale. La cursa de ducere sunt presate
materialele, odată cu atingerea limitatorului se porneşte sursa de încălzire (o rezistenţă),
materiale rămân apăsate un anumit timp (cât să se lipească) după care se efectuează cursa de
întoarcerea a echipajului mobil. Observaţie. Dacă se închide complet droselul 5 (fig.5.24)
cursa de întoarcere nu se poate efectua.
Fig.5.27 Fig.5.28
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -47-
Fig. 5.29
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -48-
COLEGIUL TEHNIC METALURGIC
SLATINA - OLT
Nume Și Prenume Elev Clasa Data
Fişă de evaluare
I. Scrieţi pe foaie literele corespunzătoare răspunsului corect: (5p)
1) Simbolul din figură este pentru:
a) supapă de sens: b) supapă de debit; c)supapă de sens pilotată; d) supapă de
evacuare rapidă.
2) Reglarea vitezei motoarelor pneumatice se face cu: a)distribuitoare;
b) supape de sens; c)drosele; d)supape de presiune
3) Simbolul din figură este pentru: a)supapă de sens; b) supapă de ocolire;
c) drosel; d) drosel cu supapă de evacuare
4) Pentru reglarea vitezei motoarelor pneumatice în ambele sensuri de funcţionare, se pot
monta două drosele pe aceeaşi cale de alimentare.
Pentru a avea viteze diferite pe cele două curse ale cilindrului, droslele se vor monta: a)în
serie şi în acelaşi sens; b)în serie şi sensuri opuse; c)paralel şi acelaşi sens; d) paralele şi
sensuri opuse.
5) Supapa pilotată, cu rolul de a alimenta un circuit din aval de supapă din alt circuit, situat
în amonte de ea, este o supapă: a) de succesiune (secvenţială), b) de temporizare, c) de sens,
d) de descărcare rapidă
II) În coloana A sunt prezentate simboluri de supape, iar în coloana B semnificaţia
lor. Scrieţi pe foaie, asocierea dintre cifrele din coloana A şi literele din coloana B
(5p)
III. Pentru aparatul din figură specificaţi: (10p)
a)Denumirea aparatului;
b) Rolul aparatului;
c) Părţile componente deduse din simbolul aparatului. d)Principiul de funcţionare.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -49-
6. MOTOARE PNEUMATICE 6.1. Noţiuni generale
Motoarele pneumatice au rolul funcţional de a transforma energia fluidului (aici aer
comprimat) într-o energie mecanică pe care o transmit prin organele de ieşire mecanismelor
acţionate. După tipul procesului de transformare a energiei pneumatice în energie mecanică
motoarele pneumatice se împart în:
■ motoare pneumostatice sau volumice; la aceste motoare procesul de transformare
are loc pe baza modificării permanente a unor volume delimitate de părţile mobile şi părţile
fixe ale camerelor active ale motorului;
■ motoare pneumodinamice, cunoscute şi sub denumirea de turbine pneumatice; la
aceste motoare energia pneumostatica a mediului de lucru este transformată într-o prima
etapă în energie cinetică, care apoi este la rândul ei transformată în energic mecanică. în
sistemele de acţionare pneumatice în marea majoritate a cazurilor motoarele folosite sunt
motoare volumice.
Organul de ieşire al unui motor pneumatic poate fi o tijă sau un arbore. în primul caz
organul de ieşire are o mişcare rectilinie alternativă (cazul cilindrilor şi camerelor cu
membrană), în timp ce în cel de-al doilea caz mişcarea acestuia este fie de rotaţie alternativă
(cazul motoarelor oscilante), fie de rotaţie pe unghi nelimitat (cazul motoarelor rotative).
Un alt criteriu de clasificare a motoarelor pneumatice îl reprezintă modul în care se
realizează mişcarea organului de ieşire; după acest criteriu se disting: motoare cu mişcare
continua şi motoare cu mişcare incrementală.
În general maşinile pneumatice sunt reversibile, adică pot funcţiona ca gnerator
(pompă) şi ca motor. Din cauza randamentului, ca motoare se folosesc în special cele cu
piston, mai rar cele rotative.
6.2. Motoarele pneumatice liniare
Motoarele pneumatice liniare efectuează lucrul mecanic printr-o mişcare rectilinie,
ele se mai numesc şi cilindri pneumatici. Mişcarea organului de ieşire are loc între două
poziţii limită, stabilite constructiv sau funcţional, ce definesc cursa motorului.
După modul în care sunt separate cele două camere funcţionale motoarele pneumatice
se pot clasifica în:
■ cilindri, la aceste motoare separarea se face prin intermediul unui piston 4, iar
etanşarea se realizează prin intermediul unor garnituri nemetalice;
■ camere cu membrană, la aceste motoare rolul pistonului este preluat de o membrană
nemetalică, care realizează şi etanşarea celor două camere.
Din punct de vedere constructiv motoarele pneumatice liniare (fig.6.1) sunt formate
din două subansambluri principale:
■ subansamblul carcasă: format din cămaşă 1 şi capace 2 şi 3;
■ subansamblul piston format din piston 4 şi tijă 5.
Fig. 6.1
6.2.1. Motoarele pneumatice cu piston de construcţie clasică
Au aplicaţii foarte largi şi se constituie într-o varietate de forme şi tipodimensiuni
foarte mare. în figura 6.2. sunt reprezentate simbolurile unor cilindri pneumatici: a - cilindru
cu simplu efect; b - cilindru cu dublu efect; c - cilindru cu dublu efect cu tijă bilaterală ; d -
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -50-
cilindru cu dublu efect with fără ajustarea cursei; e - cilindru cu dublu efect cu ajustarea
cursei într-un sens; f - cilindru cu dublu efect cu ajustarea cursei în ambele sensuri; g -
cilindru cu dublu efect cu ajustarea cursei într-un sens şi inel magnetic; h - cilindru cu dublu
efect cu ajustarea cursei în ambele sensuri şi inel magnetic.
Performanţele constructiv-funcţionale sunt foarte diversificate:
• Diametre : 6 - 320 mm;
• Lungimea cursei: până la 4 m;
• Viteze:
- cilindrii de uz general: până la 1,5 m/s;
- cilindrii de uz special: până la 10 m/s;
• Forţe: până la 50000N.
După tipul constructiv, se poate face o clasificare generală a cilindrilor:
• Cilindrii cu simplu efect:
- cu revenire cu arc;
- cu revenire sub acţiunea unei forţe rezistente.
• Cilindrii cu dublu efect:
- cu tijă unilaterală;
- cu tijă bilaterală.
• Cilindrii în tandem:
- cu amplificare de forţă;
- având cursa în două trepte.
După posibilitatea de frânare la cap de cursă:
• Cilindrii fără frânare la cap de cursă.
• Cilindrii cu frânare la cap de cursă:
- reglabilă;
- ne reglabilă.
Fig. 6.2 Fig. 50.3
În figura 6.3 este prezentat un cilindru cu simplu efect cu revenire cu arc, având
următoarele părţi componente: 1- corp; 2, 3 - capace; 4 - piston; 5, 8 - garnituri de etanşare;
6 - resort de revenire; 7 - bucşă de ghidare a tijei; 9 - tijă. Dacă racordul A este alimentat cu
aer de la compresor, pistonul este împins cu o forţă, care va determina deplasarea acestuia
spre dreapta, racordul B este conectat la atmosferă. Când racordul A va fi conectat la
atmosferă, resortul 6 determină revenirea pistonului la poziţia iniţială.
În figura 6.4. este prezentat un cilindru cu dublu efect cu tijă unilaterală fără frânare la
cap de cursă, având următoarele părţi componente: 1, 2-capace; 3-corp; 4-piston; 5-tijă; 6,7-
garnituri de etanşare; 8-bucşă de ghidare. Cilindrul are două racorduri de alimentare: pentru
cursa de avans se alimentează de la sursă racordul A, iar racordul B este conectat la
atmosferă, iar pentru cursa de retragere se alimentează racordul B şi racordul A se ventilează
(această manevră se face cu ajutorul distribuitoarelor).
În figura 6.5. este prezentat un cilindru cu dublu efect cu tijă bilaterală.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -51-
Există cazuri când este necesară frânarea la capăt de cursă, pentru a evita şocurile care
pot duce la deteriorarea mecanismului acţionat sau chiar a cilindrilor.
În figura 6.6 este prezentat un cilindru cu dublu efect cu frânare reglabilă la ambele
capete, având următoarele părţi componente: 1,2 - şuruburi (drosel) de reglare; 3,4 -
manşoane; 5,6 - garnituri de etanşare. Cilindrul are două racorduri de alimentare: pentru
cursa de avans se alimentează racordul A, iar racordul B este conectat la atmosferă, iar
pentru retragere se alimentează racordul B şi racordul A se ventilează. Se observă că fiecare
capăt de cursă este prevăzut cu un circuit suplimentar de evacuare a camerei inactive
printr-o secţiune droselizată. Luăm ca exemplu cursa de avans: în momentul în care
manşonul 4 ajunge în dreptul etanşării 6, evacuarea camerei din dreapta nu se mai poate face
prin spaţiul dintre tijă şi capac. Aerul este obligat să curgă printr-un orificiu a cărui secţiune
este reglată de droselul 2. Deoarece secţiune de evacuare a aerului este mult mai mică,
rezultă un efect de frânare a pistonului. în funcţie de reglajul droselului, rezultă un efect de
frânare mai redus sau mai mare. Reglând cele două drosele în moduri diferite, se obţin viteze
de frânare diferite pentru cele două sensuri.
Fig. 6.5
Fig. 6.4
Fig. 6.6
Forţa unui cilindru este dată de relaţia : F=p•S unde: p - presiunea aerului comprimat;
S - aria secţiunii pistonului.
6.2.2. Motoare pneumatice liniare de construcţie specială
Pentru a satisface o gamă largă de aplicaţii, există o serie de motoare de construcţie
specială, numite motoare speciale.
Cele mai importante construcţii de acest tip sunt:
■ motoare cu mai multe pistoane solidarizate;
■ motoare fără tijă;
■ motoare antirotaţie;
■ motoare cu cursă scurtă;
■ motoare cu cămaşă deformabilă;
■ motoare cu mai multe poziţii.
6.2.2.1. Motoare cu mai multe pistoane solidarizate
Aceste motoare se folosesc acolo unde există restricţii privind gabaritul radial, sau în
cazurile în care este necesar la un anumit diametru o forţă mai mare decât cea care rezultă
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -52-
din relaţia F=pS. Pentru astfel de situaţii se construiesc cilindrii cu două pistoane (fig. 6.7).
Acest cilindru are patru racorduri de alimentare: pentru cursa de avans sunt alimentate
racordurile A şi B, iar C şi D sunt conectate la atmosferă, iar pentru cursa de întoarcere
racordurile C şi D sunt alimentate, iar A şi B sunt ventilate. Forţa dezvoltată de cest cilindru
este aproape dublă faţa de cel cu un singur piston de acelaşi diametru.
Fig.6.7
6.2.2.2. Motoare fără tijă
Există aplicaţii în care gabaritul axial nu permite montarea cilindrilor clasici (cu tijă),
în acest caz se utilizează motoare fără tijă. Soluţiile posibile sunt:
■ motoare cu cablu sau bandă;
■ motoare cu legătură rigidă;
■ motoare cu cuplaj magnetic.
Motoare cu cablu sau bandă (fig. 6.8) transmit mişcare alternativă a pistonului 1,
prin intermediul cablului 2, la sania 3, la care se cuplează sarcina ce trebuie antrenată.
Cablul de secţiune circulară este confecţionat din plastic sau metal plastifiat, şi este înfăşurat
peste roţile 4 şi 5. Există construcţii la care cablul este înlocuit cu o lamelă elastică de
secţiune dreptunghiulară.
Motoare cu legătură rigidă
În figura 6.9.a este prezentat simbolul, iar în figura 6.9.b, vederea unui motor liniar cu
legătură rigidă. în interiorul corpului 1 (fig.6.9), există un piston care este legat rigid de
căruciorul 2, de care este legat ansamblul mobil care trebuie deplasat. Deplasarea
căruciorului se face pe un canal prelucrat în corpul motorului.
Fig. 6.8 Fig.6. 9
Motoare cu cuplaj magnetic
La aceste motoare transmiterea mişcării de la pistonul 1 (fig. 6.10) la măsuţa mobilă
2, la care se cuplează sarcina ce trebuie antrenată, se face printr-un cuplaj magnetic. Pentru
aceasta, pistonul 1 şi măsuţa 2 sunt prevăzute cu un număr de magneţi permanenţi 4. Pentru
a uşura cuplarea magnetică, este necesar ca ţeava 3 să fie confecţionată dintr-un materiale
nemagnetice, ca de exemplu: aliaje de aluminiu, alamă etc.
Fig. 6.10
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -53-
6.2.2.3. Motoare antirotaţie
În figura 6.11 a este prezentat simbolul, iar în figura 6.11 .b, vederea unui motor liniar
antirotaţie. Acest motor este utilizat în cazul când sarcina antrenată nu trebuie să se rotească
în jurul axei longitudinale. Cilindrul are două tije paralele 1, pe care se deplasează căruciorul
2, de care se legat ansamblul mobil care trebuie deplasat.
Fig. 6.11 6.2.2.4. Motoare cu cursă scurtă
În cazul în care sarcina trebuie deplasată pe o distanţă mică (sub 100mm), se pot
folosi cilindri cu o construcţie specială (fig.6.12). Comparativ cu construcţia clasică se
constată următoarele diferenţe:
■ Cămaşa exterioară este înlocuită cu piesa 1 în care este prelucrat alezajul
cilindrului;
■ Lipseşte capacul posterior, orificiul de alimentare este prelucrat în piesa 1;
■ Capacul anterior 2 este montat în interiorul piesei 1, fiind fixat cu un inel elastic 3;
■ Pistonul 5 are pe el un inel de etanşare 4.
Fig.6.12
6.2.2.5. Motoare cu cămaşa deformabilă
În această categorie intră motoarele liniare la care deplasarea sarcinii se obţine prin
deformarea unui elemente elastic (fig. 6.13). Elementul deformabil 3 se realizează din
cauciuc sau metal. Considerând piesa 2 fixă, sub efectul aerului comprimat elementul elastic
3 se deformează; piesa de capăt 1, mobilă, se va apropia de piesa fixă 2, dezvoltând astfel o
forţă de tragere.
Fig.6.13
6.2.2.6. Motoare cu mai multe poziţii
S-a arătat deja ca unul dintre dezavantajele motoarelor pneumatice liniare constă în
faptul că poziţionarea precisă a sarcinii antrenate se poate face numai în două poziţii de pe
cursa de lucru. Aceste poziţii pot fi capete de cursă, sau poziţii intermediare de pe cursă,
stabilite cu ajutorul unor limitatori mecanici. în lipsa acestora din urmă, oprirea în orice altă
poziţie de pe cursa de lucru este greu de controlat, din cauza compresibilităţi aerului
comprimat. Se pot însă concepe şi realiza variante de motoare care să permită oprirea
precisă într-un număr limitat de poziţii.
În figura 6.14 este prezentat un cilindru care permite oprirea în patru puncte de pe
cursa de lucru. în structura acestui cilindru există trei ansambluri mobile independente 1, 2
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -54-
şi 3 care se pot deplasa cu cursele s1, s1+s2 şi respectiv s1+s2+s3, diferite ca valoare. Cele
patru poziţii se obţin după cum urmează:
■ poziţia "0" (poziţia reprezentată în fig.6.14): atunci când cele trei orificii nu sunt
alimentate cu aer comprimat; această poziţie se obţine fie sub efectul sarcinii antrenate, fie
cu ajutorul unor arcuri (nefigurate);
■ poziţia "A": atunci când este alimentat numai primul orificiu; în acest caz sarcina
se deplasează pe distanţa s1;
■ poziţia "B": atunci când sunt alimentate primul şi cel de-al doilea orificiu; în acest
caz sarcina se deplasează pe distanţa s2+s2;
■ poziţia "C: atunci când sunt alimentate toate cele trei orificii; în acest caz sarcina se
deplasează pe distanţa s1+s2+s3.
Fig. 6.14
6.3. Motoare cu membrană
Avantajele faţă de cele cu piston: lipsa frecării, construcţie mai simplă, siguranţă în
funcţionare (la cele cu piston, garnitura pistonului se poate lipi de cilindru, cea ce duce la
blocarea lui).
Dezavantaje: cursa redusă a tijei (până la 60 mm), limitarea presiunii de lucru
impusă de rezistenţa membranei.
În figura 6.15. este prezentată schema unui cilindru cu membrană, având următoarele
părţi componente: 1 - membrană elastică; 2, 3 discuri de rigidizare; 4- tijă; 5 - resort de
revenire; 6- corp; 7- capac.
Fig.6.15
Forma membranei poate fi: plană (fig.6.15.a), trapezoidală (fig.6.15.b), gofrată
(fig.6.15.c), cilindrică (fig.6.15.d), iar materialul din care se confecţionează este cauciucul,
care uneori, pentru a avea o rezistenţă la tracţiune mai mare, conţine inserţii din bumbac sau
fibre de sticlă.
După modul în care se realizează cursa de revenire se disting: camere cu simplă
acţiune (fig.6.15) şi camere cu dublă acţiune (are două orificii pentru presiune).
6.4. Motoarele pneumatice rotative
La motoarele pneumatice rotative aerul comprimat roteşte rotorul cu palete, care
transmite mişcarea de rotaţie la mecanismul acţionat.
În figura 6.16. sunt reprezentate simbolurile unor motoare pneumatice rotative: a -
motor cu sens unic; b - motor cu dublu sens; c - motor cu sens unic cu debit variabil; d -
motor cu dublu sens cu debit variabil; e - motor oscilant; f - generator de vacuum.
În figura 6.17. este prezentat un motor rotativ cu dublu sens, având următoarele părţi
componente: 1- corp (carcasă); 2- rotor; 3 - palete. Pe rotorul aşezat excentric faţă de corp,
se găsesc mai multe palete dispuse radial. Paletele sunt menţinute în contact cu peretele
carcasei datorită forţei centrifuge. Dacă se poate regla excentricitatea rotorului faţă de
carcasă motorul devine cu debit variabil. Numărul de palete este în general cuprins între 3 şi
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -55-
10; creşterea numărului de palete măreşte cuplul motor, determină o mai mare siguranţă în
funcţionare. Dar odată cu creşterea numărului de palete se complică tehnologia de execuţie
şi montaj a motorului.
Fig. 6.16
Fig.6.17
6. 5. Motoarele pneumatice oscilante
La aceste motoare arborele de ieşire are o mişcare de rotaţie, care are loc între
anumite limite, stabilite constructiv sau funcţional, ce definesc cursa motorului.
Fig.6.18 După modul cum se obţine mişcarea de rotaţie alternativă se întâlnesc :
■ motoare cu cilindru şi mecanism de transformare a mişcării de translaţie alternative
în mişcarea de rotaţie alternativă; cel mai întâlnite mecanisme sunt pinion - cremalieră,
şurub-piuliţă sau camă spaţială;
■ motoare de construcţie specială. În figura 6.18 este prezentată schema unui motor
cu doi cilindrii şi mecanism pinion - cremalieră, având următoarele părţi componente: 1 -
cilindrii; 2 - arbore; 3 - pinion; 4 - tijă cu cremalieră; 5 - piston. Sub acţiunea aerului
comprimat pistoanele 5 din cei doi cilindrii 1 efectuează o mişcare rectilinie alternativă,
mişcare care se transformă datorită angrenajului cremalieră-pinion într-o mişcare de rotaţie
alternativă a pinionului 3, fixat pe arborele 2.
Uzual aceste motoare se construiesc pentru unghiuri de rotaţie de 90°, 180° şi 360°. în
categoria motoarelor de construcţie specială se pot încadra :
■ motoarele cu palete (fig. 6.19.a);
■ motoarele cu membrane (fig. 6.19.b);
■ motoarele cu burdufuri (fig. 6.19.c).
Fig. 6.19
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -56-
6.6. Generatorul de vacum
În figura 6.20 este prezentat un generator de vacuum. Generatorul este alcătuit
dintr-un distribuitor, un regulator de presiune cu evacuare în aer şi o ventuză. Distribuitorul
este de tip 3/2 cu acţionare pneumatică monostabil. La racordul IV se leagă ventuza.
Mai multe detalii în paragraful 7.3. Fig. 6.20
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -57-
COLEGIUL TEHNIC METALURGIC
SLATINA - OLT
Nume Și Prenume Elev Clasa Data
Fişă de evaluare nr.2
I. Scrieţi pe foaie literele corespunzătoare răspunsului corect: (5p)
1) Motoarele pneumatice au rolul de a: a) distribui fluidul pe diverse căi; b)transforma
energia fluidului într-o energie mecanică pe care o transmit prin organele de ieşire
mecanismelor acţionate; c)transforma energia fluidului într-o energie termică; d) reglare şi
control a parametrilor circuitului de lucru.
2) La cilindrul cu dublu efect revenirea la poziţia iniţială se face datorită: a)unui arc;
b)aerului comprimat; c) unui electromagnet; d) unei comenzi electropneumatice
3) Există cilindrii care necesită frânarea la capăt de cursă, pentru a evita şocurile care pot
duce la deteriorarea mecanismului acţionat sau chiar a cilindrilor. Pentru aceasta cilindrii
sunt prevăzuţi cu:
a)electromagneţi; b)arcuri; c) drosele; d) supape de siguranţă
4) Simbolul din figură este al unui: a)cilindru cu dublu efect cu tijă bilaterală; b)cilindru cu
dublu efect with fără ajustarea cursei; c) cilindru cu dublu efect cu ajustarea cursei într-un
sens; d) cilindru cu dublu efect cu ajustarea cursei în ambele sensuri şi inel magnetic;
5) Simbolul din figură este al unui cilindru: a)cu legătură rigidă; b) cu dublu efect fără tijă
bilaterală; c)cu dublu efect with fără ajustarea cursei; d) antirotaţie
II. În coloana A sunt prezentate simboluri ale motoarelor pneumatice, iar în coloana
B semnificaţia lor. Scrieţi pe foaie, asocierea dintre cifrele din coloana A şi literele din
coloana B (5p)
III. Pentru aparatul din figură specificaţi: (10p)
a) Denumirea aparatului;
b) Rolul aparatului;
c) Părţile componente: 1, 2, 3, 4, 5.
d) Principiul de funcţionare
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -58-
7. APARATE PNEUMATICE SPECIALE 7.1. Aparate de măsură şi control
7.1.1. Manometre
Aparatele cu element elastic de măsurare au o răspândire largă, având un domeniu
foarte întins de măsurare, de la presiuni de ordinul milimetrilor coloana de apă până la mai
mult de 10.000 bar.
Sunt robuste, manipularea este simplă, iar precizia este satisfăcătoare. Elementul
elastic poate fi de tip tub Bourdon (simplu, dublu curbat, elicoidal, spiralat etc), membrană,
capsulă sau burduf.
Principiul de funcţionare al acestor aparate se bazează pe deformarea elastica sub
acţiunea suprapresiunii asupra suprafeţei active a unui element de măsurare.
Majoritatea acestor aparate au elementul elastic de tip tub Bourdon (fig.7.1.b).
Suprapresiunea determină deplasarea capătului liber al tubului 1 transmiţând mişcarea prin
intermediul unei tije 2 şi a unui sistem dinţat 3 la un ac indicator 4 care se deplasează în faţa
unei scări gradate 5. Manometrele cu membrană (fig.7.2) au elementul sensibil constituit
dintr-o membrană de oţel 1 cu ondulaţii circulare concentrice. Sub acţiunea suprapresiunii,
membrana se curbează în sus iar sub acţiunea depresiunii aceasta se curbează în jos.
Domenii de măsură: - l ...+24 ; 0...+400 bar
Manometre pot fi prevăzute cu contacte electrice (fig.7.3). Burduful elastic (fig.7.4)
se mai numeşte şi tub ondulat. Este format dintr-un tub cilindric cu ondulaţii uniforme.
Supus la acţiunea presiunilor din interiorul şi exteriorul lui, înălţimea acestuia va creşte sau
va scădea, determinând deplasarea acului indicator.
În figura 7.5 este prezentat manometrul pentru laborator şi simbolul monometrului.
Fig.7.1 Fig.7.2 Fig.7.3 Fig.7.4 Fig. 7.5
7.1.2. Contoare pneumatice
Contoarele pneumatice sunt aparate care servesc la numărarea (contorizarea) unor
impulsuri pneumatice (fig7.6). Au o utilizare largă, permiţând gestionarea unor operaţii în
funcţie de un anumit număr de paşi care sunt impuşi în funcţionare.
Contorul are un racord de comandă Z, unde primeşte impulsurile de numărat, un
racord Y de iniţializare pneumatică, şi racordurile P-A ale unui distribuitor 3/2 normal
închis. Când se termină de numărat impulsurile prestabilite prin funcţia de setate, contorul
se opreşte şi comandă distribuitorul, care comută şi face legătura între racordurile P-A.
Contorul îşi reia funcţionarea când este resetat, iar semnalul din racordul A este
anulat. Contorul poate fi resetat manual cu butonul 3 sau pneumatic, aplicând un semnal de
presiune la racordul Y. Dacă resetarea se face în timpul funcţionării contorului nu se
produce resetarea, de aceea comanda de resetare trebuie aplicată după ce contorul s-a oprit.
Modificarea setării se poate face în timpul funcţionării aparatului cu butonul 3. Contoarele
sunt de două tipuri:
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -59-
- decrementate: contorul afişează numărul de impulsuri prescrise şi se scade din
acesta fiecare impuls numărat până ce se ajunge la zero (momentul opririi);
- incerementale: iniţial contorul afişează zero, apoi adună impulsurile până
ce se ajunge numărul de impulsuri prescrise (momentul opririi). Reglajul contorului se face
în domeniul 0...9999 impulsuri.
Fig. 7.6
7.1.3. Contoare electrice
Contoarele electrice au acelaşi rol ca şi cele pneuamtice, însă sunt comandate electric.
În figura 7.7.a este prezentat simbolul, iar în figura 7.7.b vederea aparatului. După
cum se vede în figura 7.7.b, contorul are două indexuri de numărare. Pe indexul 1 se face
numărarea propriu-zisă, iar pe indexul 2 se setează valoarea de numărat.
Legarea în circuitul de comandă se face prin bornele Ai şi A2. Dacă numărarea a ajuns
la zero şi se doreşte repunerea contorului pe valoarea inţială se aplică un impuls de tensiune
la bornele R1 şi R2.
Reglajul contorului se face în domeniul 0...999 impulsuri.
Fig. 7.7
7.1.4. Convertoare (traductoare) electro-pneumatice
Aceste convertoare produc un semnal electric (tensiune sau curent) în funcţie de
presiunea sau diferenţa de presiune aplicată (fig.7.8.a). Părţile principale ale unor astfel de
aparate sunt:
■ un elementul sensibil, asupra căruia acţionează presiunea de măsurat, care poate fi:
element elastic, tub U, rezervor şi tub, tor oscilant, vase cu plutitor, clopot etc.;
■ traductorul, care preia de la elementul sensibil mărimea rezultată prin aplicarea
presiunii de măsurat şi o converteşte într-o mărime electrică;
Fig.7.8
■ aparatul de măsurat, care măsoară valoarea mărimii electrice, indicaţia fiind dată în
unităţi de presiune (poate lipsi).
Aceste aparate sunt utilizate în schemele de automatizări şi în transmiterea
indicaţiilor la distanţă. Traductoarele utilizate pentru măsurarea presiunii pot fi: rezistive,
inductive, tensometrice, piezoelectrice, capacitive, pneumatice, cu radiaţii etc.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -60-
Traductoare de presiune relativă, absolută sau diferenţială. Semnale de ieşire: 2 fire
(4...20 mA)sau 3 fire (0...20 mA; 0...5 V ; 0...10 V). în figura 7.8.b este prezentat simbolul
convertorului.
7.1.5. Elemente de avertizare
Elementele de avertizare se folosesc în general pentru a avertiza funcţionarea
defectuoasă a unor instalaţii. Avertizarea se poate face prin semnale optice sau sonore,
respectiv cu lampă şi sonerie (buzer). în aplicaţiile didactice, elementele de avertizare sunt
montate în cutii fig.7.9.a, care conţin borne pentru alimentare (0V şi 24V), borne de
conectare a elementului de avertizare, lămpile şi buzerele. în figurile 7.9.a şi 7.9.b sunt
prezentate simbolurile pentru lampa de semnalizare, respectiv pentru buzer (sonerie).
Fig. 7.9
7.2. Echipamente de manipulare cu vacuum
În procesul de producţie exista piese de dimensiuni mari (mai ales având suprafeţe
mari) care, fie sunt dificil de apucat cu gripere, fie acest tip de manipulare le-ar produce
stricăciuni: piese de mobilier lăcuite, foi de carton sau de geam, diferite piese casante sau
uşor deformabile. în cazul acestor exemple, pentru manipulare se apelează la echipamentele
cu vacuum. La manipularea cu vacuum, elementul care asigură prinderea obiectului ce
trebuie transportat este ventuza aspiratoare. Sursa de vacuum conectată la ventuză aspiră
aer din atmosferă prin respectiva ventuză până în clipa în care aceasta vine în contact cu
suprafaţa obiectului de manipulat; spaţiul din interiorul ventuzei este golit de aer, aceasta
lipindu-se etanş de obiect; din acest moment, vacuumul este utilizat ca forţă de sustentaţie
aplicată obiectului respectiv; în clipa în care sursa de vacuum este închisă, forţa de
sustentaţie dispare, iar obiectul se desprinde. Sursa de vacuum poate fi o pompă de vid sau
un generator de vacuum. Datorită costurilor mari implicate de utilizarea pompelor de vid,
ele sunt tot mai puţin folosite pentru acest gen de aplicaţie, locul lor fiind luat de
generatoarele de vacuum.
Generatorul de vacuum: este un aparat pneumatic care, funcţionând după principiul
Venturi, care transformă presiunea dinamica a aerului în depresiune, transformată în forţa
de sustentaţie cu ajutorul ventuzei.
Fig. 7.10 Fig. 7.11
În figura 7.10 a este prezentată vederea generatorului, în figura 7.10.b simbolul, iar în
figura 7.10.C componentele generatorului.
Funcţionarea: dacă racordul P este alimentat, pe traseul P-R se determină o scădere
a presiunii în racordul de conectare a ventuzei 1 prin efect Venturi. Dacă ventuza este lipită
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -61-
de un corp oarecare, depresiunea se transformă în forţa de sustentaţie şi corpul respectiv este
ridicat.
O problema care apare frecvent la manipularea cu vid este desprinderea cu întârziere
a obiectului manipulat, situaţie ce poate genera erori sau întârzieri în poziţionarea
respectivului obiect. În figura 7.11 este prezentat un mod de soluţionare a acestui neajuns.
Schema este alcătuită din:l - sursa de aer; 2 - distribuitor ejector; 3 - distribuitor de comandă
a generatorului de vacuum; 4 - generator de vacuum; 5 - ventuza.
La comutarea distribuitorului 3, generatorul de vid este activat şi generează vacuum
în ventuza 5; pentru a obţine o desprindere sigură şi rapidă a obiectului transportat,
concomitent cu dezactivarea distribuitorului 3 se activează scurt distribuitorul 2, care
generează un jet scurt de aer sub presiune în ventuză, determinând desprinderea obiectului.
Comanda distribuitoarelor 2 şi 3 se poate face în diferite moduri, în funcţie de condiţiile
concrete ale aplicaţiei.
7.3. Secvenţiatore (stepere)
Secvenţiatorul este un aparat pneumatic ce asigură funcţionarea unei scheme
pneumatice după un program prestabilit (fig.7.12.a). Având o memorie rigidă, poate fi
asimilat unui automat neprogramabil; în această situaţie, modificarea ciclogramei pe care o
comandă se poate face doar prin reconectarea steperului după o alta schemă la instalaţia
respectivă. Steperul poate fi privit ca un bloc prevăzut cu ieşiri (notate A), prin care
generează semnale de comandă către instalaţia de lucru şi cu intrări (notate X), prin care se
recepţionează semnalele de răspuns ale respectivei instalaţii (fig.7.12.b). Mai concret
intrările X vor fi conectate Ia semnale primite de la senzori (distribuitoare cu rolă), iar
ieşirile A vor fi conectate la elementele de execuţie (distribuitoare comandate pneumatic,
supape ŞI, etc).
Pentru a prelucra în mod coerent aceste semnale, steperul trebuie să îndeplinească
anumite condiţii funcţionale:
- numărul semnalelor de ieşire să fie egal cu numărul semnalelor de intrare;
- există o corespondenţă biunivocă între semnalele de ieşire şi cele de intrare;
- semnalul de ieşire trebuie memorat, astfel încât să poată fi utilizat la nevoie şi atunci
când semnalul de intrare corespunzător nu mai există;
- numai un singur semnal de ieşire poate exista la un moment dat;
- semnalele de intrare trebuie sa fie prelucrate întotdeauna în aceeaşi ordine;
Fig.7.12
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -62-
Ca o consecinţă a caracteristicilor sale funcţionale, secvenţiatorul realizează
următoarele funcţii:
■ Generează semnale de comandă în sistem, întotdeauna în aceeaşi succesiune; în
acest fel, se asigură continuitatea şi repetabilitatea unui ciclu funcţional al schemei
guvernate, fiind exclusă posibilitatea ieşirii instalaţiei din ciclu;
■ Semnalul "n+ 1" este generat numai după ce steperul a primit confirmarea
execuţiei comenzii dată prin semnalul "n"; avantajul acestui mod de lucru fiind acela că, în
multe situaţii, dacă nu se confirmă execuţia unei mişcări, steperul întrerupe ciclul; acest
lucru previne de cele mai multe ori funcţionarea incorectă a instalaţiei sau agravarea unei
avarii deja produsă. În acelaşi timp, steperul oferă informaţii care uşurează diagnosticarea
defectului;
■ Concomitent cu generarea semnalului "n+ 1" este anulat semnalul "n"; anularea
semnalului anterior previne suprapunerea de semnale în anumite tipuri de scheme, acest
lucru uşurând mult proiectarea schemelor pneumatice; de asemenea, sunt evitate mişcările
necontrolate ale unor elemente mobile în cazul emiterii unor semnale de confirmare false
(de exemplu, activarea accidentală a unui limitator de cursă).
Practic, steperul este o combinaţie de module funcţionale, care comunică între ele şi
realizează împreună funcţiile descrise mai sus. Structura unui steper presupune existenţa a
doua tipuri de module, şi anume de tipul A şi de tipul B. Spre exemplu, dacă un steper va
avea 6 ieşiri (şi, desigur, tot 6 intrări) acesta va fi configurat
ca un ansamblu de 5 module de tip "A" şi un modul (ultimul) de tip B. întotdeauna,
indiferent de numărul modulelor (care poate fi minim 2), ultimul modul va fi de tip "B".
Modulul de tip A: în figura 7.13.a este prezentată schema pneumatică a modulului
de tip A, având următoarele componente: distribuitorul 3/2 normal închis cu funcţie de
supapa SI, distribuitorul 3/2 bistabil având funcţia de memorare (poziţie bistabilă), supapa
SAU şi elementul de semnalizare a presiunii.
Modul de funcţionare: modulul recepţionează de la modulul anterior un semnal la
racordul Yn, care determină activarea memoriei; efectele sunt următoarele:
- semnalul de ieşire din A este anulat;
- supapa SI este pe jumătate activată;
- semnalizatorul de presiune este activat;
- modulul anterior este dezactivat prin racordul de ieşire Zn;
În momentul în care comanda dată prin racordul A a fost executată, iar confirmarea
este recepţionată la racordul X, supapa SI este complet activată şi modulul emite la rândul
său un semnal către următorul modul, în acest fel realizându-se funcţionarea, pas cu pas, a
steperului.
Modulul de tip B: aşa cum s-a spus deja, acest modul este întotdeauna ultimul din şir;
elementele componente sunt aceleaşi, dar sunt conectate într-o alta configuraţie (fig.7.13.b);
Fig.7.13
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -63-
Mod de funcţionare: când primeşte semnal prin racordul Y„ de la modulul de tip A
precedent, prin intermediul supapei SAU este activată memoria, cu următoarele efecte:
- semnalul de ieşire A este anulat;
- supapa SI este pe jumătate activată;
- indicatorul de presiune este activat;
- modulul precedent este dezactivat prin racordul Zn;
Când este recepţionat semnalul de confirmare al execuţiei ultimei comenzi la racordul
X, supapa SI este complet activată şi este lansat un semnal la racordul Yn+i, care este
conectat la racordul Yn al primului modul; semnalul respectiv reprezintă condiţia de reluare
a funcţionării steperului, deci a ciclului instalaţiei; semnalul de pornire este reţinut printr-un
distribuitor normal închis în amonte de racordul Y„ al primului modul şi este eliberat când
se doreşte pornirea, printr-un distribuitor normal închis.
În figura 7.14 este prezentat un secvenţiator cu patru ieşiri, formar din 3 module tip A
şi un modul de tipB. Cele patru module au pe carcasă un buton 1 şi un indicator de poziţie 2
(fig.7.12.b). Butonul are rolul de a comuta manual distribuitorul tip3/2 bistabil din modul.
Butonul are două poziţii, 0 şi 1, în timpul lucrului este importantă poziţia butoanelor.
Fig. 7.14
7.4. Bascula pneumatică
Acest aparat, numit şi ventil de reducţie binar, are în compunere un distribuitor 5/2
bistabil şi un selector de cale monostabil SC comandat cu impulsuri (fig. 7.17); când
racordul 1 este alimentat, selectorul de cale comută datorită comenzii primite prin calea 2;
conectarea orificiului 14 la presiune are ca efect comutarea bistabilului pe calea 4; când
orificiul 14 este deconectat, selectorul revine în poziţia iniţială şi următoarea comandă
primită în acest racord determină revenirea bistabilului în poziţia iniţială, calea 2 fiind iarăşi
alimentată. Droselele figurate pe căile de evacuare permit menţinerea presiunii de comandă
a bistabilului şi a selectorului de cale la o valoare suficient de mare pentru ca respectivele
comenzi să aibă efect, iar la încetarea comenzilor aceleaşi drosele permit ventilarea traseelor
de comandă.
Se poate observa că, în cazul deconectării racordului 1 de la sursa de aer, aparatul
rămâne inert, apariţia unor comenzi în racordul 14 neavând nici un efect asupra sa. Deci,
succesiunea de comenzi sub formă de impulsuri aplicată la racordul 14 are ca efect final
alimentarea succesiva a cailor 2 şi 4. Acest mod de funcţionare a basculei pneumatice
uşurează rezolvarea multor probleme de comandă a instalaţiilor pneumatice în condiţii de
siguranţă, utilizând un singur traseu de comandă.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -64-
Fig. 7.17 Fig.7.18
7.5. Oscilator pneumatic
Acest aparat, numit şi vibrator pneumatic, este utilizat în sistemele de comandă
pentru generarea semnalelor cu durată reglabilă sau în aplicaţiile care solicită mişcări
vibratorii. In figura 7.18 este prezentată schema pneumatică a generatorului de semnal scurt.
în momentul conectării aparatului la presiune, prin distribuitorul Di este trimis un semnal la
racordul B; prin acelaşi distribuitor, via droselul Dri, cu o temporizare reglabilă este
comandat distribuitorul D2, care comută şi trimite un semnal în racordul A; acest semnal, via
droselul Dr2 comandă şi distribuitorul Di, care comută după un timp de asemenea reglabil şi
anulează semnalul din B; aceasta are ca efect revenirea distribuitorului D2 în poziţia iniţială;
revenirea elementului D2 anulează semnalul din A şi permite revenirea distribuitorului Di în
poziţia iniţială, moment în care ciclul se reia. Urmărind funcţionarea acestui aparat, se poate
observa că, la acelaşi reglaj al droselelor durata impulsului ejectat în B este suma
temporizărilor date de Drt şi Dr2, în timp ce durata impulsului din A este ceva mai mare
decât temporizarea lui Dr2. Reglarea frecvenţei de oscilaţie şi a duratei impulsurilor la cele
două ieşiri A şi B se poate face reglând cele două drosele. Pentru a obţine un efect vibrator
optim cerinţelor aplicaţiei, este necesară cuplarea - ca elemente de execuţie - la acest aparat
a unor cilindri pneumatici cu simplu sau dublu efect cu membrană, aceştia având viteza de
lucru mare. Ca exemple de aplicaţii se pot da: conveiere vibratoare, site separatoare,
alimentatoare tip buncăr pentru substanţe granulare sau pulverulente, alimentatoare
orizontale, etc.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -65-
COLEGIUL TEHNIC METALURGIC
SLATINA - OLT
Nume Și Prenume Elev Clasa Data
Fişă de evaluare
I. Scrieţi pe foaie literele corespunzătoare răspunsului corect: (5p)
1) Presostatul: a) transformă un semnal pneumatic într-un semnal electric; b) transformă un
semnal electric într-un semnal pneumatic; c) este un distribuitor; d) este o supapă de
presiune
2) Numărul minim de perechi de contacte (NI-ND) ale unui releu folosit în automatizări cu
automate programabile este de: a)l; b)2; c)3; d)4
3) Aparatele cu tub Bourdon măsoară: a)forţa; b) presiunea; c)densitatea; d) debitul
4) Simbolul aparatului din figură este un: a) contor pneumatic, b) releu de timp;
c) releu intermediar; d) contor electric
5) Aparatul care funcţionează pe principiul Venturi este: a) bascula pneumatică,
b) generatorul de vacum, c) oscilator pneumatic, d) secvenţiatorul
II. Pentru simbolul din figură specificaţi: (10p)
a) Denumirea aparatului.
b) Rolul aparatului.
c) Părţile componente ale unui modul.
d) Intrările şi ieşirile.
e) Orificiul la care se leagă sursa de aer.
III. În coloana A sunt prezentate simboluri ale unor aparate folosite în scheme de
comandă electropneumatice, iar în coloana B semnificaţia lor. Scrieţi pe foaie, asocierea
dintre cifrele din coloana A şi literele din coloana B (5p)
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -66-
8. Senzori 8.1. Noţiuni generale
Senzorul (traductorul) este aparatul care transformă mărimea de măsurat (parametrul
reglat, ieşirea procesului) într-o altă mărime (de aceeaşi sau de alta natură fizică, de obicei o
mărime electrică) aptă de a fi prelucrată de elemente de automatizare sau de sisteme de
prelucrare automată a datelor. In general traductorul cuprinde elementele din figura 8.1:
- elementul sensibil ES sau detectorul - specific mărimii măsurate;
- adaptorul A prelucrează şi converteşte semnalul dat de ES într-o mărime direct
utilizabilă în sistemul automat.
Fig.8.1
Tipurile existente de traductoare sunt extrem de numeroase, clasificarea lor
putându-se face după următoarele criterii:
■ După forma semnalului electric obţinut, traductoarele se pot grupa în:
- traductoare analogice, la care semnalul produs depinde continuu de mărimea de
intrare;
- traductoare numerice, la care semnalul de ieşire variază discontinuu, după un anumit
cod (operaţie de codificare).
■ După modul de transformări efectuate şi modul de interconectare, traductoarele se
împart în:
- traductoare directe care realizează o singura transformare;
- traductoare complexe care înglobează mai multe tipuri de traductoare directe şi
uneori chiar elemente de aparate.
■ După domeniul de utilizare, traductoarele având denumirea mărimii măsurate pot
fi: pe presiune, de debit, de temperatura, de umiditate, de deplasare etc.
■ După natura mărimii de ieşire, traductoarele electrice directe se împart:
- traductoare parametrice, la care ca mărime de ieşire este rezistenţa, inductanţa sau
capacitatea electrică a unui circuit şi care necesită o sursă de energie auxiliară;
- traductoare generatoare la care mărimea de ieşire este o tensiune electromotoare
termoelectrică, piezoelectrică, fotoelectrică, electrochimică sau de inducţie.
Adaptoare.
Adaptorul furnizează la ieşire semnale unificate, adică curenţi sau tensiuni continue,
variind între anumite limite (de exemplu 2 - 1 0 mA, 4 - 2 0 mA, 0 - IOV) indiferent de
natura şi domeniul de variaţie al mărimii aplicate la intrarea traductorului.
În construcţia senzorilor pe lângă traductorul propriu-zis mai intră circuite electronice
de alimentare, circuite de tratare a semnalului de ieşire şi chiar relee.
Semnalele tipice de ieşire ale senzorilor.
Semnal de tip A - semnal de ieşire binar. Astfel de senzori sunt cei de presiune, de
nivel, de temperatură (bimetal). De regulă aceştia pot fi conectaţi direct la automatele
programabile (PLC).
Semnal de tip B - semnal pulsatoriu. Exemplu: senzori de tip encoder, care numără
impulsurile datorate unor deplasări liniare sau rotative. în general sunt compatibile cu
PLC-urile cu condiţia folosirii unor interfeţe.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -67-
Semnal de tip C - semnal analogic. Aceşti senzori produc la ieşire semnale
analogice de valori mici (de ordinul mV). Exemple: senzori piezoelectrici, piezorezistivi,
termocuple, senzori magnetici, sonde pentru măsurarea pH-ului sau a conductivităţii,
potenţiometrul liniar.
Semnal de tip D- semnale analogice care trebuie evaluate imediat. Acest tip de
senzor conţine un amplificator integrat şi realizează conversia electronică. Valorile tipice
ale acestor semnale: 0... IOV, -10.. .+10mA, 1.. .5V, -5V.. .+5V, 0.. .20mA, 4.. .20mA.
Semnal de tip E. Aceste semnale digitale sunt furnizate de senzori şi de sisteme de
senzori care convertesc mărimea analogică într-o valoare digitală. Ele furnizează valoarea
digitală prin comunicaţie serială (RS-232-C, RS-422-A, RS-485) sau prin comunicaţie în
reţea.
Problema sesizării mişcării unui obiect sau a prezenţei acestuia în zona de lucru poate
fi rezolvată şi cu ajutorul limitatoarelor de cursă.
Senzorii prezentaţi în cele ce urmează reprezintă o altă posibilitate de rezolvare a
acestei probleme. Există două familii de asemenea senzori, şi anume:
- senzori de proximitate;
- senzori de interceptare.
8.2. Senzori de proximitate
Senzorii de proximitate, sunt senzorii care pot detecta prezenţa unor obiecte aflate în
câmpul lor de acţiune, fără a fi în contact fizic cu obiectele respective. Senzorii de
proximitate au o caracteristică tip releu - tot sau nimic - adică semnalul de ieşire reprezintă
prezenţa sau absenţa obiectului controlat.
Avantajele senzorilor de proximitate: siguranţa în funcţionare, posibilitate de reglaj,
fiabilitate mare; gabarit mic, consum de energie mic.
Senzorii de proximitate sunt prevăzuţi cu o parte sensibilă care emite un semnal:
atunci când semnalul întâlneşte în calea sa un obstacol (fig.8.2) acesta este obturat.
Senzorul sesizează acest lucru şi modifică în consecinţă mărimea semnalului de ieşire
x,,. Există senzori, din această categorie, care sesizează prezenţa unui obiect ce se
deplasează după direcţie perpendiculară pe axa de propagare a semnalului.
Există o mare varietate de senzori de proximitate, care se diferenţiază după: principiul
de funcţionare, domeniul de operabilitate, legea de variaţie a semnalului de ieşire în funcţie
de distanţa la care se află obstacolul.
Fig. 8.2
După principiul de funcţionare senzorii de proximitate pot fi: capacitivi, inductivi,
optici, magnetici, cu ultrasunete.
8.2.1 Senzori de proximitate capacitivi
Funcţionarea senzorului capacitiv se bazează pe variaţia capacităţii electrice a unui
condensator aflat într-un circuit rezonant RC, datorită intrării în raza sa de acţiune a unui
obiect. Senzorii capacitivi se realizează pe baza condensatorului plan, sau a celui cilindric
(fig. 8.3). Capacitatea condensatorului plan este dată de relaţia:
, unde .
unde ε0 este permitivitatea vidului, εr este permitivitatea relativă a dielectricului, A aria
suprafeţei de suprapunere a armăturilor, iar d distanţa dintre armături.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -68-
Capacitatea condensatorului cilindric este dată de relaţia:
unde D- diametrul electrodului exterior, d - diametrul electrodului interior, h - înălţimea
electrozilor.
Capacitatea unui condensator se poate modifica prin modificare distanţei dintre
armături, a ariei suprafeţei de suprapunere, sau a mediului dielectric dintre armături.
Pe baza acestor observaţii, senzori de proximitate capacitivi se realizează în trei
moduri:
■ cu condensator plan cu o armătură fixă şi una mobilă (se modifică distanţa dintre
armături);
■ cu modificarea suprafeţei de suprapunere a armăturilor (o armătură fixă şi un
mobilă care se deplasează paralel cu cea fixă);
■ cu modificarea permitivităţii dielectrice dintre armături (prin modificarea stării
fizice a dielectricului).
Un senzor capacitiv este un ansamblu complex (fig.8.4) care conţine: 1- condensator;
2-oscilator; 3- demodulator; 4-circuit oscilant trigger; 5- afişaj; 6- circuit de ieşire; 7- sursă
de alimentare externă; 8- semnalul de ieşire senzor. Circuitul oscilant generează un semnal
de frecvenţa înaltă de ordinul sutelor de kHz până la câţiva MHz.
Dacă un obiect intră în zona activă a senzorului atunci se modifică capacitatea
electrică a condensatorului, cea ce influenţează amplitudinea oscilaţiilor.
Schimbarea valorii condensatorului depinde de distanţa faţă de obiect, de
dimensiunea materialului şi de constanta dielectrică. Sensibilitatea senzorilor capacitivi se
poate regla prin intermediul unui potenţiometru. Obiectele detectabile pot fi metalice sau
nemetalice.
Fig.8.3 Fig.8.4
8.2.2 Senzori de proximitate inductivi
Funcţionarea senzorului inductiv se bazează pe variaţia impedanţei unei bobine sub
acţiunea mărimii de măsurat (poziţie sau deplasare) fiind, deci traductoare parametrice.
Modificarea impedanţei se datorează modificării reluctanţei unui circuit magnetic, iar
reluctanţa se modifică datorită variaţiei întrefierului δ sub acţiunea unei forţe exterioare
(fig.8.5).
Reluctanţa magnetică a circuitului magnetic este dată de relaţia:
unde: lFe - lungimea circuitului magnetic din fier, δ - lungimea întrefierului, S - secţiunea
miezului, iar μ este permeabilitatea magnetică.
Deoarece μFe»μa, rezultă ca reluctanţa magnetică a porţiunii de aer este mult mai mare
ca a fierului, deci
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -69-
Inductivitatea bobinei
În figura 8.5 este prezentată schema unui traductor inductiv simplu, pentru măsurarea
unor deplasări, sau a unor mărimi care pot fi transformate în deplasări, de exemplu
traductoare de forţă.
( ) iar, (
) (
)
Intensitatea curentului din bobină este:
√
√
Dacă tensiunea şi frecvenţa sunt constante, rezultă , (
) ( )
deci aparatul de măsură din circuit se poate etalona în unităţi pentru forţă.
Se constată că singura modalitate de a modifica reluctanţa este modificarea lungimii
circuitului magnetic şi anume modificarea întrefierului δ. În acest sens se realizează, circuite
magnetice cu armătură mobilă în care mărimea neelectrică determină poziţia armăturii
mobile faţă de miez (fig.8.5), sau circuite magnetice deschise (fără armătură mobilă), rolul
armăturii mobile este luat de corpul solid care intră în zona de operare a senzorului. Miezul
magnetic al bobinei este din ferită. Principala caracteristică a senzorilor de proximitate
inductivi este dimensiunea bobinei, cu cât acesta este mai mare cu atât distanţa de comutare
este mai mare.
Observaţie. Numai materialele conductoare de electricitate pot fi detectate de senzori
de proximitate inductivi.
Schema bloc a unui senzor de proximitate inductiv este practic aceeaşi cu a celui
capacitiv, doar că elementul sesizor este un miez de ferită deschis (fără armătură) bobinat.
Fig.8.5 Când senzorul este alimentat, circuitul oscilant generează un curent. Dacă în zona
activă a senzorului intră un obiect bun conducător de electricitate, apare o variaţie a
inductivităţii care duce la modificare curentului de ieşire.
Distanţa de sesizare uzuală este de la 0.8mm...10mm, dar la unele poate ajunge până la
250mm.
8.2.3 Senzori de proximitate rezistivi
Senzorii rezistivi se caracterizează prin faptul că sub acţiunea mărimii de măsurat are
loc variaţia rezistenţei (fig.8.6) unui circuit electric (în trepte sau continuu). Caracteristica
statică a traductorului este dependenţa Ux= f(x) care este liniară numai dacă sarcina (Rs) are
impedanţa infinită.
Traductorul este utilizat în montaj potenţiometric unde: U i - tensiunea de alimentare
a traductorului; Ux - tensiunea de ieşire pe rezistenţa de sarcină Rs.
Cursorul potenţiometrului este acţionat de mărimea de măsurat. Pornind de la relaţia
divizorului de tensiune, rezultă
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -70-
unde x- este deplasarea cursorului. Tensiunea culeasă la bornele rezistenţei Rs va fi
proporţională cu deplasarea cursorului, deci scara voltmetrului se poate dimensiona direct în
unităţi de deplasare sau în unităţile de măsură a mărimii care a fost transformată în deplasare
(forţă, presiune etc.)
În figura 8.6.b sunt prezentate câteva tipuri de traductoare rezistive, folosite ca:
- traductor de presiune (tija cursorului este legată la un burduf manometric);
- traductor de deplasare;
8.2.4. Senzori de proximitate magnetici
Nu pot detecta decât corpuri magnetice; adeseori sunt utilizaţi pentru aceasta magneţi
permanenţi. Ei se bazează pe efectul magnetic şi se mai numesc relee Reed.
Fig.8.6 Fig.8.7 Fig.8.8
După cum se vede în figura 8.7, contactele sunt introduse într-un tub de sticlă
conţinând un gaz inert. Particularitatea lor este că nu necesită sursă de alimentare.
Aplicaţiile acestor senzori sunt foarte diversificate. O aplicaţie foarte frecventă este folosită
la reglarea cursei unor pistoane. Pentru aceasta pistonul 2 (fig.8.8) are încorporat un inel
magnetic 3. în momentul când pistonul ajunge în dreptul releului 4, contactele acestuia se
închid şi se comandă revenirea pistonului.
Senzorii magnetici Reed au în componenţa lor un LED care indică starea de operare.
Observaţii.
■ Când se instalează un senzor Reed, este important să ne asigurăm că nu există un
câmp magnetic de interferenţă în apropierea senzorului mai mare de 0,16mT. în cazul în
care acesta există, atunci senzorul poate da naştere la semnale eronate.
■ Dacă pe mai mulţi cilindri pneumatici sunt instalaţi senzori Reed, este necesară o
distanţă minimă de 60mm între cilindri, pentru ca inelul magnetic de la un cilindru să nu
influenţeze senzorii de pe cilindrii vecini.
■ Curentul care trece prin contacte trebuie să fie de valoare mică pentru ca arcul care
se creează între contacte să nu le lipească.
■ Când sunt comutate sarcini inductive, apare un vârf de tensiune, iar arcul electric se
stinge mai greu. Din acest motiv senzorul trebuie prevăzut cu un circuit de protecţie: diodă
de drum liber (în c.c) fig.8.9.a, circuit RC montat în paralel cu contactul fig.8.9.b sau
varistor (în ca).
De obicei pe cilindru se montează două relee, a căror poziţie se fixează manual,
reglându-se astfel lungimea cursei pistonului.
8.3 Senzori de interceptare Aceşti senzori sesizează prezenţa unor obiecte care se
interpun între cele două părţi ale senzorului: emiţător şi receptor. în aplicaţiile practice se
întâlnesc senzori optici, foto-electrici, pneumatici şi acustici.
8.3.1. Senzori optici
Un senzor de acest fel este format dintr-un emiţător de lumină şi un receptor. în
emiţător se află sursa de lumină roşie sau infraroşie, lumină care se poate propaga în linie
dreaptă, poate fi deviată, focalizată, întreruptă, reflectată sau direcţionată. Lumina este
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -71-
captată de receptor, unde este verificată dacă semnalul este corect. Verificare se face prin
filtrare optică şi prin demodularea semnalului electric rezultat.
Ca emiţător se foloseşte un LED care realizează de fapt transformarea unui curent (de
ordinul mA) într-un semnal luminos care poate fi uşor modulat în frecvenţă sau amplitudine
pentru a elimina influenţa luminii externe. Receptorul poate fi o fotodiodă sau fototranzistor
cu siliciu. Fig.8.9
Există mai multe variante de senzori optici:
- senzori cu fascicul de lumină (fig.8.10.a);
- senzori retro-reflexivi (fig.8.10.b);
- senzori de difuziune (fig.8.10.c);.
La senzorul cu fascicul de lumină, emiţătorul şi receptorul sunt montaţi în carcase
separate. Acest tip de senzor nu se poate folosi la obiecte transparente. Ceilalţi doi senzori
au emiţătorul şi receptorul în carcase comune.
Senzorul reflexiv are nevoie de o oglindă reflectorizată. Se poate folosi în cazul
corpurilor transparente, deoarece lumina străbate de două ori corpul şi se atenuează mai
mult.
Senzorul de difuziune se utilizează pentru obiecte cu suprafaţa lucioasă sau de
culoare deschisă. Fasciculul de lumină este divergent, cu un unghi mare de deschidere.
În figura 8.11.a este prezentată vederea unui senzor de proximitate, iar în figura
8.10.b, c, d, e sunt prezentate simbolurile senzorilor inductiv, capacitiv, magnetic respectiv
optic. Fig.8.10
Fig.8.11
Senzori de proximitate au trei borne, două pentru sursa de alimentare externă şi una
pentru semnalul de ieşire, care se aplică bobinei unui releu intermediar. Montarea în
circuitele de comandă a senzorilor de proximitate se face conform schemei din figura 8.12.
În figura 8.13 este prezentată schema unui dispozitiv pentru introducerea dopurilor 4,
în sticlele 2, care înaintează pe o bandă transportoare 1.
Fig.8.12 Fig.8.13
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -72-
Fig.8.14
Pistonul cilindrului pneumatic 3 trebuie să execute o mişcare continuă alternativă.
Această mişcare se poate realiza cu doi senzori magnetici, prin care se reglează cursa
pistonului, în figura 8.14 este prezentată schema de forţă şi cea de comandă. Cilindrul 1.0A
este cu dublu efect acţionat prin două electrovalve Yl şi Y2. Circuitul de comandă conţine
butoanele de pornire STAR şi oprire STOP, senzorii reed SI şi S2, bobinele releelor
intermediare Kl, K2, K3 şi bobinele electrovalvelor Yl şi Y2.
8.3.2. Senzori pneumatici
În figura 8.15 este prezentat un senzor de proximitate pneumatic. La acest senzor atât
timp cât obiectul 5 nu se află în contact cu tija 2 supapa conică se afla pe scaunul său datorită
acţiunii arcului 4 şi a forţei dezvoltate de presiunea de alimentare Pa pe suprafaţa supapei;
în această situaţie semnalul pneumatic de ieşire xe va avea o presiune egală cu presiunea de
la intrarea în senzor, presiunea Pa. Dacă obiectul atinge tija senzorului supapa se deplasează
în raport cu scaunul şi se generează între supapa şi scaun o secţiune Pa de curgere, prin care
camera senzorului este pusă în legătură cu atmosfera. în consecinţă presiunea din cameră şi
o dată cu ea şi presiunea de la ieşirea senzorului scad, pentru o anumită deplasare a supapei
devenind apropiate de presiunea atmosferică.
Fig.8.15 Fig.8.16
În figura 8.16.a este prezentat principial un senzor pneumatic fără contact mecanic.
Acest senzor este o semipunte de comandă de tip B, la care rezistenţa de ieşire este de tip
duză - clapetă, clapeta fiind materializată chiar de obiectul a cărui prezenţă trebuie sesizată.
Constructiv senzorul este format din două duze calibrate, de diametre cuprinse între 0,5 ... 1
mm. întotdeauna duza corespunzătoare rezistenţei R; are diametrul mai mic decât cea
corespunzătoare rezistenţei Re.
Atât timp cât obiectul a cărui prezenţă trebuie sesizată se află la o distanţă mai mare
decât Xlim (fig.8.16.b) semnalul de ieşire Xe este egal eu presiunea atmosferică Po.
Pentru x < Xlim semnalul de ieşire începe să se modifice, după legea prezentată în
figura 8.16.b. Expresia lui Xlim este: Xlim ≈ de/4; pentru cazul în care se adoptă de = 1 mm se
obţine Xlim ≈ 0,25 mm. Practic, prezenţa obiectului va fi confirmată cu certitudine dacă el se
află faţă de duza de ieşire la o distanţă mai mică decât x0. Pentru cazul considerat x0 ≈ 0,1
mm. Sensibilitatea senzorului, definită ca S = dxe/dx, este ridicată, ceea ce permite sesizarea
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -73-
cu ușurință a unor deplasări de ordinul micronilor. În aceste condiţii senzorul poate fi folosit
cu succes ca instrument de măsură. Această utilizare este favorizată de forma caracteristicii
(fig.8.16.b), care este liniară pe cea mai mare parte a sa.
Pentru a sesiza obstacole la distanţe mari se pot folosi alte tipuri de senzori fluidici.
Un asemenea senzor este prezentat principial în figura 8.17. El poate sesiza prezenţa unui
obiect situat la o distanţă de 10 ... 15 mm. Senzorul este format dintr-o cameră inelară
externă Q prin care se face alimentarea lui la presiunea Pa şi dintr-un alezaj cilindric central
Ac din care se recepţionează semnalul Xe de ieşire. La alimentarea senzorului, în absenţa
obstacolului, ia naştere un jet inelar în interiorul căruia se obţine o depresiune. în aceste
condiţii semnalul de ieşire este o presiune mai mică decât presiunea atmosferică. Prezenţa
unui obiect la distanţa x de senzorul perturbă jetul şi deviază o parte din acesta către alezajul
central. în această situaţie presiunea la ieşire creşte, valoarea ei fiind dependentă de distanţa
x existentă între senzor şi obiect. În figura 8.17 este prezentat simbolul acestui senzor.
Fig. 8.17
8.4. Traductoare generatoare
La traductoarele generatoare mărime de ieşire este o tensiune: electromotoare,
termoelectrică, piezoelectrică, fotoelectrică, electrochimică sau de inducţie.
8.4.1 Tahogeneratorul
Tahogeneratorul se compune din două părţi: un generator de curent continuu sau de
curent alternativ şi un aparat de măsură (voltmetru) (fig.8.18). Tensiunea electromotoare
indusă în înfăşurarea retorică dată de relaţia E=Kenϕ), unde ϕ este fluxul magnetic constant
(al magnetului), deci t.e.m indusă este proporţională cu turaţia. Se poate folosi direct la
măsurarea turaţiei sau ca element de măsurare într-un SRA.
Fig.8.18 Fig.8.19
8.4.2. Termocuplul
Termocuplul generează o tensiuni electromotoare într-un circuit format din două fire
metalice din materiale diferite (fig.8.19), ale căror capete sudate sunt menţinute 1a
temperaturi diferite T1>T2.
Tensiunea electromotoare din circuit se numeşte tensiune termoelectrică şi depinde
de natura conductoarelor şi de diferenţa de temperatură între cele două suduri: E = αT2-T,)
unde a reprezintă coeficientul Seebeck. Pentru metalele simple, aflate la temperatura
camerei a este de câţiva microvolţi/°C, astfel încât la o diferenţă de temperatură între suduri
de 100 °C, se obţine o tensiune termoelectromotoare de ordinul milivolţilor.
Pe baza acestui fenomen, termocuplele sunt folosite la măsurarea temperaturilor.
Materialele folosite pentru confecţionarea termocuplurilor:
■ Pentru temperaturi sub 1100°C: fier, cupru, constantan, cromel, alumel, crom;
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -74-
■ Pentru t= 1100°C... 1600°C: argint, platină, iridiu;
■ Pentru t>1600°C: wolfram, molibden, carbură de siliciu.
8.4.3. Traductor piezoelectric
Fenomenul piezoelectric (descoperit de P. Curie), care constă în apariţia unor sarcini
electrice pe două suprafeţe ale unui cristal, când acesta este supus unei forţe mecanice de
apăsare (fig.8.20).
Deci între cele două feţe există o diferenţă de potenţial U care poate fi utilizată.
Fenomenul este reversibil, dacă pe cele două feţe opuse se aplică o diferenţă de potenţial,
atunci cristalul se comprimă sau se întinde.
Cuarţul este folosit la construcţia traductoarelor de presiune (forţă).
Fig.8.20
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -75-
COLEGIUL TEHNIC METALURGIC
SLATINA - OLT
Nume Și Prenume Elev Clasa Data
Fişă de evaluare
I. Scrieţi pe foaie literele corespunzătoare răspunsului corect: (5p)
1) Capacitatea electrică a unui condensator plan (folosit la senzorii capacitivi) este dată de
relaţia:
a)
, b)
, c)
, d)
2) Simbolul din figura alăturată reprezintă un senzor: a)magnetic; b)optic;
c)inductiv; d)pneumatic.
3) Ieşirea unui senzor se leagă la:
a) amplificator; b) convertor; c) releu de comutaţie; d) releu de timp
4) Care dintre senzori se numeşte şi senzor Reed : a)inductiv; b) magnetic; c) optic; d)
pneumatic
5) Traductoarele inductive se bazează pe variaţia: a) rezistenţei unei bobine; b)lungimii unei
bobine; c) impedanţei unei bobine; d) secţiunii miezului bobinei.
II. Transcrieţi pe foaie, litera corespunzătoare fiecărui enunţ şi notaţi în dreptul ei
litera A, dacă apreciaţi că enunţul este adevărat şi litera F, dacă apreciaţi că enunţul este fals.
Reformulaţi enunţurile considerate false astfel încât ele să devină adevărate. (5p)
a. Senzorii de proximitate, sunt senzorii care pot detecta prezenţa unor obiecte aflate în
câmpul lor de acţiune, fără a fi în contact fizic cu obiectele respective.
b. Senzorii rezistivi se caracterizează prin faptul că sub acţiunea mărimii de măsurat are loc
variaţia lungimii unui circuit electric.
c. Schimbarea valorii condensatorului care intră în componenţa unui senzor capacitiv
depinde de distanţa faţă de obiect, de dimensiunea materialului şi de constanta dielectrică.
d. Termocuplul generează o tensiuni electromotoare într-un circuit format din două fire
metalice din materiale identice, ale căror contacte sudate sunt menţinute la temperaturi
diferite T,>T2.
e. Un senzor optic este format dintr-un emiţător de lumină şi un receptor.
III. Pentru senzorul din figura alăturată se cere: (10p)
a. Tipul senzorului.
b. Denumiţi elementele componente numerotate.
c. Enunţaţi fenomenul fizic care stă la baza funcţionării.
d. Schema de conectare în circuitul de comandă.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -76-
9. Sisteme de acţionare electro-pneumatice 9.1. Aparate utilizate în instalaţii electropneumatice
9.1.1. Noţiuni generale
De cele mai multe ori energia folosită în subsistemul de comandă este cea electrică. în
structura acestor circuite se vor regăsi o serie de aparate electrice specifice oricăror scheme
de comandă electrice precum: întreruptoare, comutatoare, limitatoare de cursă, relee de
comutaţie (intermediare), relee de timp, relee de presiune (presostate), numărătoare, etc.
9.1.2. Întreruptoare, comutatoare electrice şi limitatoarele de cursă
Sunt aparate de conectare cu rolul de a închide sau deschide un circuit electric. Ele pot
fi comandate manual (butoane), mecanic (limitatoare de cursă) sau magnetic (cu
electromagneţi). în funcţie de poziţia normală a contactelor întreruptorului (raportate la
starea de repaus a aparatului) pot fi normal închise (NI) şi normal deschise (ND) (fig.9.1).
Fig.9.1 De obicei întreruptoarele au mai multe contacte ND şi NI, care sunt numerotate
(fig.9.2). Fig.9.2
Semnificaţia cifrelor este următoarea:
- prima cifră reprezintă numărul de ordine al contactului;
- a doua cifră corespunde tipului de contact (1-2 NI) şi (3-4 ND).
Comutatorul este un întreruptor cu două contacte, unul NI iar celălalt ND, în figura
9.3.c este prezentat simbolul.
Limitatorul de cursă este un comutator cu comutare mecanică, având ataşată o rolă,
un buton sau o pârghie care comută poziţia contactului mobil (fig.9.3.a, b). în figura
9.3.d este prezentat simbolul comutatorului cu rolă.
Fig.9.3
9.1.3. Relee de comutaţie (intermediare)
Releele de comutaţie sunt foarte diverse ca tipuri constructive, dar ca principiu de
funcţionare, toate sunt de tip electromagnetic. Părţile de bază ale releului (fig.9.4) sunt:
bobina 1 alimentată în c.c. sau ca. contactele 2 normal închise NI şi normal deschise ND şi
bornele 3.
De obicei pe releu este indicată schema bornelor bobinei şi ale contactelor. De
exemplu în figura 9.5.a este reprezentat un releu cu trei perechi de contacte NI şi ND, iar în
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -77-
figura 9.5.b unul cu două perechi de contacte NI şi ND. Bornele bobinei sunt marcate cu
numere sau litere.
Dezavantajul releelor de comutaţie este timpul mare de răspuns (câteva milisecunde)
şi faptul că contactele se uzează în timp. De aceea există tendinţa de a fi înlocuite de releele
electronice, dar acestea au doar un singur contact şi sunt mai scumpe.
Fig.9.4
Fig.9.5
9.1.4. Relee de impulsuri
Releele de impulsuri (fig.9.6) sunt relee intermediare bistabile (cu memorie). La
primirea unui impuls de tensiune, releul îşi comută contactele, poziţia este menţinută până
când apare un alt impuls.
În figura 9.7 este prezentat un exemplu simplu de utilizare a unui releul de impulsuri.
Prin butonul B se aplică impulsuri releului J, iar prin contactele sale sunt alimentate două
becuri. La fiecare apăsare pe butonul B se va schimba poziţia contactelor, deci un bec se
aprinde celălalt bec se stinge. Evident că în schemele de comandă în locul celor două becuri
sunt bobinele unor relee intermediare sau contactoare. Fig.9.6
Fig.9.7
9.1.5. Relee de timp
Releele de timp (fig.9.8) sunt aparate electrice care au rolul de a realiza o întârziere
controlată a transmiterii semnalelor. în figura 9.9.a este prezentată schema electrică, partea
încadrată cu linie întreruptă este circuitul de temporizare. În figura 9.9.b este prezentată
diagrama de variaţie în timp a semnalului de comandă.
La momentul t0 se apasă butonul B, prin intermediul diodei D este alimentată bobina
releului K care va comanda închiderea căii de curent 3-4. În acelaşi timp se încarcă şi
condensatorul C montat în paralel cu bobina.
Fig.9.8
La momentul t1 se eliberează butonul B şi se întrerupe alimentarea
bobinei de la sursa de tensiune, dar condensatorul C începe să se descarce
peste bobina releului, astfel că la bornele bobinei va mai exista un anumit
timp o tensiune care îl menţine comutat. La momentul tf tensiunea la
bornele bobinei scade sub pragul de menţinere închise a contactelor, deci
acestea se vor deschide. Timpul de comutare depinde de constant de timp
electrică a circuitului RC.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -78-
Această constantă are expresia τ =C(R1+R2). Întârzierea Δt = tf –t1 poate fi reglată prin
reglarea potenţiometrului R1.
Fig9.9 Fig. 9.10
9.1.6. Microîntreruptoare
Microînreruptoarele reprezintă aparate miniaturale de comandă, cu acţionarea
instantanee, caracterizate printr-o mare capacitate de comutare, realizate într-un gabarit
redus. Aparatele pot fi acţionate prin camă, sau patină. Închiderea sau deschiderea
contactului se realizează printr-un mecanism cu lamelă arcuitoare. Microînreruptorul din
figura 9.10, conţine: 1-ştift de acţionare, 2 şi 3-contacte fixe, 4-contact mobil (lamela arcuită
fig.8.b), 5- bornă de intrare şi punct de fixare a lamelei, 6- borne.
9.1.7. Presostate
Presostatele au rolul de a genera un semnal electric atunci când presiunea atinge o
anumită valoare, deci sunt componente de tip digital, cu o funcţionare discretă. Un presostat
are două etaje unul pneumatic şi unul electric, cele două etaje sunt separate de o membrană
elastică. Semnalul de intrare poate fi o presiune, o depresiune (vacuum) sau diferenţa a două
presiuni.
În figura 9.11 sunt prezentate vederea (fig.9.11.a), simbolul (fig.9.11.b) şi alcătuirea
(fig.9.11 .c) unui presostat. Fig.9.11
Semnalul pneumatic pc ajunge în camera activă 1 şi acţionează asupra membranei 2,
cu o forţă Fp. Acestei forţe i se opune forţa Fa dezvoltată de arcul 4, a cărei tensionare se
reglează cu şurubul 7. Dacă forţa Fp>Fa atunci tija 3 deplasează contactul mobil 5 al
microîntreruptorului închizându-se un circuit de comandă legat Ia bornele 6.
9.1.8. Contactoare şi ruptoare
Fig.9.12 Fig. 9.13. Fig. 9. 14.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -79-
Noţiuni generale
Contactorul este un aparat de comutaţie, capabil să stabilească, să suporte şi să
întrerupă curenţii nominali şi de suprasarcină dintr-un circuit. Sunt destinate îndeosebi
pentru manevrarea motoarelor electrice. Caracteristica lor este că acţiunea contactelor nu se
face mecanic prin acţiune directă, ci indirect prin intermediul unui electromagnet şi mai rar
printr-o supapă cu aer comprimat.
Figura 9.12, ilustrează funcţionarea unui contactor acţionat prin electromagnet: cu
ajutorul unui buton 5 se închide circuitul de alimentare II al bobinei electromagnetului 4;
astfel, armătura mobilă 3 este atrasă şi circuitul principal I se închide prin deplasarea
contactului mobil 2, care se închide peste contactul fix 1.
Din punct de vedere constructiv, contactoarele şi ruptoarele sunt aproape identice,
deosebirea constă în faptul că, la contactoare, poziţia de repaus corespunde situaţiei cu
circuitul principal deschis, în timp ce la ruptoare, poziţia de repaus corespunde situaţiei cu
circuitul principal închis fig.9.13 . La contactoare electromagnetul intervine la închiderea
contactelor principale, iar la ruptoare intervine la deschiderea contactelor.
Din figură se observă că avem de a face cu două circuite, unul principal sau de forţă prin care
circulă curentul care merge la motor, şi un circuit secundar sau de comandă prin care circulă
curentul de alimentare al bobinei electromagnetului.
Fig. 9.15
Constructiv contactoarele sunt foarte diverse ca formă (fig.9.14). Clasificarea
contactoarelor se face după mai multe criterii, dintre care se pot enumera:
a)După numărul de poli sunt: monopolare, bipolare, tripolare (cel mai des folosite),
tetrapolare;
b)După modul de deplasare a contactelor mobile, se deosebesc: cu mişcare de rotaţie,
mişcare de translaţie.
Contactoarele moderne (fig.9.15) permit ataşarea unor dispozitive auxiliare: protecţie
la supratensiuni (3), modul de conectare pentru semnale mici (5), temporizator (6), blocaj
mecanic între două contactoare (7), contacte auxiliare laterale (8), releu termic (9),
temporizator pneumatic (10), zăvor electromecanic cu automenţinere (11), contacte
auxiliare frontale (12), temporizator stea-triunghi (13).
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -80-
În schema electrică (fig.9.16) se reprezintă doar părţile prin care trece curentul
electric: bobina 1, contacte principale 2 şi contacte auxiliare 3, plasate în circuitul de
comandă, prin care se realizează diverse funcţii de comandă sau semnalizare.
Contactoarele de c.c, se notează DC, iar cele de curent alternativ se notează AC cele
fără relee termice şi TCA cele cu relee termice. Tendinţa actuală în construcţia
contactoarelor este de ale construii doar cu patru contacte normal deschise. În figura 9.17
este prezentată schema unui astfel de contactor care conţine: bobina 1, contactele de forţă 2,
contactul auxiliar 3 (de autoreţinere), la care se poate ataşa o casetă cu contacte auxiliare 4,
normal deschise (NO-open) şi normal închise (NC- close), ataşarea se face prin intermediul
unei cuplaj simplu la armătura mobilă a contactorului. Există casete cu diverse combinaţii
de contacte (1NO+1NC, 2NO+2NC, etc).
Principalul parametru de standardizare al contactoarelor este curentul nominal In(A).
în afară de acest parametru pe contactor mai sunt specificate: tensiunea nominală U„(V), se
referă la tensiunea maximă din circuitul de forţă, frecvenţa curentului (50, 60Hz) în cazul
celor de curent alternativ, tensiunea de alimentare a bobinei electromagnetului şi numărul de
contacte auxiliare (1ND+1NI, 2ND+2NI, etc).
Fig.9.16 Fig.9.17
Atenţie! Tensiunea bobinei nu este aceeaşi cu tensiunea nominală a contactorului.
Tensiunea de alimentare a bobinei poate fi : 24, 48, 120, 220, 380, 500V (la contactoarele de
ca) şi 24, 110, 220, 750V (la contactoarele de c.c). Înainte de a folosi un contactor, este
obligatoriu să se verifice valoare tensiunii de alimentare a bobinei Ub(V). La unele
contactoare această valoare este înscrisă pe bornele bobinei. Dacă nu se ştie această valoare
este bine să se încerce bobina cu tensiuni crescânde: 24, 48, 120, 220, 380V şi se constată la
ce valoare acţionează electromagnetul. Se poate ca bobina să fie de 24V şi încercată la 220V
se arde instantaneu.
9.2. Diagrame funcţionale
Pentru proiectarea unui sistem de acţionare pneumatic, iniţial trebuie definite
mişcările pe care le vor face tijele cilindrilor care compun sistemul de acţionare. Aceasta se
poate face trasând diagrama mişcare - faze sau ciclograme de funcţionare. Pentru o mai
bună înţelegere se consideră exemplu din figura 9.18.
Dispozitivul trebuie să mute o piesă din postul de lucru I în postul II. Pentru a face
această mutare trebuie utilizaţi doi cilindrii A şi B. Cilindrul A poate fi cu dublă sau simplă
acţiune, iar cilindrul B este numai cu dublă acţiune.
La iniţierea ciclului, cele două tije ale cilindrilor A şi B sunt retrase. Ciclul presupune
parcurgerea următoarelor faze:
faza 1: tija cilindrului A avansează, realizându-se prinderea piesei;
faza 2: tija cilindrului B avansează, deplasând piesa din postul I în postul II;
faza 3: tija cilindrului A se retrage, eliberând piesa;
faza 4: tija cilindrului B se retrage, repoziţionându-se pentru un nou ciclu. Se face
convenţia, ca mişcările ansamblurilor mobile ale cilindrilor vor fi notate cu litere mari
(corespunzătoare cilindrilor) urmate de semnul + atunci când mişcarea este de avans şi cu
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -81-
semnul - atunci când mişcarea este de revenire. Pentru exemplul din figura 9.18 succesiunea
fazelor va fi A+,B+,A-,B-, şi este prezentată în figura 9.19.
Fig.9.18 Fig.9.19
9.3. Alcătuirea schemelor electro-pneumatice
9.3.1. Noţiuni generale
Comanda distribuitoarelor se poate face: manual, mecanic, pneumatic şi electric. Cele
mai întâlnite sisteme de acţionare pneumatice sunt cele în care subsistemul de comandă este
electric. Aceste sisteme sunt cele electropneuamtice.
Avantaje:
- permite automatizarea procesului şi comanda prin calculator (programatoare şi
microcontrolere);
- controlul unor puteri mari (circuitul de forţă) cu o putere de comandă foarte mică;
- preţul mai mic în comparaţie cu cele pneumatice;
- gabarite mici;
Dezavantaje:
- nu se poate folosi în medii explozive;
- pericol de accidente prin electrocutare;
- sistemul necesită două surse de energie (pneumatică şi electrică).
9.3.2. Sisteme de acţionare electro-pneumatice realizate cu relee
Înainte de apariţia sistemelor cu microprocesoare, automatizarea proceselor
industriale se făcea cu relee. Actualmente automatizarea unor procese mai puţin complexe
se face tot cu relee, din motive de costuri mai mici. Dezavantajul principal al utilizării
releelor constă în dificultatea de proiectare a schemei electrice. Acţionarea electrică a
distribuitoarelor prin relee, este o acţionare de tip binar, „totul sau nimic".
Fig.9.20
9.3.2.1. Sisteme de acţionare pentru un cilindru
9.3.2.1.1. Cilindru cu simplu efect
Schema de comandă directă este prezentată în figura 9.20.a. La activarea butonului B1,
circuitul de alimentarea a solenoidului Y se închide, se activează distribuitorul 1.1 care-şi
schimbă poziţia, iar pistonul cilindrului 1.0 se deplasează spre dreapta. Dacă se eliberează
butonul B1, distribuitorul revine la poziţia iniţială (fiind monostabil), la fel şi pistonul
cilindrului (cilindru cu simplu efect).
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -82-
Schema de comandă indirectă este prezentată în figura 9.20.b. La activarea butonului
B1, se alimentează bobina releului K, care-şi închide contactul K din circuitul de alimentarea
a solenoidului Y, care la rândul lui comută şi se activează distribuitorul care-şi schimbă
poziţia şi se alimentează cilindrul. Dacă se eliberează butonul B1, se dezactivează releul,
solenoidul şi distribuitorul revin la poziţia iniţială (fiind monostabil).
Schema de comandă cu automenţinere este prezentată în figura 9.20.C. În plus faţă
de schema din figura 9.20.D, butonul de pornire B1, are în paralel, un contact normal deschis
K, al releului K, contact care va ocoli butonul Bi după ce acesta este eliberat. Acest contact
are rolul de automenţinere în starea alimentată a releului. Acest lucru se menţine până când
se va apăsa butonul B2, în acest moment starea sistemului revine la repaus.
9.3.2.1.2. Cilindru cu dublu efect
Schema cu distribuitor 4/2, cu poziţie preferenţială (monostabil) este prezentată în
figura 9.21. Schema electrică de comandă poate fi oricare din cele folosite la cilindrul cu
simplu efect. În figura 9.22 este prezentată schema de comandă cu memorie. Distribuitorul
are două poziţii stabile, comandate cu butoanele B1, respectiv B2.
Fig.9.21 Fig.9.22
În figurile 9.23 şi 9.24 sunt prezentate schemele cu limitator de cursă S1, aflat la
capătul cursei tijei pistonului, care comandă revenirea la poziţia iniţială. Schemele de
comandă sunt cu acţiune directă (fig.9.21) şi cu acţiune
indirectă (relee K1 şi K2 comandă cele două electrovalve
fig.9.22)
Fig.9.23
Fig.9.24
Fig.9.25
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -83-
În figura 9.25 este prezentată schema unui cilindru ce lucrează în ciclu dus-întors.
Distribuitorul folosit este de tip 4/2. Faţă de cazul anterior schema conţine presostatul 1.2.
La apăsarea butonului B1 se alimentează releul K1; contactul acestuia din circuitul 4 se
închide şi electoventilul Y1 va comuta distribuitorul 1.1 pe poziţia din stânga; pistonul
cilindrului 1.0 se deplasează spre dreapta; la capătul cursei deoarece volumul alimentat de
distribuitor este fix, presiunea în acest volum creşte, iar la atingerea valorii reglate prin
intermediul presostatului acesta închide un contact prin care se alimentează releul K2;
contactul acestuia din circuitul 5 se închide şi electroventilul Y2 va comuta distribuitorul în
poziţia iniţială; pistonul cilindrului revine la poziţia iniţială.
În figura 9.26 este prezentată schema unui cilindru care lucrează într-un ciclu
dus-întors continuu. Distribuitorul folosit este de tip 5/2. Inversarea sensului se face cu doi
senzori de proximitate S1 şi S2. Pornirea schemei se face cu butonul B1, iar oprirea cu
butonul B2. În figura 9.27 este prezentată schema unui cilindru care lucrează tot în ciclu
dus-întors dar inversarea sensului se realizează cu limitatoare de cursă. Schema conţine un
distribuitor 1.1 de tip 4/2 pilotat, care primeşte semnalele de la distribuitoarele 1.2 şi 1.3 de
tip 3/2 monostabile comandate de către limitatoare de cursă Si şi S2. Comutarea celor două
distribuitoare se face de către distribuitorul 1.4 de tip 3/2 bistabil comandat de electrovalvele
Y1 şi Y2. Comanda de pornire se face butonul cu B1, iar cea de oprire cu butonul B2.
Fig. 9.26
Fig.9.27
9.3.2.2. Sistem de acţionare pentru doi cilindri
În exemplul care urmează se cere schema de comandă pentru doi cilindri care
lucrează după secvenţa A+, B+, A-, B-, reprezentată în ciclograma din figura 9.28.
În figura 9.29 este prezentat circuitul de forţă cu doi cilindri 1.0(A) şi 2.0(B) cu dublu
efect, comandaţi prin distribuitoarele 1.1 şi 2.1, de tip 5/2 bistabili.
În figura 9.30 este prezentată schema de comandă. Schema conţine releele K1...K4
care comandă electrovalvele Y1...Y4. Comanda releelor se face cu senzorii S1...S4.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -84-
În cazul sistemelor de comandă complexe, se utilizează anumite metode de proiectare a
circuitelor de comandă cu relee, dintre aceste cele mai utilizate sunt: metoda comutaţiei în
cascadă şi metoda comutaţiei secvenţiale.
Fig.9.28
Fig.9.29
Aceste metode folosesc relee cu cel puţin 3 contacte auxiliare, cu următoarele funcţii:
■ unul pentru automenţinere;
■ al doilea pentru realizarea unei condiţii de anclanşare sau a întreruperii
automenţinerii unui alt releu;
■ al treilea pentru alimentarea unui electroventil.
9.3.3. Metoda comutaţiei în cascadă
Metoda este indicată atunci când alimentarea cilindrilor din sistem se face cu
distribuitoare 5/2, cu poziţie preferenţială (monostabile). Metoda foloseşte n + 1 relee, unde
n reprezintă numărul de paşi ai unui ciclu de lucru. La fiecare pas al ciclogramei se activează
un releu care se automenţine. Circuitul de alimentare al releului este un circuit logic ŞI
(două contacte înseriate), deci trebuie îndeplinite două condiţii:
■ apariţia unui eveniment de proces (senzor activat, o temporizare încheiată etc);
■ releul anterior să fi fost activat.
În structura schemei intră trei tipuri de circuite (fig.9.31):
■ primul circuit conţine: butonul de pornire B1 bobina primului releu, primul senzor,
contactul de automenţinere al primului releu; deoarece la sfârşitul ciclului, ultimul
eveniment (senzor activat) trebuie să determine dezactivarea tuturor releelor, pentru a putea
începe un alt ciclu, în circuitul primului releu va fi un contact NI al ultimului releu;
Fig.9.30
Fig.9.31 Fig.9.32 ■ circuitele de la 2 la n conţin: bobină de releu, contact de senzor, contactul ND al releului
anterior şi contactul de automenţinere al releului respectiv;
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -85-
■ circuitul n+1 (ultimul) conţine: releu n+1, contactul senzorului de început s1 şi contactul
releului anterior n.
Pentru proiectarea unui sistem de acţionare, în primul rând trebuie definite mişcările
pe care le vor face elementele de execuţie care compun sistemul de acţionare. Aceasta se
face trasând diagrama mişcare - faze sau ciclograme de funcţionare. În figura 9.32 este
prezentată o diagramă pentru două elemente de execuţie (motoare electrice, pneumatice,
hidraulice) care trebuie să funcţioneze cu o succesiune a fazelor A+,B+,B-,A-. Comanda
fazelor se face cu limitatoare de cursă sau senzori.
Fig.9.33 În figura 9.33 este prezentată schema de comandă în cascadă. Deoarece ciclul
necesită patru paşi, sunt necesare 5 relee K1...K5. Comanda fazelor se face cu limitatoarele
de cursă (sau senzori) S1...S4.
Cilindrul 1, este deservit de senzorii S1, S2, iar cilindrul 2, de senzorii S3, S4. În starea
de repaus, senzorii S1, S3 sunt închişi, iar senzorii S2, S4 sunt deschişi. Electrovalve Y1, Y2
vor comuta distribuitoarele.
Fig.9.34 Pentru a realiza corect schema de comandă trebuie avute în vedere ordinea de lucru a
releelor, a senzorilor şi a electrovalvelor. în cazul de faţă ordinea de lucru a releelor este: K1,
K2, K3, K4, K5, iar a senzorilor va fi S1, S2, S4, S3.
Ordinea de lucru a contactoarelor (electrovalve) este dată de procesul de lucru, în
cazul de faţă în paşii 1 şi 4 este activat electroventilul Y1, iar în paşii 2 şi 3 este activat
electroventilul Y2. Deci fiecare electroventil va fi comandat prin două contacte de releu,
unul N.D şi altul N.I, în cazul de faţă electroventilul Y 1 va fi comandat prin contactele K1 şi
K4, iar electroventilul Y2 prin contactele K2 şi K3.
În schema din figura 9.33 sunt utilizaţi ca senzori limitatoare de cursă.
Observaţie. Este bina ca ordinea de lucru a senzorilor să fie desenată pe ciclogramă
(fig. 9.32). În cazul utilizării senzorilor de proximitate schema de comandă trebuie
modificată puţin. După cum se vede din figura 9.34, în circuitul ultimului releu se găseşte
doar contactul releului anterior.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -86-
9.3.4. Metoda comutaţiei secvenţiale
Metoda este indicată pentru cilindri cu poziţie bistabilă (cu memorie), deci fiecare
cilindru are pentru comutarea poziţiilor câte două electrovalve. Numărul de relee este egal
cu numărul de paşi ai ciclogramei. Un circuit de releu conţine: trei contacte înseriate (un
contact de senzor, un contact ND de releu anterior şi unul de contact NI de releu posterior) şi
unul de automenţinere.
Primul circuit va mai conţine şi butonul de pornire B1. Ultimul circuit conţine un
buton ND deschis pus în paralel peste cel de automenţinere (butonul SET), care are rolul de
a activa ultimul releu, releu care are un contact ND în circuitul primului releu. Pentru
iniţierea ciclului se va apăsa butonul SET apoi B1 (fig.9.36). Ca şi în cazul metodei în
cascadă se ţine cont de ordinea de lucru a releelor K, senzorilor S şi a electrovalvelor Y
Ordinea de lucru a releelor este : K1 K2, K3, K4, , Ordinea de lucru a senzorilor este dată de
poziţia lor din ciclogramă (în funcţie de ordinea de intrare în acţiune). Ordinea de lucru a
electrovalvelor este dată de procesul de lucru (fiecare ventil intră în funcţiune când este
activat un releu). Circuitul unui electroventil este alimentat printr-un singur contact de releu.
În figura 9.35 este prezentată schema de forţă, iar în figura 9.36 schema de comandă pentru
ciclograma din figura 9.32.
Fig.9.35
Fig.86.36
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -87-
COLEGIUL TEHNIC METALURGIC
SLATINA - OLT
Nume Și Prenume Elev Clasa Data
Fişă de evaluare
I. Scrieţi pe foaie literele corespunzătoare răspunsului corect: (5p)
1. Care tensiune nu se foloseşte la alimentarea bobinelor contactoarelor: a) 24V, b) 12V, c)
48V, d)380V
2. Care din următoarele dispozitive auxiliare nu se poate ataşa unui contactor: a) releu de
timp, b) releu termic, c) siguranţă fuzibilă, d) temporizator stea-triunghi.
3. Semnalul de intrare la presostat nu poate fi: a) o presiune, b) o depresiune (vacuum); c) o
diferenţa a două presiuni; d) un semnal electric.
4. Timpul de comutare a unui releu de timp depinde de constanta de timp electrică a
circuitului, care este de tip: a) R (rezistenţă), b) RC (rezistenţă-condensator), c) LC
(bobină-condensator), d) C (condensator).
5. Releul de presiune se mai numeşte: a) presostat, b) comutator de presiune diferenţial, c)
releu de comutaţie, d) releu de impulsuri
II. Transcrieţi pe foaie, litera corespunzătoare fiecărui enunţ şi notaţi în dreptul ei
litera A, dacă apreciaţi că enunţul este adevărat şi litera F, dacă apreciaţi că enunţul este fals.
Reformulaţi enunţurile considerate false astfel încât ele să devină adevărate. (5p)
a. Contactoarele se folosesc numai în curent alternativ.
b. Releul de impulsuri este un releu intermediar bistabil (cu memorie).
c. Presostatele au rolul de a genera un semnal pneumatic.
d. Releele de timp sunt aparate electrice care au rolul de a realiza o întârziere controlată a
transmiterii semnalelor.
e. Un releul de comutaţie are un contact normal deschis.
III. În coloana A sunt prezentate simboluri ale unor aparate electrice, iar în coloana B
semnificaţia lor. Scrieţi pe foaia de concurs, asocierea dintre cifrele din coloana A şi literele
din coloana B (5p)
IV. 1) Pentru simbolul din figură specificaţi: (20p)
a) Denumirea aparatului.
b) Rolul aparatului.
c) Părţile componente numerotate.
d) Patru dispozitive auxiliare care pot fi ataşate.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -88-
PARTEA A II-A 10. Automate programabile
10.1. Noţiuni generale.
Automatele programabile mai sunt prescurtate şi PLC-uri (după denumirea lor în
limba engleză "Programmable Logic Controller").
Automatul programabil (PLC) este un aparat electronic care controlează regimurile
de funcţionare ale maşinilor şi proceselor. PLC-ul recepţionează semnale prin intermediul
intrărilor sale, le prelucrează după un program şi transmite semnale la ieşirile sale.
Altfel spus, rolul automatului programabil (AP) este de a transmite semnalul
(tensiunea) de comandă la bornele unui element de execuţie (releu) în funcţie de
prescripţiile din program. AP-ul va fi intercalat între borna de 24V şi OV a sursei de
alimentare a releului (fig.10.1 .a).
Programul se realizează cu ajutorul unui soft de programare; prin program se pot
comanda intrările şi ieşirile după dorinţă, se pot măsura timpi şi efectua operaţii de calcul.
Caracteristicile principale ale unui automat programabil sunt numărul maxim de
intrări/ieşiri, capacitatea memoriei şi viteza de calcul.
Un automat programabil conţine în structura sa un microprocesor, care prelucrează
datele primite de la senzori cu ajutorul unui program şi transmite semnale electrice de
comandă la relee (electrovalvele), distribuitoare. Programul se scrie pe calculator într-un
limbaj specific programatorului, apoi programul este transferat în memoria automatului prin
intermediul unei interfeţe de comunicare serială RS232. Dacă se doreşte modificarea unor
parametrii ai produsului, se fac modificări în program, acesta se înregistrează în
programator şi se reporneşte agregatul. Forma automatelor programabile diferă de la firmă
la firmă.
Fig.10.1 În figura 10.1 sunt prezentate automatele firmelor Festo (fig.b) şi Moeller (fig.c).
Automatele din figură sunt preparate pentru scopuri didactice. Automatele propriu-zise sunt
cele notate cu 1, iar pe cutia 2 sunt montate bornele de alimentare 3 şi 4, de intare 5 şi ieşire
6, conector pentru legarea la calculator 7, conector pentru legarea la cutia de contacte
auxiliare 8, buton de Set /Reset 9.
10.2. Automatul programabil FEC
10.2.1. Noţiuni introductive
Automatul programabil FEC (Front End Controller), a fost conceput de firma FESTO
pentru aplicaţii de automatizare. Automatul programabil FEC poate fi utilizat pentru
înlocuirea panourilor de comandă cu relee tradiţionale şi reprezintă un sistem de comandă
ideal pentru aplicaţii care necesită un număr limitat de puncte de control (intrări/ieşiri).
Astfel, se poate utiliza pentru aplicaţii de control, măsurare, reglare, monitorizare, şi
comunicaţie, în domenii industriale foarte diverse, cum ar fi: reglarea presiunii, debitelor,
temperaturii, nivelului etc.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -89-
În interiorul automatului programabil toate intrările dintr-un grup sunt conectate la un
nod comun: S0 pentru primele 8, S] la ultimele 4. Cele două tipuri de intrări se denumesc
PNP şi NPN.
■ intrare tip PNP: nodul comun S0 (sau S x ) este conectat la tensiunea de 0 V iar un
senzor de câmp (limitator, buton, etc.) comută la intrare o tensiune de 24 V;
■ intrare de tip NPN: nodul comun S0 (sau Si) este conectat la tensiunea de 24 V iar
un senzor de câmp comută la intrare o tensiune de 0 V;
În afară de cele 12 intrări digitale, pe partea frontală a carcasei FEC-ului se găseşte
un potenţiometru analogic care poate fi reglat cu ajutorul unei şurubelniţe, în tabelul nr. 1
sunt prezentate caracteristicile electrice ale FEC. Tabel nr. 1
DATE GENERALE
Dimensiuni (W x H x D) 130 x 80x 6 0 mm
Temperatura de funcţionare 0... 55°C
Temperatura de stocare -25 ... 70°C
Tensiune de lucru 100 ... 265 V ca.
Putere consumată 15 VA
Protecţie IP 20
Conexiuni de intrare/ieşire Terminale cu şurub
INTRĂRI DIGITALE
Număr total 12 (PNP sau NPN)
Intrări pentru numărare rapidă 2 (max. 4 kHz)
Tensiune de intrare / curent 24 V c. c. / 7 rnA
Tensiunea minimă pentru 1 'logic' 15 V c.c.
Tensiunea maximă pentru 0 'logic' 5 V c.c.
Constanta de timp a filtrului de zgomot pentru intrări. 5 ms
Izolaţie electrică Da (cuplare optică)
Indicarea stării intrării Cu LED-uri
IEŞIRI DIGITALE
Număr 8
Tip Contacte releu
Izolaţie electrică Da
Grupuri de izolaţie electrică 3 grupuri - 4 / 2 / 2 contacte
Tensiune maximă de comutaţie 250 V ca. /30 V c.c.
Curent maxim de comutaţie 2A
Număr de cicluri mecanice de comutaţie (fără curent) 20 milioane
Număr de cicluri pentru sarcină rezistivă / la curent de: 1.000.000/0,2 A
500.000/1A
300.000/2A
Număr de cicluri pentru sarcină inductivă / la curent de: 800.000/0,2 A
300.000/1A
100.000/2A
Timp de răspuns 10 ms
Indicarea stării ieşirii Cu LED-uri
10.2.2. Schema electrică
În figura 10.2 este prezentată schema electrică a unui automat programabil al firmei
FESTO. Intrările pot fi senzori de proximitate, limitatoare de cursă, butoane de
pornire-oprire. Ieşirile sunt bobine de relee, elemente de semnalizare (acustice, optice).
Intrările formează două grupuri de 8 respectiv 4 intrări. În interiorul automatului toate
intrările dintr-un grup sunt conectate la un nod comun: S0 pentru primele 8, S1 la ultimele 4.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -90-
Fig. 9 0 .2 Ieşirile automatului sunt în număr de 8. Ca şi la intrări, există grupuri de ieşiri care
sunt conectate la acelaşi nod, în interiorul FEC-ului. Astfel există 3 grupuri: primele 4 ieşiri
formează primul grup, următoarele 2 al doilea, iar ultimele 2 ieşiri reprezintă cel deal treilea
şi ultimul grup. Notaţia nodurilor: C0, C1 şi C2. În schema posturilor de lucru cele trei noduri
sunt alimentate din exterior cu 24 V c.c. La comanda de activare a unei ieşiri, releul acesteia
se închide, la borna ieşirii fiind disponibili 24 V.
Observaţii: Cele trei noduri C0, C1 şi C2 pot fi alimentate cu tensiuni diferite, funcţie
de nevoile de comandă ale utilizatorului. De exemplu: Co cu 12 V CC, C1 cu 110 V ca. iar
C2 cu 220 V ca..
Pentru protecţia la scurtcircuit a releelor de ieşire se pot monta siguranţe fuzibile între
sursele de tensiune şi bornele C0, C1 şi C2. Tot pentru protecţia releelor, la sarcini inductive
semnificative, se pot monta diode de drum liber în paralel cu fiecare releu. Măsurile de
siguranţă prezentate mai sus au rolul de a prelungi durata de viaţă a FEC-ului, dat fiind
faptul că releele sunt cele mai sensibile piese ce intră în componenţa acestuia.
Caracteristici hardware. Tabelul 10.2
Procesor AMD 186 20 MHz (compatibil Intel 80186)
Memoria de programe
compilate
256 kB x 16 biti, flash (> 100.000 cicluri citire
Memoria de stocare a
programelor sursă
32 kB în memoria flash
Memoria de lucru 256 k B x 16 biti, SRAM
Memoria de date 32 kB (date permanente 2 kB în memoria Flash)
Interfaţa de
comunicare pentru
programare
Comunicaţie serial a RS232, 3 fire, 9600 baud, izolaţie optică, conector RJ11
mini
Extensie de intrări / ieşiri Posibilitate de cuplare a maxim 2 FEC-uri prin cablu de extensie cu 4 fire,
comunicaţie serial asincronă, tehnologie TTL, conector tip RJ12, viteza de
comunicaţie maxim 115 kbaud.
Comenzi operaţionale întrerupător RUN / STOP
Indicator de stare LED cu 3 culori, cu semnificaţiile: Galben - funcţionare oprită, STOP Verde -
funcţionare normală, RUN Roşu - eroare în funcţionare, ERROR
Sistem de operare Runtime kernel FST-IPC / FEC
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -91-
Unitatea centrală a automatului programabil FEC este un microprocesor AM 186 care
funcţionează la 20 MHz. Microprocesorul conţine, printre altele, trei componente
importante:
■ unitatea aritmetica - logică (UAL) în care se execută toate instrucţiunile de logică
booleana şi operaţiile aritmetice;
■ un acumulator în care se depozitează rezultatul furnizat de UAL;
■ regiştri de lucru, care reprezintă o memorie locală la care microprocesorul are un
acces mai rapid decât la memoria obişnuită.
FEC-ul funcţionează cu două tipuri de memorie:
■ un modul de memorie nevolatilă "Flash" (ţine locul harddisk-ului obişnuit în
calculatoarele personale) cu rolul de a memora programele sursă, pe cele compilate, fişierele
cu sistemul de operare şi un număr de date importante ale aplicaţiei pentru cazul căderilor
accidentale de tensiune.
■ un modul de memorie RAM, este o memorie de lucru în care se păstrează variabile
şi alte date ce îşi schimbă frecvent conţinutul.
În tabelul 10.2 sunt prezentate datele tehnice ale automatului FEC. Pentru
programarea aplicaţiilor de automatizare se poate alege între două medii de programare:
■ mediul FST (Festo Software Tools) şi FEC (Front End Controler) este rulat ca
aplicaţie MS-DOS şi suportă limbajele de programare STL (Statement List) şi Ladder
Diagram (LDR), care sunt un standard în programarea automatelor programabile.
■ Mediul FEC DOS-SPC care oferă posibilitatea programării aplicaţiilor de
automatizare cu limbaje de nivel înalt (Pascal, C, Basic, etc)
10.3. Elemente de logică booleana
10.3.1. Noţiuni generale
Logica booleana este parte componentă a algebrei, ea se mai numeşte şi algebră
booleana, sau binară. Obiectul de studiu al logicii sunt propoziţiile şi compunerile lor.
Enunţul A se numeşte propoziţie dacă A exprimă un fapt. Propoziţiile în logica booleana pot
avea numai două valori: adevărat sau fals. în algebra booleana se defineşte mulţimea de
două elemente B2 = {0,1}, cu corespondenţa: fals = 0, adevărat = 1.
Observaţie: Referitor la logica automatelor programabile, se spune despre A că este
un semnal digital. Semnalele de intrare sau ieşire din AP reprezintă o tensiune sau un curent.
Domeniul de valori pe care le poate lua o tensiune de intrare în AP este continuu, de
exemplu: 0 ... 24 V. In interiorul AP-ului se decide ce valoare logică corespunde tensiunii de
intrare. Pentru FEC o tensiune mai mică de 5 V se consideră 0 logic (nu există semnal) iar o
tensiune mai mare de 15 V se consideră 1 logic (există semnal). Dacă tensiunea este între 5
şi 15 V semnalul îşi păstrează valoarea iniţială.
Situaţia în care valorile maxime de tensiune corespund lui "1" logic iar cele minime
lui "0" logic defineşte ceea ce se numeşte logică pozitivă. Situaţia în care valorile maxime
de tensiune corespund lui "0" logic iar cele minime lui "1" logic defineşte logica negativă,
în continuare vom lucra în logică pozitivă. Compunerea a două sau mai multe propoziţii
logice se numeşte funcţie logică şi rezultatul este 0 sau 1 (fals sau adevărat). Toate funcţiile
logice sunt formate cu ajutorul a trei operatori care formează mulţimea operatorilor algebrei
booleene, Mop = {NU, ŞI, SAU}.
10.3.2. Funcţii logice elementare. Funcţia NU(NOT).
Se aplică pentru un singur termen: propoziţie sau funcţie, căreia îi schimbă valoarea
de adevăr. Dacă variabila ̅ este adevărată, negaţia ei va fi falsă. Negaţia lui A se
simbolizează A . Funcţia logică este: fNu(A) = ̅ .
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -92-
Circuitul logic NU trebuie să nege semnalul aplicat la intrare, deci să-i schimbe
valoarea. În figura 10.3.a este prezentată tabela de adevăr, în figura 10.3.b schema electrică,
iar în figura 10.3.C simbolul.
Fig. 10.3. Aplicaţie în automatizări:
Se cere ca la apăsarea butonului STOP DE URGENŢĂ instalaţia să se oprească. Care este
condiţia de pornire ce ţine seama de funcţia NU logic? Se notează cu ES semnalul digital de
oprire de urgenta şi cu P semnalul de pornire. Instalaţia trebuie să pornească numai dacă ES
= 0 logic. Formularea condiţiei: Dacă ̅̅̅̅ = 1 atunci P, altfel ̅ .
Funcţia ŞI (AND)
Se aplică ca o relaţie între doi termeni, A şi B, rezultatul fiind adevărat dacă cei doi
termeni sunt adevăraţi. Circuitul logic SI trebuie să aibă o astfel de structură încât să
determine apariţia unei tensiuni de ieşire numai atunci când toate intrările au semnal de
comandă. Dacă cel puţin una din intrări nu are semnal, la ieşire se obţine semnal logic „0".
În figura 10.4.a este prezentată tabela de adevăr, în figura 10.4.b schema electrică, iar în
figura 10.4.C simbolul. A B X=A ˄ B
1 0 0
1 1 1
0 0 0
0 1 0
a
Fig.10.4
Aplicaţie în automatizări:
Se cere ca o instalaţie să se pornească doar dacă operatorul apasă simultan două
butoane, care la apăsare furnizează semnalele S1 şi S2. Formularea condiţiei: Dacă
S1•S2=1 atunci START, altfel START.
Funcţia SAU (OR)
Se aplică ca relaţie între doi termeni, A şi B, rezultatul fiind adevărat dacă cel puţin
unul din termeni este adevărat. Circuitul logic SAU trebuie să îndeplinească proprietatea ce
reiese din examinarea tabelului de adevăr (fig.10.5.a), să se obţină la ieşire semnalul de
valoarea „1", dacă cel puţin una dintre intrări are semnalul aplicat, şi respectiv, să nu existe
semnalul de ieşire (valoarea „0") dacă nici una din intrări nu are semnalul aplicat.
În figura 10.5.b este prezentată schema electrică, iar în figura 10.5.C simbolul. A B X=A V B
1 0 1
1 1 1
0 0 0
0 1 1
a
Fig.10.5
Aplicaţie în automatizări:
Se cere ca o instalaţie să se oprească dacă oricare din două sau mai multe grilaje de
protecţie se deschid accidental. Grilajele sunt prevăzute cu comutatoare care la închidere
furnizează semnalele S1 şi S2. Formularea condiţiei: Dacă S1+S2=l atunci STOP, altfel
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -93-
STOP.
Funcţiile compuse SAU-NU (NICI sau NOR) ŞI-NU (NUMAI sau NAND)
A B X=A V B X= ̅̅ ̅̅ ̅̅ ̅ 1 0 1 0
1 1 1 0
0 0 0 1
0 1 1 0
a
Fig. 10.6
În figura 10.6.a este prezentată tabela de adevăr, în figura 10.6.b schema electrică, iar
în figura 10.6.C simbolul pentru funcţia SAU-NU.
A B X=A ˄ B X= ̅̅ ̅̅ ̅̅ ̅ 1 0 0 1
1 1 1 0
0 0 0 1
0 1 0 1
a
Fig. 10.7
În figura 7.a este prezentată tabela de adevăr, în figura 7.b schema electrică, iar în
figura 7.c simbolul pentru funcţia SI-NU.
Funcţiile SAU-EXCLUSIV (XOR) şi COINCIDENŢĂ (NXOR)
Funcţia booleana SAU-EXCLUSIV este descrisă de: f = a b ; f = a • ̅ + ̅ • b .
Simbolul funcţiei este prezentat în figura 10.8.a. Funcţia booleana COINCIDENŢĂ
(NXOR) este descrisă de: f = a b ; f = a • b + ̅ ̅.
Simbolul funcţiei este prezentat în figura 10.8.b.
Fig. 10.8 10.3.3.Axiomele logicii booleene.
Fie X1, X2, X3 B2, elemente booleene.
a) Închiderea. Rezultatul funcţiilor elementare ŞI, SAU, NU sunt tot elemente
booleene.
X1 • X2 B2, X1 + X2 B2, ̅̅̅ B2 , ̅ B2
b) Comutativitatea. Rezultatul funcţiilor ŞI şi SAU nu depind de ordinea termenilor.
X1 •X2 =X2 X1 şi X1 + X2=X2+X1
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -94-
c) Asociativitatea. Pentru aceeaşi funcţie SI (sau SAU) nu contează ordinea de
evaluarea a mai multor temeni.
X1 +( X2+X3)= (X1 + X2)+X3 şi X1 • (X2 • X3)= (X2• X3) •X3
d) Distributivitatea. Cele două operaţii ŞI şi SAU sunt distributive una faţă de
cealaltă.
X1 + (X2 • X3)= (X1+X2) +(X1+X3)
X1•(X2 + X3)= (X1•X2) +(X1 •X3)
e) Elemente neutre.
Pentru funcţia ŞI valoarea booleana 1 logic este elementul neutru: X1 •1= X1 . Pentru
funcţia SAU valoarea booleana 0 logic este elementul neutru: X1+0= X1
f) Elementul invers. Elementul invers al unei variabile este valoarea acestuia negată.
Pentru funcţia ŞI: ̅̅̅ • x1 = 0; reflectă principiul contradicţiei, o afirmaţie nu poate fi în
acelaşi timp adevărată şi falsă.
Pentru funcţia SAU: ̅̅̅ + x1 = 1; reflectă principiul terţului exclus, o afirmaţie nu poate să
fie decât adevărată sau falsă, a treia posibilitate nu există.
10.3.4. Teoremele logicii boleene.
a)Teorema idempotenţei: X•X=X; X+X=X
b) Teorema dublei negaţii: ̿ = X
c) Teorema absorbţiei: X1 •(X1 + X2 )= X1 ; X1+(X1 • X2)= X1
d) Legea lui 0 şi 1: X1•0=0; X1+l = l
e) Teoremele lui de Morgan: ̅̅ ̅ • ̅̅ ̅ = ̅̅ ̅̅ ̅̅ ̅̅ ̅̅ ; ̅̅ ̅ + ̅̅ ̅= ̅̅ ̅̅ ̅̅ ̅̅ ̅;
Teoremele se pot demonstra cu ajutorul tabelelor de adevăr. Ele se folosesc pentru
simplificarea expresiilor logice complexe.
10.4. Reprezentarea informaţiei
10.4.1. Noţiuni generale
Informaţiile prelucrate prin sistemele de calcul sunt de diverse tipuri dar ele sunt
reprezentate la nivel elementar sub formă binară. O informaţie elementară corespunde deci
unei cifre binare (0 sau 1) numită bit. O informaţie mai complexă (un caracter, un număr
etc.) se exprimă printr-o mulţime de biţi, 8 biţi formează un octet (byte) iar 16 biţi formează
un cuvânt (word).
Codificarea unei informaţii constă în a stabili o corespondenţă între reprezentarea
externă a informaţiei (caracterul A sau numărul 25, de exemplu) şi reprezentarea sa internă,
care este o secvenţă de biţi. Avantajele reprezentării binare se referă în special la facilitatea
de realizare tehnică cu ajutorul elementelor bistabile (sisteme cu 2 stări de echilibru) precum
şi la simplitatea efectuării operaţiilor fundamentale sub forma unor circuite logice, utilizând
logica simbolică cu două stări (0, 1).
Informaţiile prelucrate în sistemele de calcul sunt de două tipuri: instrucţiuni şi date.
Instrucţiunile, scrise în limbaj maşină, reprezintă operaţiile efectuate în sistemul de calcul
şi ele sunt compuse din mai multe câmpuri:
■ codul operaţiei de efectuat;
■ operanzii implicaţi în operaţie.
Codul operaţiei trebuie să suporte o operaţie de decodificare (transformare inversă
codificării) pentru a se putea efectiv executa.
Datele sunt operanzii asupra cărora acţionează operaţiile (prelucrările), sau sunt
produse de către acestea. O adunare, de exemplu, se aplică la doi operanzi, furnizând un
rezultat care este suma acestora.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -95-
Se pot distinge datele numerice, rezultat al unei operaţii aritmetice, sau date nenumerice, de
exemplu simbolurile care constituie un text.
10.4.2. Date nenumerice
Datele nenumerice corespund caracterelor alfanumerice: A, B,Z, a, b, z, 0, 1,…,9 şi
caracterelor speciale: ?, !, ", $,;,... Codificarea se realizează pe baza unei tabele de
corespondenţă specifică fiecărui cod utilizat.
Cele mai cunoscute coduri sunt (tabelul nr. 10.3):
• BCD (Binary Coded Decimal) prin care un caracter este codificat pe 6 biţi;
• ASCII (American Standard Code for Information Interchange) (7 biţi);
• EBCDIC (Extended Binary Coded Decimal Internai Code) (8 biţi).
Tabel 10.3
Tabel de corespondenţă între diferite coduri
caracter BCD ASCII EBCDIC
0 000000 0110000 111 10000
1 000001 0110001 1 1 1 10001
2 0 0 0 1 0 0110010 1 1 1 10010
…
9
…
001001
…
0111001
…
1 1 1 1 1 0 0 1
A 010001 1000001 11000001
B 0 1 0 0 1 0 1000010 11000010
C 01001 1 100001 1 11000011
(6 biţi) (7 biţi) (8 biţi)
10.4.3. Datele numerice
Datele numerice sunt de următoarele tipuri:
a) numere întregi pozitive sau nule: 0; 1; 315...
b) numere întregi negative: -1; -155...
c) numere fracţionare: 3.1415; -0.5...
d) numere în notaţie ştiinţifică: 3,45• 104 ; 10
12...
Codificarea se realizează cu ajutorul unui algoritm de conversie asociat tipului de
dată corespunzător. Operaţiile aritmetice (adunare, scădere, înmulţire, împărţire) care se pot
aplica asupra acestor date se efectuează de regulă în aritmetica binară.
10.4.4. Sisteme de numeraţie
Un sistem de numeraţie face să-i corespundă unui număr N, un anumit simbolism
scris şi oral. într-un sistem de numeraţie cu baza p > 1, numerele 0, 1,2, p –1 sunt numite
cifre.
Orice număr întreg pozitiv poate fi reprezentat astfel:
N = anpn + an-1pn.1 + ... + a1 p1 + ao cu ai {0, 1, 2, p-1} şi an ≠ 0.
Se utilizează de asemenea notaţia echivalentă: N = anan.1 ...a1 ao.
Numerele scrise în sistemul de numeraţie cu baza 2 (binar) sunt adesea compuse
dintr-un mare număr de biţi, şi de aceea se preferă exprimarea acestora în sistemele octal (p
= 8) şi hexazecimal (p =16), deoarece conversia cu sistemul binar este foarte simplă.
10.4.5. Schimbări de bază
a) Binar în zecimal:
Conversia se realizează prin însumarea puterilor lui 2 corespunzătoare biţilor egali cu 1.
Exemplu: 101012= 24 + 2
2 + 2° = 16 + 4 + 1 = 2110
b) Zecimal în binar.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -96-
Algoritmul de conversia se efectuează prin împărţirea succesivă cu 2 a caturilor şi
reţinerea resturilor. Testul de oprire corespunde situaţiei catului nul. Numărul binar este
obţinut considerând resturile în ordinea inversă.
Exemplu: Conversia lui 26
Se obţine (de la dreapta la stânga):
c) hexazecimal în zecimal
Conversia se reduce la însumarea puterilor lui 16. Pentru că cifrele sistemului de
numeraţie hexazecimal sunt până la 15, cifrele de la 10 la 15 sau înlocuit cu litere după cum
urmează: 10=A, 11=B, 12=C, 13=D, 14=E, 15=F.
Exemplu: conversia lui C5A 16= 12 • 162+5• 16+10=316210
d) zecimal în hexazecimal
Conversia se efectuează prin împărţiri întregi succesive prin 16. Testul de oprire
corespunde situaţiei catului nul. Numărul hexazecimal este obţinut considerând resturile
obţinute de la ultimul către primul.
Exemplu: conversia lui 3162 :
Se obţine (de la dreapta la stânga) 316210=C5A16
10.4.6. Aritmetica în baza 2 Aritmetica în bază 2 se descrie mai jos cu ajutorul exemplelor
Adunarea. (1+1=10)2 (1 + 1=2)10
Baza 2 Baza 10
1 1 0 1 0 1 53 +
0 0 1 0 0 0 8=
1 l l 1 0 1 61
Scăderea
Baza 2 Baza 10
1 1 1 1 0 1 61 -
0 0 1 0 0 0 8
1 l 0 i 0 1 53
Înmulţirea. Înmulţirea cu 2 se face prin deplasarea tuturor biţilor spre stânga cu o
cifră. Exemple: 10•10=100, 101•10=1010
Baza 2 Baza 10
0 0 0 1 0 1 5 •
0 0 1 0 0 1 9=
0 0 0 1 0 1 5+
0 0 0 0 0 0+
0 0 0 0 0+
1 0 1 40
1 0 1 1 0 1 45
Împărţirea. împărţirea cu 2 se face prin deplasarea tuturor biţilor spre dreapta cu
o cifră.
Exemple: 100:10=10, 1100:10=110.
Dacă se împarte un număr oarecare iar împărţirea nu se efectuează exact, câtul se va
obține corect iar restul se pierde.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -97-
[12]10 [5]10
1 1 0 0 1 0 1 12:5
1 0 1 1 0 =2
0 0 1 0
0 0 0
Rest 1 0 Rest=2
10.4.7. Aritmetica în baza 16
Se observă că 4 biţi în baza 2 şi sunt echivalenţi cu o cifră din baza 16.
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B
0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011
c D E F
1100 1101 1110 1111
Adunarea
Exemple: 5+3=8; 8+3=B, A+5=F, B+5=10
Scăderea.
Exemple: F-3=C; 10-C=4
Baza 16 Baza 10
3 E 5 997 +
A 3 7 2615=
D 1 C 3612
Baza 16 Baza 10
D 1 C 3612-
A 3 7 2615=
3 E 5 997
Memoriile automatelor programabile şi ale calculatoarelor sunt împărţite în unităţi de
câte un octet (8 biţi). Citirea sau scrierea în memorie se execută pentru un număr întreg de
octeţi. Pentru a citi din memorie un bit, procesorul este nevoit să citească tot octetul din care
face parte bitul respectiv, după care selectează bitul de interes (semnificativ). Majoritatea
automatelor programabile oferă opţiunea de a lucra în bază 2 fie în bază 16.
10.5. Sisteme de calcul
10.5.1. Noţiuni generale
Un sistem de calcul (fig. 10.9) conţine în principal:
- blocurile de intrare/ieşire (10);
- memoria (memoria de date, memoria program);
- aritmetica/logică de calcul (CPU - microprocesorul).
Aceste dispozitive sunt interconectate printr-o serie de semnale şi anume:
- semnale de adresă: organizate într-o magistrală de adresare, pe care se transmite,
codificat binar, adresa locaţiei de memorie la care are loc accesul;
- semnale de date: grupate în magistrala de date - de lungime egală cu cea a
cuvântului procesat - pe care circulă codul binar al cuvântului din memorie adresat în
momentul respectiv;
- semnale de control: care formează magistrala de control - mai puţin omogenă decât
primele 2 grupări - reuneşte toate semnalele care determină tipul accesului la memorie:
citire, scriere, precum şi semnale cu rol de control în comunicaţia microprocesorului cu
dispozitivele periferice.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -98-
Fig. 10.9
Fig. 10.10 Unitatea de intrare acceptă informaţia codificată de la operatorii umani, de la
dispozitive electromagnetice, sau de la alte calculatoare conectate la ea prin linii de
comunicaţie digitale. Informaţia este stocată în memorie pentru a fi referită ulterior sau este
tratată imediat de către unitatea aritmetică şi logică realizând operaţia dorită. Paşii de
procesare sunt determinaţi de un program ce se află stocat în memorie. în final rezultatele
sunt trimise înapoi în lumea exterioară cu ajutorul unităţii de ieşire.
Unitatea de procesare a informaţiei CPU are cel mai important rol din acest sistem, şi
trebuie să îndeplinească funcţiile reprezentate în fig. 10.10.
Să considerăm un exemplu tipic de adunare a două numere ce se află în memoria principală.
Aceste numere sunt aduse în unitatea aritmetică unde va avea loc această operaţie după care
suma poate fi stocată în memorie.
10.5.2. Memoria operativă
Un microprocesor nu poate funcţiona decât dacă i se transmite pas cu pas succesiunea
de operaţii pe care trebuie să le execute.
Memoria operativă constituie spaţiul de lucru al microprocesorului. Aici sunt stocate
programele pentru a fi executate şi tot aici sunt stocate eventual rezultatele intermediare sau
finale.
Lucrul cu memoria operativă se desfăşoară astfel: fiecare locaţie de memorie are o
adresă proprie; conţinutul locaţiei (data) este accesată numai după ce microprocesorul
depune respectiva adresă pe magistrala de adrese. Datele vor apare pe magistrala de date, iar
semnalele de control activate la momentul respectiv dau sensul de transfer.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -99-
Între microprocesor şi periferice obişnuit se interpune un bloc de interfaţă compus din
circuite standard, specializate, denumite porturi, care preiau procedurile de lucru specifice
fiecărui tip de periferic.
Astfel, microprocesorul trebuie să asigure comunicaţia cu porturile interfeţelor. Un
port de intrare/ieşire este compus dintr-un registru împreună cu logica de control aferentă.
Comunicaţia cu porturile I/O are loc după aceleaşi principii ca şi lucrul cu memoria
operativă: fiecare port are o adresă la care poate fi accesat conţinutul său de către
microprocesor. Un cuvânt va fi transferat pe magistrala de date - spre/dinspre port - în
conformitate cu semnalele de control activate care determină transferul. De obicei, aceste
semnale sunt altele decât cele active la dialogul microprocesorului cu memoria.
Registrul este o unitate de memorie capabilă să memoreze un număr de biţi egal cu
dimensiunea (capacitatea) sa. Poate fi considerat ca fiind format dintr-un număr de bistabile,
procedurile de înscriere şi citire realizându-se simultan la nivel fizic pentru toate bistabilele
componente.
Memoria în ansamblul ei poate fi privită ca o alăturare de regiştri, fiecare registru
având o adresă proprie.
În funcţie de tipul de informaţie pe care o conţine, memoria poate fi clasificată în:
a) Memoria program
Aici se memorează succesiunea de instrucţiuni corespunzătoare aplicaţiei date; este o
memorie care poate fi numai citită de microprocesor pentru că trebuie să păstreze informaţii
necesare tot timpul cât durează aplicaţia respectivă, fără a fi alterate fără voie.
Se realizează cu dispozitive integrate de tip ROM (Read Only Memory) şi PROM
(Programable ROM), EPROM.
b) Memorie de date
Necesită facilitaţi de înscriere şi citire a informaţiei fără ca aceasta să fie păstrată,
permanent, deci în ea se reţin variabilele programului, este o memorie de tip volatil; se
realizează cu dispozitive integrate de tip RAM (Random Acces Memory), SRAM (Static
RAM), SDRAM.
Din punct de vedere conceptual, împărţirea în memorie program şi memorie de date
nu este necesară. Din considerente practice, este util să existe o memorie nucleu care să
păstreze programele necesare funcţionării corecte a sistemului şi al cărui conţinut să nu se
piardă odată cu dispariţia tensiunii de alimentare.
10.5.3. Structura de bază a unui microprocesor
Microprocesoarele nu sunt altceva decât unităţi centrale de calculator (CPU - Central
Processing Unit) încorporate într-o singură capsulă de circuit integrat (fig. 10.11). Ele vor
citi instrucţiunile unui program dintr-un bloc de memorie, le vor decodifica şi vor executa
comenzile formulate în însuşi codul instrucţiunii.
În continuare se va completa pe rând blocul funcţional gol al microprocesorului.
Pentru a citi din blocul de memorie externă codul instrucţiunii ce urmează a fi executată,
microprocesorul va trebui să genereze o adresă pe care o va pune la dispoziţia memoriei,
până când din celula selectată pe baza acestei adrese va apare data cerută. Pentru a putea
"menţine" starea liniilor de adresă pe durata întregii operaţii de citire, microprocesorul va
trebui să posede un element memorator intermediar, pe care-l vom numi registrul tampon
de adrese AB (Address Buffer).
Informţia codificată, citită din memorie o vom depune temporar, de asemenea într-un
registru intermediar, numit registru tampon de date DB (Data Buffer).
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -100-
Liniile electrice pe care se va genera cuvântul binar de adrese le vom numi magistrale de
adrese ABUS (Address Bus), iar pe cele dedicate datelor citite/scrise în memorie,
magistrala de date DBUS (Data Bus). Completând modelul iniţial gol, cu aceste elemente,
obţinem structura din figura 10.12.
Fig. 10.11 Fig. 10.12
Fig. 100.13 Să presupunem că instrucţiunea recent citită din memorie şi depusă temporar în
registrul de date are următoarea semnificaţie:
„ Citeşte conţinutul celulei de memorie a cărei adresă este cu 5 mai mare decât adresa
curentă (cea din AB), adăugând la aceasta valoare 8 şi rescrie rezultatul în aceeaşi celulă de
memorie."
Pentru a efectua aceasta instrucţiune microprocesorul are nevoie de o unitate
aritmetică. Cu ajutorul acesteia se va putea calcula noua adresă de memorie şi se va putea
efectua adunarea cerută. După cum am amintit deja, în aritmetica binară operaţiile
aritmetice pot fi descrise cu ajutorul unor funcţii logice. Este normal ca aceste circuite să fie
utilizate şi pentru efectuarea unor operaţii logice propriu-zise. De aici rezultă şi numele
utilizat: unitate aritmetică/logică ALU (Arithmetic Logic Unit).
Pentru a putea executa cele formulate în enunţul comenzii, microprocesorul va trebui
sa fie dotat şi cu o unitate de comandă. Ea este aceea care va diseca problema, "spargând-o"
în paşi elementari şi va programa execuţia secvenţială în timp a tuturor manevrelor necesare
pentru a duce la bun sfârşit misiunea ce i-a fost încredinţată: generează semnalele de
comandă pentru întregul sistem, dirijează fluxul de date, corelează viteza de lucru a unităţii
centrale cu timpul de acces al memoriei etc. Unitatea de comandă poartă diverse nume
dintre care cel mai utilizat este CC - Command Circuit. Activitatea unităţii de comandă
este pilotată de un semnal de ceas, având frecvenţa de ordinul MHz, GHz.
Semnalele electrice prin care microprocesorul va da comenzi de execuţie către
memorie şi celelalte componente din sistem, le vom numi semnale de comandă. Semnalele
prin care el culege informaţii privind starea diverselor componente din sistem, le vom numi
semnale de stare. Introducând elementele nou definite în modelul considerat obţinem
structura din figura 10.13.
Dacă următoarea instrucţiune va folosi rezultatul instrucţiunii precedente pentru a
efectua o nouă operaţie aritmetică, atunci valoarea calculată în prealabil trebuie citită din
nou din memorie. Acest acces suplimentar la memorie poate fi economisit, dacă în interiorul
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -101-
micropocesorului vom prevedea câteva elemente de memorare în care să se poată
înmagazina temporar date sau adrese de memorie.
Aceste elemente de memorie ale microprocesorului le vom numi regiştri. Unii din
aceşti regiştri vor fi folosiţi în scopuri dedicate, cum ar fi urmărirea execuţiei secvenţiale a
instrucţiunilor din memorie. Registrul tampon de adrese AB nu poate fi folosit în acest scop,
fiindcă aşa cum s-a văzut în exemplele prezentate, conţinutul lui va trebui să se modifice,
eventual de mai multe ori pe parcursul execuţiei unei instrucţiuni (cazul în care instrucţiunea
în curs trebuie să efectueze accese la memorie, pentru a citi sau a scrie date în ea). Este deci
nevoie de un registru în care să se poată genera şi păstra nealterată adresa de memorie a
următoarei instrucţiuni de executat. Folosind acest registru, microprocesorul va putea
continua - după terminarea instrucţiunii în curs - execuţia secvenţei de instrucţiuni
prevăzute, care astfel se constituie într-un program.
Numele acestui registru special este contor de program PC (Program Counter).
într-un alt registru special vom putea păstra informaţii referitoare la natura rezultatului unei
operaţii aritmetice: număr negativ sau pozitiv (eventual egal cu zero), număr par sau impar
etc. în acest registru, fiecărui atribut considerat i se va rezervă un bit. Vom nunii aceşti biţi,
biţi de condiţie, iar registrul îl vom numi registrul indicatorilor de condiţiile F (Flag -
steguleţ, fanion). Avem nevoie de acest registru pentru a putea defini instrucţiuni de salt
condiţionat.
Să ne imaginam următoarea instrucţiune: "Dacă rezultatul operaţiei precedente este
un număr negativ, atunci continuă execuţia programului cu instrucţiunea locală la adresa de
memorie următoare (valoarea actuală a contorului de program, PC): dacă numărul este
pozitiv, continuă execuţia la adresa egală cu valoarea conţinută în primul registru de uz
general". Această instrucţiune va verifica valoarea „indicatorului de semn" şi va ramifica
execuţia programului în funcţie de valoarea acestui bit.
Prin introducerea şi a regiştrilor în schema bloc, putem considera încheiată definirea
principalelor structuri funcţionale ale microprocesorului.
Pentru efectuarea transferurilor interne de date, microprocesorul va fi prevăzut şi cu o
magistrală internă de date, magistrală a cărei "lăţime" (număr de linii distincte) depinde de
tipul microprocesorului în cauză.
Privind din exterior, la terminalele microprocesorului regăsim semnalele sale de
comunicaţie cu sistemul constituit în jurul lui: magistrala de adrese, magistrala de date şi
magistrala de comenzi. La magistralele de date şi de comenzi pot fi cuplate circuite de
intrare/ieşire (I/O) care stabilesc legătura cu lumea externă: interfaţa om-maşină şi accesul
la memorii de masă, nevolatile. Dacă completăm schema bloc cu dispozitivele de
intrare/ieşire, obţinem schema bloc a microprocesorului (fig. 10.14)
Ideea de magistrală unică "plimbată" la toate elementele funcţionale din sistem -
inclusiv la cele de intrare/ieşire - este o caracteristică constructivă de bază a
microcalculatoarelor. Amintim aici, că unităţile de calcul mai performante efectuează
operaţiile de intrare/ieşire prin aşa numitele canale de I/O a căror complexitate, poate depăşi
uneori complexitatea unui microcalculator. Ele sunt capabile să efectueze transferul de date
între calculator şi mediul extern în mod independent, fără ca prin aceasta să se perturbe
câtuşi de puţin derularea unui program de către unitatea centrală. "Lungimea" (numărul de
bit a regiştrilor interni ai microprocesorului) se corelează de obicei cu "lăţimea" (numărul de
linii) ale magistralei de date. Aceasta este măsura "numărului de biţi" ai unui microprocesor.
Microprocesoarele cu structură fixă sunt de obicei de 8, 16 sau 32 bit. Registrul de adresă,
respectiv "lăţimea" magistralei de adrese defineşte spaţiul de memorie adresabil direct de
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -102-
către microprocesor. O magistrală de adrese de 16 bit permite adresarea a 2I6
=65536 celule
de memorie distincte, iar 20 de linii de adresă ne conduc în lumea megaocteţilor: 220
=
1.048.576 celule adresabile.
Fig. 10.14 10.6. Programarea automatelor programabile de tip FESTO în limbajul
"statement list' (stl).
10.6.1. Introducere.
La programarea în limbajul STL, programele sunt realizate prin scrierea de
instrucţiuni în modul text. Ca orice limbaj de programare în mod text, limbajul STL
foloseşte un set de cuvinte cheie. Ordinea de scriere a instrucţiunilor şi tipul acestora
determină structura programului şi modul de funcţionare al programului.
Trebuie menţionat că limbajele STL implementate de alte firme respectă aceeaşi
logică a programelor chiar dacă folosesc alte cuvinte cheie.Subiectele dezvoltate în acest
capitol sunt: operanzi şi operatori STL, structura programelor STL, instrucţiuni STL,
temporizatoare, numărătoare, module de programare.
10.6.2. Operanzi STL.
Operanzii sunt identificatori ai sistemului (intrări, ieşiri, temporizatoare,
numărătoare, etc) şi reprezintă numele acestor resurse. în cadrul unui program utilizarea
acestor operanzi este singurul mod de accesare a resurselor pe care le reprezintă, în funcţie
de dimensiunea lor, exista doua tipuri de operanzi:
■ operanzi de un singur bit (SBO - single bit operands);
■ operanzi de mai mulţi biţi (MBO - multibit operands) - în general 16 biţi care
formează un cuvânt (word).
Operanzii de un bit pot fi evaluaţi ca adevăraţi sau falşi (1 sau 0 logic). De asemenea,
ei pot fi modificaţi din 0 logic în 1 logic sau invers. Evaluarea şi modificarea operanzilor de
un bit se realizează cu ajutorul câtorva instrucţiuni specifice ce vor fi prezentate în acest
capitol. în timpul interogării şi modificării operanzilor de un bit, aceştia se încarcă într-un
registru special de un bit al procesorului, numit: Single Bit Accumulator (SBA).
Operanzii multibit sunt acele resurse care se pot accesa într-un octet (8 biţi) sau
cuvânt (word, 16 biţi) şi care reprezintă numere întregi. Ei pot lua valori în domeniile:
■ 0....255, pentru un octet (8 biţi);
■ 0.. ..65535, pentru un cuvânt (16 biţi) reprezentat ca număr întreg fără semn;
■ -32767...32767, pentru un cuvânt (16 biţi) reprezentat ca întreg cu semn.
Valoarea operanzilor MBO poate fi testată prin comparare (<, >, =, etc) cu valori constante
sau cu alţi operanzi multibit. Instrucţiuni STL permit modificarea conţinutului unui operand
MBO prin:
■ scrierea în aceştia a unor valori constante sau a valorilor altor operanzi MBO;
■ incrementarea (adunarea cu o unitate a valorii operandului);
■ decrementarea (scăderea cu o unitate a valorii sale);
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -103-
■ manipulare a valorii MBO prin intermediul operatorilor multibit aritmetici sau a
celor logici.
În momentul modificării, operanzii MBO sunt încărcaţi într-un registru special al
procesorului numit: MultiBit Accumulator (MBA).
În tabelul 10.4 sunt redaţi operanzii de 1 bit, iar în tabelul 10.5 sunt prezentaţi
operanzii multibit.
Tabel 10.4 Operand Forma
STL
Sintaxa: n şi m
reprezintă
numere oarecare
Parte a sentinţei în care
poate fi folosită:
C* - condiţională; E* -
executivă.
Intrare
(Input, Eingang)
I In.m C
Ieşire
(Output, Ausgang)
O On.m C
E
Flag sau bit de memorie (Flag,
Merker)
F Fn.m C
E
Numărător (Counter) C Cn C
E
Temporizator (Timer) T Tn C
E
Program (Program) P Pn C
E
Tabel 10.5 Operand Forma STL Sintaxa: n reprezintă un
număr oarecare.
Parte a sentinţei în care
poate fi folosită:
C* - condiţională;
E* - executivă.
Cuvânt de intrare IW Iwn C
Cuvânt de ieşire OW Own C
E
Cuvânt de memorie FW FWn C
E
Cuvântul (valoarea)
unui numărător
CW Cwn C
E
Cuvântul prestabilit
al unui numărător
CP CPn C
E
Cuvântul (valoarea)
unui temporizator
TW TWn C
E
Cuvântul prestabilit
al unui temporizator
TP TPn C
E
Unitate funcţională FU FUn C
E
Registru R Rn C
E
Operanzii sunt accesibili din orice program al proiectului curent. în lista de alocare, se
pot da nume simbolice tuturor operanzilor SBO sau MBO. Lista de alocare se poate alcătui
şi pe parcursul editării programului.
10.6.3. Operatori de un bit şi multibit în limbajul STL.
Se numesc operatori acele simboluri care apar pe lângă operanzi, modificând sau
folosind valoarea numerică sau logică a acestora. De exemplu simbolul '+' este operatorul de
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -104-
adunare şi se aplică între doi operanzi multibit, rezultatul fiind suma celor doi operanzi.
Exista operatori care se aplică operanzilor de un singur bit şi operatori care se aplica
operanzilor multibit. în tabelul 10.6 sunt prezentaţi toţi operatorii ce pot fi utilizaţi în
construcţia programelor STL. În coloana "Observaţii" se specifică dacă operatorii sunt
aplicabili la operanzi de un bit (SBO) sau multibit (MBO). Tabel 10.6
Simbol Utilizare Observaţii
N Not - negaţie SBO
V Valoare zecimală; folosit la introducerea valorilor constante de către utilizator MBO
V$ Valoare hexazecimală; folosit la introducerea valorilor constante de către utilizator MBO
V% Valoare binară; folosit la introducerea valorilor constante de către utilizator. MBO
+ Adunarea a doi operanzi MBO
- Scăderea a doi operanzi MBO
* înmulţirea a doi operanzi MBO
/ împărţirea a doi operanzi MBO
< Compararea a doi operanzi... mai mic decât MBO
> Compararea a doi operanzi ... mai mare decât MBO
= Compararea a doi operanzi... egal cu MBO
<> Compararea a doi operanzi... diferit de MBO
<= Compararea a doi operanzi... mai mic sau egal ca MBO
>= Compararea a doi operanzi... mai mare sau egal ca MBO
( … ) Parantezele sunt folosite pentru stabilirea priorităţilor de evaluare în expresii complexe SBO,MBO
10.6.4. Structura unui program STL.
Pentru scrierea unui program în limbajul STL se poate alege între trei structuri
posibile:
1) program cu paşi (STEP program);
2) program paralel;
3) program executiv.
Primul tip de program este cel mai general exemplu. Următoarele două sunt cazuri
particulare obţinute prin simplificarea celui dintâi.
Program cu paşi
Un program cu paşi poate conţine până la 255 de paşi. Paşii programului sunt
delimitaţi de instrucţiunea STEP, urmată (opţional) de un nume sau un număr dat de
utilizator. Următorul pas începe la următoarea instrucţiune STEP. Numărul sau numele
pasului este folosit pentru claritatea programului şi pentru instrucţiuni de salt la pasul de
interes din oricare parte a programului. Instrucţiunea de salt se va studia în paragraful
următor. Un pas al programului cuprinde una sau mai multe sentinţe. O sentinţă este
definită prin instrucţiunile IF-THEN-OTHRW.
O sentinţă completă conţine:
■ o condiţie formată din cuvântul cheie IF ... urmat de o expresie logică simplă sau
complexă care se va evalua ca fiind adevărată sau falsă. în expresia logică pot apărea
operanzi SBO, operatori de comparaţie cu operanzi MBO, alte instrucţiuni.
■ o parte executivă formată din cuvântul cheie THEN ... urmat de un set de
instrucţiuni care se vor executa numai în cazul în care condiţia este adevărată;
■ o parte executivă alternativă formată din cuvântul cheie OTHRW . .. urmat de un
set de instrucţiuni care se vor executa dacă expresia logică din partea condiţională IF este
falsă. Instrucţiunea OTHRW poate să lipsească.
Toate instrucţiunile din partea executivă, THEN, se execută numai dacă expresia
logică care urmează după cuvântul cheie IF, este adevărată. Partea executivă cuprinde toate
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -105-
instrucţiunile care urmează după cuvântul cheie THEN şi până la întâlnirea unei unuia din
cuvintele cheie IF, STEP sau OTHRW.
În figura 10.15 este prezentată schema logică a instrucţiunii IF-THEN-OTHRW,
dacă condiţia este adevărată atunci se execută secvenţa Si, iar dacă condiţia este falsă atunci
se execută secvenţa S2.
Exemplu de program cu paşi.
Programul P0
STEP 1 (pasul de iniţializare) IF N dacă nu există nici o comandă
THEN SET PI atunci se execută programul 1
LOAD V0 încarcă valoarea 0
TO OW0 în toate ieşirile resetate
LOAD VI000 încarcă valoarea 1000=10sec
TO TP2 în temporizatorul TI
LOAD V100 încarcă valoarea 100= 1 sec
TO TP2 în temporiztorul T2
RESET FO.O în flagul FO.O se forţează valoarea 0=STOP necesară pentru butonul
de START
IF (OW0=V0) AND N 10.0 dacă la ieşiri şi la cele două intrări avem valoarea 0 ANDNI0.1
THEN NOP atunci nu se face nici o acţiune (acţionarea porneşte numai dacă se apasă
butonul START) Fig. 10.15
STEP 2
IF 10.0 OR FO.O dacă se activează intrarea 10.0 (butonul START), sau flagul THEN
SET OO.O atunci se activează ieşirea OO.O (se transmite 24V la releul R1) şi porneşte
motorul M1
SET TI se activează temporizatorul TI
În prima sentinţă din cadrul unui pas (imediat după STEP) se poate omite partea
condiţională şi se poate începe direct cu o instrucţiune THEN, aceasta fiind o sentinţă
incompletă. Instrucţiunile din aceasta parte a programului şi până la întâlnirea unuia din
cuvintele cheie IF şi STEP, se vor executa întotdeauna.
Un program STEP este executat pas cu pas. Programul va trece la pasul următor
numai dacă, la ultima sentinţă a pasului curent, se execută:
■ fie instrucţiunile care urmează după THEN (condiţia este adevărată);
■ fie pe cele care urmează după OTHRW, dacă există (condiţia este falsă). Dacă nu
există partea OTHRW şi condiţia este falsă atunci programul reia instrucţiunile pasului
curent (se execută pasul de la început). în acest fel se „aşteaptă" îndeplinirea ultimei condiţii
pentru trecerea la pasul următor.
De reţinut: în ultimă sentinţă IF ... THEN a pasului curent, se stabileşte dacă
programul trece la pasul următor sau reia instrucţiunile pasului curent.
Program paralel. Un astfel de program consta doar în una sau mai multe sentinţe,
într-un astfel de program nu există paşi. în fapt, tot programul este echivalent cu un pas
dintr-un program STEP. Prima sentinţa a acestui program poate fi una incompletă (începe
direct cu THEN). Toate celelalte sentinţe trebuie sa fie complete. Un program paralel este
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -106-
rulat ciclic (în continuu) până când acesta este dezactivat (oprit) prin comanda RESET Pn (n
este numărul programului). Comanda de dezactivare se poate da din oricare alt program sau
chiar din programul Pn. Ultima variantă cuprinde şi cazul în care se doreşte ca programul
paralel să se execute o singură dată. în acest caz trebuie ca în ultima instrucţiune să existe o
comandă RESET Pn.
Exemplu de program paralel, numele programului este P1.
THEN RESET FO.O forţează în 0 logic în flagul FO.O
IF N 10.1 dacă nu există semnal la intrarea 10.1
THEN SET OO.O atunci transmite semnal la ieşirea OO.O.
IF 10.2 dacă există semnal la intrarea 10.2
THEN SET O0.1 atunci transmite semnala ieşirea 00.1
OTHRW SET FO.O altfel forţează în 1 logic în flagul FO.O
Un program paralel nu conţine cuvântul cheie STEP.
Program executiv. Un astfel de program este echivalent cu o sentinţă incompletă
dintr-un program paralel. Diferenţa consistă în faptul ca nu există o introducere cu cuvântul
cheie THEN. Instrucţiunile dintr-un program executiv se execută în totalitate deoarece nu
există o clauză condiţională. Dacă se va introduce o clauză IF în interiorul programului va
rezulta o eroare de sintaxă la compilarea programului. Exemplul următor este un program
executiv.
SET FO.O setează flagul F0. 0
RESET Ol .0 nu transmite semnalul la ieşirea 01.0
LOAD V50 încarcă valoarea 50
TO FW7 în cuvântul memoriei F7;
Observaţie. Un program executiv nu conţine cuvintele cheie STEP, IF şi THEN.
10.6.5. Instrucţiunile limbajului de programare STL (tabelul nr.10.7). Tabel 10.7
Instrucţiune Semnificaţie
1 AND Executa funcţia SI logic între doi operanzi (de un bit sau multibit)
2 BID Converteşte conţinutul acumulatorului multibit din cod binar în cod BCD
3 CFMn începe execuţia sau iniţializează un modul funcţional (rutina de sistem standard)
4 CMPn începe execuţia unui modul de program (subrutină sau funcţie de bibliotecă)
5 CPL Complementul lui 2 al acumulatorului multibit (echivalent cu o înmulţire cu -1)
6 DEC Decrementează un operand sau acumulatorul multibit
7 DEB Converteşte conţinutul acumulatorului multibit din cod BCD în cod binar
8 EXOR Executa funcţia logică SAU Exclusiv între doi operanzi (de un bit sau multibit)
9 IF Cuvânt cheie ce marchează începutul părţii condiţionale a unei sentinţe
10 INC Incrementează un operand sau acumulatorul multibit
11 INV Produce complementul faţă de 1 al acumulatorului multibit
12 JMP TO
xx
Execută un salt la pasul cu numele (sau numărul): xx
13 LOAD xx încarcă operandul xx de un singur bit sau multibit în acumulatorul de un singur bit sau
multibit
14 NOP Instrucţiune specială, întotdeauna adevărată în partea condiţională. Este
utilizată şi în partea executivă a unei sentinţe unde execuţia ei înseamnă: „nu face nimic!"
15 OR Execută funcţia logica SAU între doi operanzi (de un bit sau multibit)
16 OTHRW Oferă posibilitatea de a continua un program dacă partea condiţională a unei instrucţiuni nu
este adevărată.
17 PSE Program Section End. Reia programul sau pasul de la prima instrucţiune. Aceasta
instrucţiune nu este utilizabilă pentru FEC.
18 RESET Schimbă valoarea unui operand de un bit. Valoarea finală este totdeauna 0 logic.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -107-
19 ROL Roteşte la stânga cu o poziţie toţi biţii conţinuţi de acumulatorul multibit. Bitul cel mai
semnificativ (MSB) trece în cel mai puţin semnificativ (LSB)
20 ROR Roteşte la dreapta cu o poziţie toţi biţii conţinuţi de acumulatorul multibit. Bitul cel mai
puţin semnificativ (LSB) trece în cel mai semnificativ (MSB)
21 SET Schimbă valoarea unui operand de un bit. Valoarea finală este totdeauna 1 logic.
22 SHIFT Execută o interschimbare între un operand de un singur bit şi acumulatorul de un singur bit
(SBA)
23 SHL Translatează la stânga cu o poziţie toţi biţii conţinuţi de acumulatorul multibit. Bitul cel mai
semnificativ (MSB) este pierdut iar cel mai puţin semnificativ (LSB) este resetat la 0 logic
24 SHR Translatează la dreapta cu o poziţie toţi biţii conţinuţi de acumulatorul multibit. Bitul cel
mai puţin semnificativ (LSB) este pierdut iar cel mai semnificativ (MSB) este resetat la 0
logic
25 SWAP Schimbă între ei octeţii superior şi inferior ai acumulatorului multibit (MBA)
26 TO Utilizată împreună cu instrucţiunea LOAD pentru a specifica un operand destinaţie
27 THEN Indică începutul părţii executive a unei instrucţiuni
28 WITH Utilizat pentru a furniza parametrii modulelor CFM sau CMF (în cazurile în care acestea cer
parametri)
Exemple de utilizarea instrucţiunilor mai importante.
• Instrucţiunile SET şi RESET sunt comenzi date pentru activare respectiv
dezactivare operanzilor SBO. În tabelul 10.8 sunt explicate efectele comenzilor asupra
operanzilor de un bit.
Tabel 10.8 Operand Sintaxa Efect
Ieşire SET O0.2 Activează ieşirea 0.2
RESET O0.2 Dezactivează ieşirea O0.2
Flag SET FI. 1 Forţează starea memoriei F 1.1 în 1 logic
RESETF1.1 Forţează starea memoriei Fl.l în 0 logic
Counter SETC2 1) CW2 este încărcat cu valoarea 0
2) Bitul C2 este activat (devine 1 logic)
RESET C2 1) Bitul C2 este dezactivat (devine 0 logic)
2) CW2 rămâne nesehimbat
Timer SETT5 1) Valoarea TP este încărcata în TW
2) Bitul T5 este activat (devine 1 logic)
RESET T5 Bitul T5 este dezactivat (devine 0 logic)
Program SET PI Programul PI este activat şi rulează de la început
RESET PI Programul PI este dezactivat şi nu se mai execută
• Instrucţiunea LOAD ... TO ... este foarte des folosită în lucrul cu operanzi multibit.
Scopul instrucţiunii este de a permite efectuarea de operaţii logice sau matematice, ea se
aplică atât operanzilor de un bit, cât şi celor multibit. Dacă se aplică unui operand SBO,
valoarea logică a acestuia se va copia în acumulatorul de un bit SBA, iar aplicată unui
operand multibit, are ca efect încărcarea valorii operandului respectiv în acumulatorul
multibit MBA. Partea LOAD ... sursa, încarcă în acumulator SBA sau MBA operandul
sursă. Partea TO ... destinaţie, descarcă valoarea din acumulator în operandul destinaţie.
între operaţiile de încărcare şi descărcare se pot executa diverse alte operaţii asupra
conţinutului acumulatorului.
Exemple pentru operanzii de un bit SBO
1) LOAD II.0; 'încarcă în SBA starea logică a intrării II.0
TO 0l .0; 'copiază această stare la ieşirea 0l .0
2) LOAD II .0; 'încarcă în SBA starea logică a intrării II .0
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -108-
AND N II. 1; 'operaţie logică între SBA şi II.0 negat. Rezultatul se înregistrează în
SBA.
TO 00.1; 'copiază SBA la ieşirea 01.0
Exemplele de mai sus se pot înlocui cu instrucţiunile de mai jos, care sunt mai uzuale:
1) IF II.0 'dacă intrarea II.0 este activată
THEN SET 01.0 'atunci setează (activează) ieşirea 01.0 OTHRW
RESET 0l .0 'altfel resetează (dezactiveză) ieşirea 01.0
2) IF II .0 'dacă intrarea II .0 este activată
AND N 11.1 'şi intrarea 11.1 este dezactivată
THEN SET 01.0 'atunci setează (activează) ieşirea 01.0
OTHRW RESET 01.0 'altfel resetează (dezactiveză) ieşirea Ol .0
Exemple pentru operanzii multibit MBO
1) LOAD VI00 'încarcă în acumulator valoarea 100
TO TP 1 'copiază valoarea 100 în temporizatorul 1
TO R2 'copiază aceeaşi valoare 100 în registrul 2.
2) LOAD IW1 'încarcă în acumulator conţinutul cuvântului de intrare IW1
AND V$0F 'execută funcţia SI multibit cu valoarea hexazecimală OF
TO OW0 'copiază rezultatul în cuvântul de ieşire OW0
În exemplul 2 s-au păstrat numai intrările din primii 4 biţi ai cuvântului de intrare
IW1. Procedeul se numeşte 'mascare'. Masca este valoarea hexazecimală OF care în binar
se scrie 00001111. După operaţia logică SI, pot fi diferiţi de zero numai primii 4 biţi. 3)Dacă
un automat programabil are 4 cuvinte de ieşire de 16 biţi fiecare: OW0, OW1, OW2, OW3,
resetarea tuturor ieşirilor prin metode uzuale (RESET OW0.I, RESET OW0.2, .,. OW4.15)
ar necesita 64 de linii de cod STL. Utilizând instrucţiunea LOAD această operaţie se poate
face în 5 linii de cod, conform exemplului de mai jos.
LOAD V0
TO OW0
TO OW1
TO OW2
TO OW3
Dintre instrucţiunile care, de regulă, se folosesc după LOAD ... , se amintesc: SHL,
SHR, ROL, ROR, SWAP, AND, OR, EXOR, etc.
• Instrucţiunea JMP TO ... este o instrucţiune de salt la o anumită linie din program.
Exemplu.
STEP 2
IF 10.0 'Dacă se activează intrarea 10.0
THEN SET 00.0 'Atunci setează ieşirea 00.0
RESET 00.1 'resetează ieşirea 00.1
…………………………………………………………………
STEP 5
IF 10.2 'Dacă intrarea 10.2 este activată
THEN RESET 00.0 'atunci resetează ieşirea 00.0
SET 00.1 'setează ieşirea 00.1
JMP TO 2 'programul revine la pasul 2
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -109-
Următorul exemplu de utilizare a instrucţiunii JMP TO... ilustrează situaţia în care
un operator poate selecta o opţiune din 3 posibilităţi.
STEP 4
IF I1.1 'Dacă intrarea 1.1 este singura activă
AND N I1.2
AND N I1.3
THEN JMP TO 10 'execută salt la pasul 10
IF N I1.1
AND I1.2 'Dacă intrarea 1.2 este singura activă
AND N I1.3
THEN JMP TO 20 'execută salt la pasul 20 IF N II.1
AND N I1.2
AND I1.3 'Dacă intrarea 1.3 este singura activă
THEN JMP TO 30 'execută salt la pasul 30
• Instrucţiunea NOP înseamnă "nici o operaţie" (NO Operation). Consecinţele
utilizării acestei instrucţiuni depind de locul unde este utilizată într-o sentinţă. Instrucţiunea
NOP pusă în partea condiţională va fi întotdeauna adevărată (1 logic) şi deci instrucţiunile
din partea executivă se vor executa.
Exemplu.
STEP 4
IF NOP 'întotdeauna adevărat (1 logic)
THEN SET T2 'atunci setează temporizatorul T2
RESET Fl.l 'resetează bitul 1 al flag-ului FWI
Dacă un pas al unui program conţine mai multe sentinţe care trebuie să fie prelucrate
continuu, instrucţiunea NOP poate fi utilizată pentru controlul cursului execuţiei
programului.
Exemplu.
STEP 10
IF I0.2 'Dacă intrarea 10.2 este activată
THEN SET TI 'atunci setează temporizatorul 1
IF I0.3 'Dacă intrarea 10.3 este activată
THEN SET 00.2 'atunci setează ieşirea 00.2
OTHRW RESET 00.2 'altfel resetează ieşirea 00.2
IF TI 'Dacă temporizatorul 1 este setat
AND 00.2 'şi ieşirea 00.2 setată
THEN INC CI 'incrementează contorul 1
IF NOP 'întotdeauna
THEN JMP TO 10 'sari la începutul pasului 10
Instrucţiunea NOP folosită în partea executivă a unei sentinţe este echivalentă cu...
"nu face nimic". Acest lucru este util în cazurile când programul trebuie să aştepte
îndeplinirea unui set de condiţii înainte de a se merge mai departe.
Exemplu.
STEP 6
IF 10.3 'Dacă intrarea 10.3 este activă
AND T3 'şi temporizatorul 3 merge
AND N C2 'şi numărătorul 2 a terminat de numărat
THEN NOP 'atunci condiţiile de mai sus sunt satisfăcute şi se
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -110-
poate merge mai departe
• Instrucţiunile INC şi DEC se folosesc pentru incrementarea, respectiv decrementarea
cu 1 a operandului multibit la care sunt aplicate. Spre deosebire de alte operaţii aritmetice,
nu este nevoie de încărcarea operandului în acumulator înaintea operaţiei propriu-zise.
Instrucţiunile INC şi DEC se pot utiliza cu orice operand multibit dar, de regulă, ele se
utilizează pentru actualizarea numărătoarelor.
Exemplu.
Pentru execuţia unei porţiuni dintr-un program de un număr finit de ori (n ori), în
cazul utilizării regiştrilor se vor declara în pasul de iniţializare (STEP 1) regiştrii pentru
valorile de început şi de sfârşit a numărătorului.
STEP 1
…………………………………………
LOAD V0 'încarcă valoarea 0
TO Rl 'în registrul Rl
LOAD VIO 'încarcă valoarea 10
TO R2 'în registrul R2
STEP 2....................................................
…………………………………………
STEP 10
INC Rl 'incrementează registrul Rl
IF R1<R2 'dacă valoarea registrului R1<R2
THEN JMP TO 2 'atunci programul sare la pasul 2
OTHRW RESET OW.O 'resetează toate ieşirile
• Instrucţiunea AND este folosită:
- în partea condiţională pentru operaţia logică SI între doi operanzi SBO sau MBO; - în
partea condiţională şi executivă pentru evaluarea funcţiei SI între doi operanzi MBO.
Exemplu
IF N 10.0 'dacă intrarea 0.0 nu are semnal
AND 10.1 'şi intrarea 0.1 are semnal
THEN SET 00.0 'atunci setează (transmite semnal) ieşirea 0.0
10.6.6. Temporizatoare (Timers)
Automatele FEC pot lucra cu 256 de temporizatoare, numerotate de la 0 la 255.
într-un program pentru un temporizator, la Alocarea listei cu componente (vezi paragraful
10.6.8) trebuie declaraţi doi operanzi:
• Tn - Timer Status - este un operand SBO, prin care se declară temporizatorul T,
T2..Tn (adică numele temporizatorului);
• TPn -Timer Preselect- este un operand MBO (16biţi) care conţine valoarea setată
a temporizatorului (timpul la care se setează). Acest operand poate fi încărcat cu o valoare
constantă, cu conţinutul unui operand MBO (regiştrii, cuvânt de memorie sau de intrări,
etc).
Pentru temporizatoare, automatul, mai lucrează cu un al treilea operand (care nu
trebuie decarat în lista de alocări), TWn -Timer Word- este un operand MBO (16biţi) care
reprezintă valoarea curentă a temporizatorului. La activarea unui temporizator, valoarea
setată TP„ este încărcată automat în TW„, unde valoarea setată începe să fie decrementată,
până ce ajunge la zero. Valoarea de decrementare depinde de baza de timp a automatului.
La automatul programabil FEC baza de timp este de 0,01sec, deci pentru a
înscrie într-un temporizator un timp de 10 sec, va trebui înscrisă în TPn valoarea de 1000.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -111-
Declararea temporizatoarelor se face în pasul de iniţializare (primul pas). Activarea
unui temporizator se face cu instrucţiunea SET Tn.
Exemplu de utilizare a temporizatoarelor
STEP inţializare
……………………………………………
LOAD V1000 ,încarcă valoarea 1000 (10sec) în temporizatorul TI ( această
valoare este timpul la care este setat temporizatorul)
TO TP1
LOAD V300 ,încarcă valoarea 300 (3sec) în temporizatorul T2
TO TP2
…………………………………………….
STEP 3
IF 10.2 ,dacă este activată intarea 0.2n
THEN SET TI ,atunci setează (porneşte) temporizatorul TI
……………………………………….
STEP 4
IF N TI ,dacă temporizatorul TI este dezactivat (a ajuns la zero)
THEN SET 00.3 ,atunci setează (activeză) ieşirea 00.3
10.6.7. Numărătoare (Counters)
Automatele FEC pot lucra cu 256 de numărătoare, numerotate de la 0 la 255. Există
două tipuri de numărătoare: incrementale şi decrementale. Tipul standard în STL este cel
incremental.
Ca şi temporizatoarele, numărătoarele lucreză cu trei opreanzi:
• Cn -Counter Status - este un operand SBO, prin care se declară numărătorul C1,
C2...Cn (adică numele numărătorului). Numărătorul poate fi activat şi dezactivat cu
instrucţiunile SET Cn şi RESET Cn.
• CPn - Counter Preselect- este un operand MBO (16biţi) care conţine valoarea
setată a numărătorului (numărul la care se setează). Acest operand poate fi încărcat cu o
valoare constantă, cu conţinutul unui operand MBO (regiştrii, cuvânt de memorie sau de
intrări, etc).
• CWn - Counter Word - este un operand MBO (16biţi) care conţine valoarea
curentă (contorizată) a numărătorului. Valoarea curentă se modifică prin operaţia de
incrementare, se face cu instrucţiunea INC Cn.
Ca şi în cazul temporizatoarelor, la alocarea listei de componente, se declară Cn
(numele) şi CPn (valoarea). în pasul de iniţializare se declară valoarea înscrisă în numărător
cu instrucţiunea LOAD.
Activarea unui numărător se face cu instrucţiunea SET Cn, prin aceasta automat
operandul CWn se încarcă cu valoarea 0. Dacă numărătorul incremental Cn este activ şi se
reactivează cu comanda SET Cn atunci el este automant pus pe valoarea 0. Resetarea
(punearea pe zero) se face cu comanda RESET Cn.
Observaţie. Într-un program, pentru operaţia de numărare a unor evenimente
(obiecte) în loc de numărătoare se pot folosi regiştrii. Sunt necesari doi regiştrii unul pentru
valoarea setată să zicem Rl care este echivalent cu CPn şi R2 (contorul) care este echivalent
cu valoare curentă CWn.
10.6.8. Etapele realizării unui program pentru automatele programabile
tip FES
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -112-
Programarea automatelor FESTO în limbajul STL se face cu programul FST (Festo
Software Tools). La deschiderea programului FST se prezintă fereastra cu interfaţa grafică
din figura 10.16.a. (fără caseta Open Project).
Fig. 10.16.a
Fig. 10.16.b Deschiderea unui program existent se face la meniul Project, opţiunea Open, rezultă caseta
Open Project, din care se alege programul dorit. Pentru ca să apară zona Project Tree (fig.
10.16.b), se apelează meniul View cu opţiunea Project Tree. în lista de opţiuni din zona
Project Tree se face dublu clic pe Program 0 (VI), deschizându-se o fereastră cu
programul respectiv.
Fig. 10.17
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -113-
Fig. 10.18 Fig. 10.19
Pentru crearea unui program nou se vor parcurge următorii paşi:
1) Se apelează meniul File, opţiunea New, rezultă caseta New Project (FIG. 10.17.a);
■ la rubrica Name, se scrie un nume de maxim 8 caractere, apoi OK;
■ apare caseta Project Settings (fig. 10.17.b), din lista ascunsă Controller, se alege
tipul de automat (se alge FEC Compact), iar în caseta Comment se scrie un titlu explicativ
legat de numele dat anterior, apoi OK.
2) Pentru deschiderea programului, ca şi în cazul unui program existent, se apelează
meniul View, opţiunea Project Tree, rezultă lista Project Tree (FIG. 10.18).
■ Se selectează Controller Settings, rezultă caseta cu acelaşi nume (FIG. 10.19).
Dacă este validat butonul Autostart, atunci programul porneşte automat la apariţia
tensiunii.
Dacă este validat butonul Start/Stop, atunci programul porneşte la apăsarea unui
buton.
3) Configurarea intrărilor şi ieşirilor se face prin apelarea IO Configuration,
rezultă fereastra cu acelaşi nume (fig. 10.20). Se poate lăsa aşa cum este sau se pot introduce
intrările şi ieşirile.
4) Alocarea listei cu componente este o operaţie foarte importantă pentru
introducerea operanzilor. Se apelează Allocation List, rezultă fereastra cu acelaşi nume
(fig. 10.21). Pentru introducerea operanzilor se face clic dreapta, rezultă caseta Allocation
List Entry (fig. 10.21).
La Absolute Operand - se înscriu operanzii absoluţi: Exemplu: 10.0, 10.1...
(intrării), 00.0, 00.1... (ieşiri), Rl, R2 ... (regiştrii), TI, T2... (temporizatoare) etc.
La Simbolic Operand - se înscrie un cuvânt (de maxim 9 caractere) care este
echivalent cu operandul absolut. Mediul de programare FST permite asocierea de nume
simbolice la datele din memorie. Numele simbolice sunt şiruri de caractere care se pot folosi
în timpul programării şi ţin locul operanzilor absoluţi. în acest fel programarea aplicaţiilor
complexe se poate face mai uşor, numele simbolice fiind asociate cu echipamentele şi
acţiunile familiale utilizatorului. De exemplu, se pot utiliza asocieri de genul :
I0.0="START", O0.3="bec_roşu", O0.5="releu 1", Tl="pauză 2s", iar în program în loc de
10.0 se scrie START, în loc de O0.3 se scrie bec_roşu etc. Numele operanzilor simbolici nu
încep cu cifre şi nu conţin spaţii libere. La Comment - se scrie un comentariu referitor la
operand (opţional).
5) Scrierea programului se face din meniul Program, opţiunea New, rezultă caseta
New program (fig. 10.22). Dacă este primul program se lasă nemodificate rubricile
Number şi Version, iar la comentariu se scrie un nume, gen „program principal", apoi OK.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -114-
Apare fereastra Program (fig. 10.17), iar în fereastra Project Tree, apare în directorul
Programs numele subdirectorului creat Program 0(V1) -Program principal (fig. 10.18).
Instrucţiunile programului se pot scrie de la tastatură sau folosind lista STL Shortcuts (clic
dreapta şi se alege din listă Shortcut Bar) făcând un simplu clic pe numele din listă (fig.
10.23).
Fig . 10.20
La terminarea programului, se salvează la meniul Program -Save, dacă sunt două sau
mai multe programe se vor salva cu Save AH.
Fig. 10.21 Fig. 10.22
6) Compilarea programului.
Pentru operaţia de compilare, toate programele trebuie să fie deschise şi minimizate,
iar fereastra Project Tree închisă. Compliarea se face la meniul Program -Complile.
După compliare apare fereastra Message Window, unde se specifică: mărimea programului
în bytes, numărul de linii, eventualele erori şi liniile în care sunt plasate erorile şi eventuale
sugestii.
Dacă nu sunt erori apare mesajul: 0 Error(s) în statement list.....(fig. 10.24)
Fig. 10.23 Fig. 10.24
Fig. 10.25 Fig. 10.26
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -115-
7) Descărcarea programului
în cazul în care programul este corect, urmeză descărcarea lui în automatul programabil AP.
Se alimentează AP de la o sursă de tensiune continuă 24V, se leagă la calculator cu o
interfaţă serială RS232 (fig. 10.25). Complilarea se face la meniul Online,
opţiunea Downland Project. Dacă programul a fost descărcat corect apare o fereastră cu un
mesaj.
Configurarea comunicării cu AP are în vedere stabilirea corectă a parametrilor de
comunicaţie între calculator şi AP, se face la meniul Extras, opţiunea Preferences,
rezultând caseta FST Preferences (fig. 10.27). Se poate alege între porturile seriale COM1
şi COM2, la portul selectat se leagă cablul (interfaţă serială RS232). Odată ales portul serial
se setează viteza de transmisie dintr-un set de valori permise de AP. Viteza maximă de
transmisie, care este şi cea implicită, este de 9600 baud (lbaud=l bit/sec). Este indicat ca
viteza să fie cea maximă.
Pentru a verifica comunicarea corectă cu calculatorul se apelează meniul Online,
opţiunea Login, rezultă caseta FST Login (fig. 10.26), prin care se confirmă încărcarea în
AP (FEC Compact) a programului MOTOR1, versiunea 0.
Exemplu pentru un program cu secveneţe de paşi pentru comanda a doi cilindrii
pneumatici după ciclograma A+B+B-A-(fig. 10.28). Cei doi cilindrii cu dublu efect sunt
comandaţi cu distribuitoarele 1.1 şi 2.1 de tip 5/2 monostabile. Distribuitoarele sunt
comandate electric cu electrovalvele Yl şi Y2 (fig. 10.29). Capetele de cursă ale cilindrilor
sunt marcate cu senzori magnetici (reed), care comandă releele K1...K4 (fig. 10.30). În
tabel sunt configurate intrările şi ieşirile. Fig. 10.27
Element de Intrare Ieşire Efectul comenzii
comandă
Buton Start I0.0 Activarea programului
Senzor 1 I0.1 Cilindrul A retras
Senzor 2 I0.2 Cilindrul A extins
Senzor 3 I0.3 Cilindrul B retras
Senzor 4 I0.4 Cilindrul B extins
Releu Kl O0.0 Alimentează electrovalva Y1
Releu K2 O0.1 Alimentează electrovalva Y2
Releu K3 O0.2 Alimentează electrovalva Y3
Releu K4 O0.3 Alimentează electrovalva Y4
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -116-
Fig. 10.28 Fig. 10.29
Fig. 10.30
STEP Iniţial
IF 10.0 'S6: START
THEN NOP
STEP Aplus
IF 10.0 'Dacă se activeză butonul START şi senzorii
AND 10.1 'şi SI este activat (cil. A este retras)
AND 10.3 'şi S3 este activat (cil. B este retras)
THEN SET 00.0 'atunci releul Kl se activează, cilindrul A se extinde
RESET 00.1 'releul K2 este dezactivat
STEP Bplus
IF 10.2 'Dacă S2 activat
THEN RESET 00.0 'atunci releul Kl dezactivat
SET 00.2 'releul K3 activat, cil. B se extinde
STEP Bminus
IF 10.4 'Dacă S4 activat
THEN RESET 00.2 'atunci releul K3 dezactivat
SET 00.3 'releul K4 activat, cil. B se retrage
STEP Aminus
IF 10.3 'Dacă S3 activat
THEN RESET 00.3 'atunci releul K4 dezactivat
SET 00.1 'releul K2 activat, cil. A se retrage
10.7. Programarea automatelor programabile în limbajul „Ladder Diagram"
(LDR)
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -117-
10.7.1. Elementele de programare ale limbajului orientat pe scheme cu
contacte
Scrierea unui program în limbajul (Ladder Diagram - LD) presupune desenarea unei
diagrame (diagramă LD) similară unei scheme electrice cu contacte. De aceea interpretarea
funcţionării diagramei LD este similară interpretării schemelor electrice cu contacte.
Elementele de bază utilizate pentru scrierea unui program în limbaj LD sunt:
contacte, bobine, temporizatoare, numărătoare şi blocuri funcţionale (funcţii).
Contacte
Contactele sunt elemente de programare care modelează contactele aparatelor
electrice de comutaţie. Ca şi în cazul acestora din urmă, contactele pot fi de tip N.D. şi Ni.
(fig. 10.31).
În cadrul unui program LD, contactele pot fi asociate intrărilor şi ieşirilor AP sau
unor variabile interne. La intrări pot fi conectate dispozitive care au două stări de
funcţionare cum ar fi contactele auxiliare ale contactoarelor şi releelor, contactele N.D. sau
N.I. ale butoanelor de comandă, limitatoarelor de cursă, detectoarelor de mărimi fizice,
elementelor de protecţie, ieşirile digitale ale unor aparate de măsură, protecţie sau comandă,
ieşirile digitale ale altor AP sau sisteme de comandă etc.
Pe lângă contactele obişnuite, unii producători pun la dispoziţia programatorilor şi
alte elemente de programare corespunzătoare intrărilor AP, întâlnite, îndeosebi, în cazul
circuitele numerice, cum ar fi intrări cu memorie (latch), intrări active pe frontul crescător
sau active pe frontul descrescător.
Bobine
Bobinele sunt elemente de programare care modelează funcţionarea bobinele
contactoarelor şi releelor electromagnetice. Ca şi în cazul bobinelor din schemele electrice,
bobinele din programele LD pot avea două stări: alimentate sau nealimentate. Ele pot fi
asociate ieşirilor automatului dar şi unor variabile interne modelând astfel releele auxiliare
din cadrul schemelor electrice cu contacte.
Fiecare ieşire este de asemenea identificată în mod unic, modul de identificare
diferind de la un producător la altul. Fiecărei ieşiri i se asociază o singură bobină şi unul sau
mai multe contacte ce pot fi utilizate în schemă în mod asemănător contactelor auxiliare ale
contactoarelor şi releelor.
La aceste ieşiri pot fi conectate dispozitive care au două stări de funcţionare cum ar fi
bobinele contactoarelor sau releelor, elemente de semnalizare acustică sau luminoasă,
sarcini de putere mică, intrările digitale ale unor aparate de măsură, protecţie sau comandă,
intrările digitale ale altor AP sau sisteme de comandă etc.
În Fig. 10.32 sunt date simbolurile folosite pentru reprezentarea bobinelor. Având în vedere
că bobinele sunt asociate ieşirilor şi că acestea pot fi negate, putem întâlni ca element de
programare în limbajul LD, bobina negată (Fig. 10.32b). într-un automat, fiecare ieşire este
identificată în mod unic, identificarea fiind diferită de la producător la producător. Fiecărei
ieşiri i se asociază unul sau mai multe contacte având acelaşi identificator şi care pot fi
folosite în diagrama LD.
Fig. 10.31 Fig. 10.32
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -118-
Fig. 10.33 Fig. 10.34
Temporizatoare
Temporizatoarele sunt elemente de programare care modelează funcţionarea releelor
de timp şi a contactelor temporizate. Ele sunt utilizate pentru a realiza acţiuni întârziate sau
ce durează un anumit interval de timp. Producătorii de AP furnizează atât funcţii elementare
de temporizare cât şi funcţii mai complexe. în acest fel, temporizatoarele utilizate în
programele LD au o flexibilitate şi o funcţionalitate mult mai mare decât temporizatoarele
utilizate în schemele electrice.
Temporizatoarele simple permit realizarea unei acţiuni întârziate cu un anumit
interval de timp ce poate fi programat. Funcţiile de temporizare mai complexe au în vedere
obţinerea unor temporizări variabile, funcţie de anumite condiţii care apar la un moment dat.
în cadrul programelor LD, un temporizator are o structură de tipul celei din fig. 10.33.
Fiecare temporizator din schemă este identificat în mod unic, modul de identificare fiind
diferit de la un producător la altul.
Materializarea temporizatoarelor în AP se realizează utilizând circuite de
numărătoare. Ca urmare, indicarea temporizării se va face precizând numărul de increment
de timp pe care temporizatorul îl va număra (valoarea prestabilită) şi durata unui increment
(baza de timp). în cazul în care implementarea limbajului permite utilizarea unor baze de
timp diferite pentru temporizatoare diferite, trebuie precizat pentru fiecare temporizator
această bază de timp. Valorile uzuale pe care le poate avea baza de timp sunt 0,01 s; 0,1 s sau
1 s.
În cazul în care baza de timp este aceeaşi pentru toate temporizatoarele, precizată în i
anualul tic programare a AP, aceasta este omisă. Ca urmare, valoarea prestabilită poate fi
exprimată în unităţi de timp (s).
Temporizatoarele au cel puţin o intrare de iniţializare (la activarea căreia începe
temporizarea) şi o ieşire. în unele variante, acestea sunt prevăzute şi cu o intrare de validare
şi încă o ieşire care reprezintă negata primei ieşiri.
Numărătoare
Numărătoarele sunt elemente de programare care poate primi o serie de impulsuri
care sunt analizate în cadrul programului LD pentru a detecta numărul de apariţii ale unor
evenimente cum ar fi: numărul de paşi efectuaţi de un motor pas cu pas, numărul de
conectări-deconectări ale unui aparat, numărul de obiecte care trec printr-un anumit loc etc.
Numărul acestor evenimente poate fi comparat cu anumite valori prestabilite şi în funcţie de
rezultatul acestor comparaţii pot fi luate anumite decizii şi date comenzile corespunzătoare.
Există mai multe tipuri de numărătoare, printre cele mai uzuale fiind: numărătoarele
unidirecţionale, crescătoare sau descrescătoare şi numărătoarele bidirecţionale care pot
număra atât descrescător cât şi crescător.
În cadrul programelor LD, un numărător are o structură de tipul celei din fig. 10.34.
Fiecare numărător din schemă este identificat în mod unic, modul de identificare fiind diferit
de la un producător la altul. Pentru fiecare numărător se precizează valoarea prestabilită,
aceasta reprezentând valoarea maximă pe care o va număra numărătorul după care va activa
ieşirea.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -119-
Numărătorul are cel puţin două intrări, una de numărare şi una de iniţializare (la
activarea acesteia numărătorul începe să numere impulsurile sosite la intrarea de numărare)
şi o ieşire. Alte variante de numărătoare sunt prevăzute şi cu o intrare de validare şi o ieşire
care reprezintă negata primei ieşiri.
Blocuri funcţionale
Pentru materializarea unor funcţii mai complexe menite să uşureze scrierea
programelor în limbaj LD sunt utilizate blocuri funcţionale. Aceste blocuri modelează
diverse categorii de funcţii dintre care cele mai utilizate sunt următoarele: funcţii de
încărcare a unor constante numerice, funcţii aritmetice, funcţii logice pe 8 sau 16 biţi, funcţii
de conversie a informaţiei din diferite formate (binar, BCD, Gray etc), funcţii de tratare a
întreruperilor, funcţii pentru detectarea fronturilor crescătoare sau descrescătoare a
semnalelor, funcţii pentru realizarea controlerelor şi secvenţiatoarelor, funcţii pentru
actualizarea rapidă a intrărilor şi ieşirilor, funcţii pentru comanda numărătoarelor de mare
viteză.
De obicei, formatul şi modul de funcţionare a blocurilor funcţionale diferă de la un
automat la altul, fiind specific fiecărui producător în parte. Prin intermediul standardului
IEC 61131-3 şi a altor iniţiative recente se caută standardizarea unor astfel de blocuri astfel
încât ele să aibă nu numai aceeaşi interfaţă dar şi acelaşi comportament, diferenţa fiind dată
numai de modul în care acestea sunt materializate pentru fiecare automat în parte.
Standardul are drept scop şi asigurarea că aceste blocuri funcţionale pot fi utilizate, folosind
aceeaşi interfaţă în oricare alt limbaj din cele 4 adoptate.
10.7.2. Restricţii în scrierea programelor orientate pe scheme de contacte
Atunci când se realizează scrierea unui program LD pentru un automat programabil
concret, trebuie să se ţină seama de limitările pe care pachetul de programe le poate avea.
Limitări importante pe care le pot avea pachetele de programe ce utilizează limbajul
LD sunt cele legate de formatul diagramei care materializează schema cu contacte. O parte
din aceste limitări ţin de proprietăţile intrinseci ale limbajului; altele sunt specifice
diferitelor programe comerciale şi sunt datorate soluţiilor tehnice adoptate de firmele
producătoare pentru implementarea diverselor elemente ale limbajului. O parte a acestor
limitări sunt prezentate în continuare:
a) o bobină trebuie să fie alimentată întotdeauna prin intermediul unui contact;
b) bobina trebuie să fie introdusă întotdeauna la capătul din dreapta al liniei;
c) toate contactele trebuie să fie pe direcţie orizontală;
d) numărul contactelor pe o linie de alimentare a unei bobine este limitat prin
program;
e) un grup de contacte poate alimenta o singură bobină;
f) realizarea buclelor poate fi realizată într-un singur mod sau poate să nu fie permisă;
g) sensul curentului prin circuit este de la stânga la dreapta diagramei.
De obicei manualele de utilizare ale programelor conţin toate informaţiile necesare
pentru ca utilizatorul să poată scrie programul în formatul acceptat de AP.
10.7.3. Transcrierea schemelor electrice cu contacte
Scrierea unui program în limbajul LD poate fi realizată într-un mod simplu pornind
de la schema electrică cu contacte al unui circuit care ar îndeplini aceeaşi funcţie. Ceea ce
trebuie să facă programatorul este să transpună schema respectivă folosind elementele de
programare ale limbajului. Pentru acest lucru el va trebui să parcurgă următoarele etape:
■ definirea listei dispozitivelor conectate la intrările şi ieşirile AP;
■ atribuirea unor identificatori de intrare şi de ieşire acestor dispozitive;
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -120-
■ trasarea diagramei LD;
■ indicarea conexiunilor la AP a elementelor de comandă. Exemplul 1.
În fig. 10.35.a se dă schema de comandă pentru pornirea unui motor din două puncte
diferite şi oprirea dintr-un singur punct. Schema conţine contactul n.î. FI al unui releu
termic utilizat pentru protecţia la suprasarcină, butonul de oprire SI, butoanele de pornire S2
şi S3, contactoarele Kl şi K2 reprezentate prin bobinele contactoarelor şi contactele
auxiliare Kl şi K2.
Etapele parcurse pentru realizarea diagramei LD sunt:
■ Lista elementelor legate la intrările şi ieşirile AP sunt: butoanele S1-S3 şi
contactoarele Kl şi K2.
■ Atribuim acestor elemente identificatorii din tabel.
Element de comandă Intrare Ieşire
SI X001 -
S2 X002 -
S3 X003 -
Kl - Y001
K2 - Y002
■ Se trasează diagrama LD (fig.l0.35.b)
■ Se indică legăturile elementelor de comandă la AP (figl0.35.c).
Fig. 10.35
Exemplul 2.
În fig. 10.36a este dată schema de comandă pentru realizarea pornirii şi funcţionării
unui motor asincron trifazat în ambele sensuri de rotaţie. Schema realizează funcţia de
interblocare electrică prin utilizarea contactelor normal închise ale butoanelor de pornire. în
plus, funcţionarea în cele două sensuri de rotaţie este semnalizată prin intermediul a două
lămpi de semnalizare.
Etapele parcurse pentru realizarea diagramei LD sunt:
■ Lista elementelor legate la intrările şi ieşirile AP este: butoanele de oprire SI şi S3,
butoanele de pornire S2 şi S4, contactoarele Kl şi K2, lămpile de semnalizare HI şi H2.
■ Atribuim elementelor din listă identificatorii din tabel.
■ Se trasează diagrama LD (fig. 10.36.b)
■ Se indică legăturile elementelor de comandă fig.l0.36.c).
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -121-
Fig. 121.36.
Element de comandă Intrare Ieşire
SI X001 -
S2 X002 -
S3 X003 -
S4 X004
Kl - Y001
K2 - Y002
HI - Y003
H2
Exemplul 3.
În Fig. 10.37a este dată schema de comandă pentru pornirea cu reostat de pornire a
unui motor asincron trifazat cu rotor bobinat.
Etapele parcurse pentru realizarea diagramei LD sunt:
■ Lista elementelor legate la intrările şi ieşirile AP este: butonul de oprire SI, butonul
de pornire S2, contactoarele Kl, K2 şi K3 şi releele de temporizare K1T şi K2T.
■ Atribuim elementelor din lista de mai sus identificatorii din tabel.
Element de comandă Intrare Ieşire Temporizator/Numărător
SI X001 -
S2 X002 -
K1T - - TI
K2T - - T2
Kl - Y001
K2 - Y002
K3 - Y003
■ Se trasează diagrama LD (fig. 10.37.D)
■ Se indică legăturile elementelor de comandă la AP (fig. 10.37.c).
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -122-
Fig. 122.37
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -123-
COLEGIUL TEHNIC METALURGIC
SLATINA - OLT
Nume Și Prenume Elev Clasa Data
Fişă de evaluare
I. Scrieţi pe foaie literele corespunzătoare răspunsului corect: (5p)
1) Numărul maxim de intrări ale unui automat programabil FEC sunt:
a) 6, b)8, c) 10, d)12
2) Numărul maxim de ieşiri ale unui automat programabil FEC sunt:
a) 6, b)8, c)10, d)12
3) în interiorul automatului programabil toate intrările dintr-un grup sunt conectate la un nod
comun. Câte noduri comune există: a) 4, b) 3, c) 2, d)l
4) Capacitatea memoriei de compilare a programelor este: a) 256 kB x 16 biti; b) 256 kB x
32 biti;
c)512kBx 16biti;d)512kBx32 biti
5) Operator SBO este: a)+, b)*, c) <, d) NOT
II. Transcrieţi pe foaie, litera corespunzătoare fiecărui enunţ şi notaţi în dreptul ei
litera A, dacă apreciaţi că enunţul este adevărat şi litera F, dacă apreciaţi că enunţul este fals.
Reformulaţi enunţurile considerate false astfel încât ele să devină adevărate. (5p)
a. Intrările fizice ale unui automat programabil sunt: relee şi elemente de semnalizare.
b. Unitatea centrală a automatului programabil FEC este un microprocesor AM 186 care
funcţionează la 20 MHz.
c. Cele trei noduri C0, CI şi C2 pot fi alimentate cu tensiuni diferite, funcţie de nevoile de
comandă ale utilizatorului.
d. Interfaţa de comunicare este de tip paralel.
e. Limbajele de programare pentru un automat programabil sunt STL (Statement List) şi
Ladder Diagram (LDR).
III. În figura alăturată este prezentată schema electrică unui automat programabil
FEC. (20p). Se cer:
a) Rolul automatului, numărul de intrări şi ieşiri.
b) Denumiţi elementele numerotate cu 1, 2, 3,4, 5
c) Denumiţi semnificaţia notaţiilor SO, SI, CO, CI, C2, L, N
d) Care este tipul microprocesorului?
e) Ce fel de tipuri de memorii are FEC-ul.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -124-
COLEGIUL TEHNIC METALURGIC
SLATINA - OLT
Nume Și Prenume Elev Clasa Data
Fişă de evaluare
Analizaţi programul următor şi specificaţi:
a) Intrările şi ieşirile. (lOp)
b) Comentaţi paşi programului, scriind în dreptul instrucţiunilor ce execută programul.
(20p)
STEP 1
IF N 10.0
THEN NOP
STEP 2
IF 10.0
AND 10.1
THEN SET OO.O
RESET O0.1
STEP 3
IF 10.2
THEN RESET OO.O
SET O0.1
JMP TO 2
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -125-
PARTEA a III-a 11. LUCRĂRI DE LABORATOR SIMULATORUL FLUIDSIM FluidSim este un utilitar pentru simularea funcţionării circuitelor pneumatice şi
electropneumatice. Interfaţa (fig. 11.1) conţine pe lângă bara de meniuri, bara cu butoane,
bara de derulare, două ferestre mari, una în partea stângă Total View-Component Library
care conţine librăria cu componente şi cea din partea dreaptă, care este fereastra de lucru
propriu-zisă. Ambele ferestre au cele trei butoane de minimizare, maximizare şi închidere,
caracteristice oricărei ferestre din programele Windows şi bare de derulare.
Deschiderea ferestrei Total View-Component Library se face la meniul Libray,
opţiunea Total View.
Fig. 11.1 Meniul Library mai conţine opţiunea Hierarchical View (fig. 11.2) cu componentele
de circuit, grupate în mai multe dosare (Electrical, Pneumatic...etc), pe care se face dublu
clic şi se deschid alte dosare care conţin ferestrele cu categoriile de componente.
Pentru alcătuirea unei scheme, se aleg în fereastra din stânga pe rând simbolurile
necesare şi se trag cu mouse-ul în fereastra de lucru. Dacă se face clic dreapta pe un simbol
se deschide o listă (fig. 11.3) cu operaţii care se pot efectua asupra lor.
Fig.11.2
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -126-
Fig. 11. 3 Fig. 11.4
Opţiunile Component Description, Photo şi Ilustation conţin informaţii despre date
tehnice, imagini foto, scheme detaliate. Componentele de circuit care în caseta Component
Ulustation au scrise în dreptul lor notaţia Animations (fig. 11.4), au animaţii, pentru
această animaţie se face dublu clic pe denumirea din listă, apare o fereastră cu aparatul
respectiv (fig. 11.5), se face clic dreapta şi apare lista cu operaţii, de unde se alege Start.
Fig. 11.5 În continuare se va trata un exemplu simplu de alcătuirea a unei scheme pneuamtice
care să conţină un cilindru cu dublu efect, comandat cu un distribuitor tip 5/2 monostabil
acţionat manual cu buton, alimentare se face de la un compresor, printr-o unitate de
preparare a aerului.
Se trag cu mouse-ul pe rând cele patru componente din fereastra librăriei în fereastra
de lucru (fig. 11.6.a).
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -127-
Fig. 11.6 Pentru a stabili anumite proprietăţi ale unor elemente din schemă se face clic dreapta
pe simbol, apare lista cu operaţii, se alege opţiunea Properties... şi rezultă o casetă cu
anumite proprietăţi şi caracteristici specifice aparatului respectiv. În figura 11.6.a s-a făcut
clic pe simbolul distribuitorului şi după selectarea opţiunii Properties, a apărut caseta
Confîgure Way Valve (fig. 11.6.b). în această casetă trebuie alese tipurile de comenzi
necesare distribuitorului pentru partea stângă şi partea dreaptă. Comenzile sunt grupate în
trei liste: comenzi manuale, mecanice şi electropneumatice, tot pentru comenzi mai există
casetele de validare Spring-returned (revenire cu arc) şi Piloted (pilotat cu aer
comprimat).
Tot în casetă se poate alege varianta de poziţie din zona Valve Body. Se constată că
pentru distribuitorul din schemă s-a ales pentru partea stângă comanda manuală cu buton, iar
pentru partea dreaptă revenirea cu arc (fig. 11.6.c). După ce s-au stabilit proprietăţile
componentelor de circuit se fac legăturile dintre componente (fig. 11.7). Pentru a face o
legătură se aşează cursorul pe un punct de legătură (cerculeţ), forma de săgeta a cursorului
se transformă într-un cerc tip ţintă (fig. 11.7.a), se deplasează mouse-ul până la punctul de
legătură unde cursorul se transformă într-un cerc tip ţintă cu săgeţi (fig.11.7.b).
Fig. 11.7 Fig. 11.8
În figura 11.8.a este prezentată o schema de forţă electropneumatică pentru acţionarea
unui cilindru cu dublu efect prin intermediul unui distribuitor tip 4/2 bistabil cu solenoid, iar
în figura 11.8.b schema de comandă. Distribuitorul este comandat pe ambele părţi cu
electrovalve Y1 şi Y2. Comanda electrovalvelor este făcută cu două relee K1 şi K2, a căror
contacte se află în circuitele de comandă a electrovalvelor. După alegerea componentelor şi
efectuarea legăturilor, trebuie denumite componentele. Pentru denumirea electrovalvelor se
pune cursorul pe cerculeţul care apare pe capătul simbolului, se face clic dreapta, apare lista
cu operaţii, se alege opţiunea Properties... şi rezultă o casetă Valve solenoid connection,
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -128-
unde la eticheta Labei (fig. 11.9) se scrie denumirea din schemă, de exemplu Y1 (se poate
scrie un nume explicit). Pentru a denumi elementele din schema de comandă (butoane, relee,
contacte şi electrovalve) se face clic dreapta pe simbolul din schemă şi se ajunge la o casetă
(fig. 11.9), în care se vor scrie denumirile din schemă (S1, S2, K1,......Y2).
Fig. 11.9
Observaţie. Toate contactele unui releu se vor denumi cu aceeaşi notaţie ca şi
bobina releului.
Simularea funcţionării schemelor se face în mai multe moduri:
• Meniul Execute, opţiunea Start;
• Clic dreapta, rezultă lista cu operaţii, se alege Start;
• Butonul de Start de pe bara cu butoane;
• Tasta F9.
După accesarea opţiunii Start apar două-trei casete de atenţionare, care se validează
cu OK, după ultima casetă cursorul se transformă într-o palmă cu degetele întinse, se
apropie palma de butonul de start Si s-au de alte elemente de start (de exemplu un
distribuitor). în momentul în care palma se transformă într-un deget întins (fig. 10.10), se
face clic pe mouse, este momentul declanşării funcţionării schemei. Dacă se doreşte
întreruperea funcţionării schemei, se apasă butonul de Stop, sau butonul Pause.
Scrierea textului. Pentru a scrie un text se trage cu mouse-ul caseta de text din
fereastra Component Library, se face dublu clic pe caseta trasă şi rezultă caseta Text (fig.
10.11). Dacă se doreşte modificarea caracteristicilor caracterelor de text, se face clip pe
butonul Font şi rezultă caseta cu acelaşi nume în care se pot alege: tipul, mărimea, stilul şi
efectele pentru caractere. Dacă se doreşte ca textul să fie încadrat într-un chenar se validează
caseta Frame Text.
Observaţii:
• Modificarea schemei se face doar după oprirea cu Stop.
• Ştergerea unei legături sau a unui element din schemă se face prin selectarea
elementului, clic dreapta pe mouse şi Delete.
• Salvarea programului se face la fel ca la orice program sub Windows, adică la
meniul File opţiunea Save sau Save As...
Fig. 10.10 Fig. 10.11
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -129-
Contactoare şi ruptoare
1. Competenţe
■ Identificarea elementelor componente (bobina, contacte, borne);
■ Elaborarea schemelor de comandă electrice;
■ Executarea montajelor conform schemelor;
■ Respectarea normelor de tehnica securităţii muncii în executarea schemelor
electrice.
2. Modul de lucru
2.1. Analizaţi construcţia unui contactor (se desface şi se asamblează). Dacă
aveţi la dispoziţie mai multe tipuri de contactoare, completaţi tabelul de mai jos.
Felul
curentului
Nr. de poli In (A) Un(V) Ub(V) Nr. contacte auxiliare
2.2. Verificaţi tensiunea de anclanşare a bobinei. Bobina trebuie să
îndeplinească următoarele condiţii:
- la o tensiune de alimentare cuprinsă între (1 ...0.9)Ub, reţinerea armăturii mobile să fie fără
vibraţii;
- la o tensiune de alimentare cuprinsă între (0.9...0.7)Ub, reţinerea armăturii poate fi cu
vibraţii;
- la o tensiune de alimentare cuprinsă între (0.7.. .0.35)Ub, armătura va fi eliberată.
Realizaţi montajul din figura 11.12, folosind o sursă de tensiune alternativă variabilă
(regulator de tensiune). Reglaţi tensiunea la valoarea tensiunii de alimentare a bobinei Ub.
Reduceţi tensiunea la 0.9Ub (constataţi dacă armătura vibrează). Reduceţi treptat
tensiunea la 0.7Ub, constataţi la ce tensiune apar vibraţiile armăturii. Reduceţi treptat
tensiunea până când se eliberează armătura, încercaţi mai multe contactoare. Completaţi
tabelul de mai jos.
Fig. 11.12
Ub(V) Tensiunea la care apar vibraţiile Tensiunea de anclanşare
2.3. Comanda bobinei contactorului.
Pentru legarea bobinei la reţea se pot utiliza butoane de pornire-oprire (n.d - n.î), relee
intermediare sau limitatoare de cursă. Circuitele de comandă au o diversitate destul de mare
în funcţie de ce fel de comandă se doreşte: de scurtă durată (prin impulsuri), de lungă durată,
simultană a mai multor circuite etc.
Atenţie la tensiunea de alimentare a bobinelor! Dacă aveţi contactoare cu
tensiunea de alimentare redusă, atunci veţi folosi pentru alimentarea circuitului de comandă
un transformator adecvat.
2.3.1. Comanda de scurtă durată (prin impulsuri). Este o legare fără
contact de memorare (automenţinere) (fig. 11.13.a). Prin păsarea butonului bl
normal deschis, se alimentează bobina C atât timp cât se ţine apăsat butonul.
2.3.2. Comanda de lungă durată. Este o legare cu contact de memorare
(automenţinere) (fig.H.13.b). în cazul în care se doreşte menţinerea alimentării
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -130-
bobinei şi după ce butonul b2 nu mai este acţionat, în paralel cu el se leagă
contactul normal deschis C al contactorului. Prin păsarea butonului b2 normal
deschis, se alimentează bobina contactorului C, se închide contactul normal
deschis C, care poartă numele de contact de automenţinere. Pentru
întreruperea alimentării se apasă butonul bl normal închis.
Fig. 11.13 Fig. 11.14
2.3.3 Comanda de durată sau prin impulsuri (fig 11.14), reuneşte
primele două scheme într-una singură. Dacă întreruptorul b este deschis, atunci
prin butonul b2 se face comandă prin impulsuri (cât timp se ţine apăsat
butonul). Dacă întreruptorul b este închis, atunci prin butonul b2 se face
comandă de lungă durată.
2.3.4.Comanda de conectare şi deconectare simultană din mai multe
locuri (fig. 11.15). Butoanele de conectare (pornire) se leagă în paralel (SAU),
iar cele de deconectare (oprire) se leagă în serie (ŞI).
Fig.11.15
Fig. 11.16 Fig. 11.17 Fig.11.18
2.3.5. Comanda selectivă a două circuite (fig. 11.16). Butonul b2
permite alimentarea de durată a bobinei contactorului C şi contactorului D.
Dacă nu s-a apăsat butonul b2 şi se apasă butonul b3 bobina contactorului D
este acţionat prin impulsuri.
2.3.6. Blocaje condiţionate (fig. 11.17). Contactorul D nu poate fi
alimentat decât după alimentarea contactorului C. Cele două contactoare
deservesc două motoare care trebuie pornite într-o anumită ordine.
2.3.7. Blocaje de excludere (fig. 11.18). Contactoarele C şi D nu pot fi
alimentate simultan. Acest caz se întâlneşte la contactoarele care comandă
inversare de sens la motoarele electrice. La alimentarea simultană, se produce
scurtcircuit între două faze. Contactele normal închise C şi D (de blocare) nu
permite alimentarea simultană a contactorului D respectiv C.
Observaţie. De regulă există un singur buton de oprire.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -131-
Aparate de comutaţie
1. Competenţe
■ Definirea rolului aparatelor de comutaţie în circuitele electrice;
■ Identificarea bornelor aparatelor de comutaţie;
■ Elaborarea unor scheme cu aparate de comutaţie;
■ Executarea schemelor elaborate;
■ Respectarea normelor de protecţia muncii în executarea şi încercarea schemelor.
2. Noţiuni generale
De cele mai multe ori energia folosită în circuitul de comandă este cea electrică. în
structura acestor circuite se vor regăsi o serie de aparate electrice specifice oricăror scheme
de comandă electrice precum: întreruptoare, comutatoare, limitatoare de cursă, relee de
comutaţie (intermediare), relee de timp, relee maximale de curent, relee minimale de
tensiune, etc.
3. Modul de lucru
■ Pentru a exemplifica utilizarea unor aparate de comutaţie se va efectua circuitul din
figura 11.19. Circuitul simulează protecţia unui transformator de putere care alimentează
mai mulţi consumatori. Transformatorul este protejat amonte şi aval de câte un întreruptor
automat, echipat cu diverse relee (de suprasarcină, scurtcircuit, tensiune minimă).
■ În schema din lucrare, transformatorul Tr este de 220/24V (sau 12V) şi alimentează
printr-o punte redresoare un motor de c.c. cu Un=24V(sau 12V). Cele două întreruptoare vor
fi materializate de contactoarele IC, 2C. La apariţia unui defect pe reţeaua de alimentare, sau
la consumatori, întreruptoarele trebuie să decupleze instantaneu transformatorul, atât în
amonte cât şi în aval. Acest lucru se va materializa în lucrare printr-un releul intermediar. La
acţiunea releului trebuie să decupleze simultan ambele contactoare. Comanda releului se va
face printr-un limitator de cursă cu rolă.
■ Desenaţi circuitul de comandă.
■ Verificaţi anexa 1 şi apoi realizaţi montajul (circuitul de forţă şi cel de comandă).
Fig. 11.19
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -132-
Relee de timp
1. Competenţe
■ Identificarea tipurilor de relee;
■ Identificarea notaţiilor de pe schema releului;
■ Identificarea modurilor de lucru;
■ Elaborarea schemelor pentru modurile de lucru;
■ Realizarea schemelor de lucru;
■ Respectarea normelor de protecţia muncii în executarea şi încercarea schemelor. 2.
2. Noţiuni generale
Releele folosite în cadrul lucrării sunt de tip OMRON (fig. 11.20).
2.1. Releul OMRON
Releul Omron, este un releu cu o gamă largă de reglaje ca timp şi moduri de lucru.
Domeniul de reglare al timpului este cuprins între 0.1 sec şi 120 ore. Reglajele din figură
sunt pentru un timp de 30 secunde, deoarece lmin-5-0,l=30sec
În figura 11.20 este prezentat panoul frontal care conţine: 1-domeniul de reglaj al
timpului cu 12 diviziuni; 2-reglajul ordinului de timp (sec, min, ore, zile); 3-ordinul de
multiplicare (1 sau 0.1); 4-reglajul modului de lucru (sunt opt moduri de lucru notate cu
litere)
Schema electrică
Bobina releului se poate alimenta la orice tensiune cuprinsă între 24 şi 220V, în
c.c.sau ca. Pentru comanda releului se foloseşte contactul C. Prin închiderea lui
se aplică impulsul de comandă, care porneşte funcţionarea relului conform diagramei
modului de lucru ales.
În figura 11.21 este prezentă schema electrică a releului care conţine: Al, A2 bornele
bobinei, B1- borna contactului C şi perechile de contacte N.D/N.I, notate 15/16/18 şi
25/26/28.
Fig. 1 1 .20 Fig. 11.21 Fig. 11.22 Fig. 11.23
Reglajul modului de lucru
Cele opt moduri de lucru sunt notate cu literele A, B, C, B2, D, E, J, G, şi pentru
fiecare mod este reprezenta diagrama de funcţionare.
Pentru înţelegerea funcţionării facem următoarele notaţii: tr - timpul de reglaj al releului
tf - timpul de funcţionare (anclanşarea contactelor)
ti - durata impulsului (cât timp se ţine contactul C închis)
Modul A (fig. 11.22)
Durata impulsului Ti poate fi foarte scurtă. După încetarea impusului şi scurgerea
timpului de reglaj Tr, releul se anclanşează pe o perioadă nedeterminată (cât timp este sub
tensiune).
Modul B (fig. 11.23)
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -133-
Funcţionarea este sub formă de ciclu, cu timpi de funcţionare şi de pauză egali Tf =
Tp = Tr.
Modul C are două variante de lucru, pentru impuls scurt şi lung. în figura 11.24 este
reprezentată funcţionarea pentru impuls scurt, iar în figura 11.25 pentru impuls lung (Ti
>Tr). Pentru impuls lung la deschiderea contactului C se mai repetă odată anclanşarea
contactelor (Tf =Tr).
Fig. 11.24 Fig. 11.25
Modul B2
Funcţionarea este asemănătoare cu modul B, doar că pornirea ciclului începe odată cu
aplicarea impulsului (fig. 11.26).
Diagramele pentru modurile D, E, J, G se vor studia în timpul lucrării.
Observaţie. Se pot folosi orice tip de relee, pe care sunt inscripţionate modurile de
lucru.
3. Modul de lucru
Se realizează montajul din figura 11.27, având în circuitul de sarcină două becuri
alimentate de la surse de 6.. .24V (c.c sau ca) sau (220Vc.a.).
Se vor încerca toate modurile de lucru pentru diverse reglaje de timp. Pentru modurile
D, E, J şi G se vor reprezenta diagramele de lucru.
Fig. 11.26 Fig. 11.27
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -134-
Circuite logice
1. Competenţe
■ Identificarea elementelor componente ale circuitelor logice;
■ Executarea schemelor electrice şi pneumatice cu circuite logice;
■ Respectarea normelor de protecţia muncii în executarea şi încercarea schemelor.
2. Noţiuni generale
Circuitele logice au fost tratate în paragraful 10.3.2.
Pentru fiecare funcţie logică se vor prezenta următoarele: tabelul de adevăr, ecuaţia,
simbolul conform DIN 40900/12, reprezentarea schemei pneumatice conform ISO 1219/1,
reprezentarea schemei electrice conform DIN EN 60617-7.
În cadrul acestei lucrări intrările vor fi notate cu E, iar ieşirile cu A.
2.1. Funcţia identitate
Tabelul de adevăr
E A
0 0
1 1 Fig. 11.31
Există semnal la ieşire dacă există semnal la intrare.
În figura 11.31 sunt prezentate: simbolul, schema peneumatică şi schema electrică.
2.2. Funcţia negaţie (NOT)
Tabelul de adevăr
E A
0 1
1 0
Fig. 11.32 Există semnal la ieşire dacă nu există semnal la intrare.
În figura 11.32 sunt prezentate: simbolul, schema pneumatică şi schema electrică.
2.3. Funcţia SAU (OR)
În circuitele pneumatice şi hidraulice funcţia SAU se realizează cu supapa SAU, iar în
circuitele electrice prin legarea în paralel a două sau mai multe intrări (butoane sau contacte
de senzori).
Tabelul de adevăr
E| E2 A= E, V E2
1 0 1
1 1 1
0 0 0
0 1 1
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -135-
Fie. 11.33 În figura 11.33 sunt prezentate: simbolul, schema peneumatică şi schema electrică.
2.4 Funcţia ŞI (AND)
În circuitele pneumatice şi hidraulice funcţia ŞI se realizează cu supapa ŞI, iar în
circuitele electrice prin legarea în serie a două sau mai multe intrări (butoane sau contacte de
senzori).
Tabelul de adevăr
E, E2 A= Ei A E2
1 0 0
1 1 1
0 0 0
0 1 0
Fig. 11.34
În figura 11.34 sunt prezentate: simbolul, schema peneumatică şi schema electrică.
2.5. Funcţia inhibiţie
Tabelul c e adevăr
Ei E2 E2 A= E, A E2
1 0 1 1
1 1 0 0
0 0 1 0
0 1 0 0
Fig. 11.35 În figura 11.35 sunt prezentate: simbolul, schema pneumatică şi schema electrică.
2.6. Funcţia implicaţie
Tabelul c e adevăr
E, E2 E2 A= E, V E2
1 0 1 1
1 1 0 1
0 0 1 1
0 1 0 0
Fig. 11.36
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -136-
În figura 11.36 sunt prezentate: simbolul, schema pneumatică şi schema electrică.
2.7. Funcţia SAU-NU (NICI sau NOR)
Tabelul de adevăr
E, E2 A= Ei V E2 A= E, V E2
1 0 1 0
1 1 1 0
0 0 0 1
0 1 1 0
Fig. 136.37 În figura 11.37 sunt prezentate: simbolul, schema peneumatică şi schema electrică.
2.8. Funcţia ŞI-NU (NUMAI sau NAND)
Tabelul de adevăr
E, E2 A= E, A E2 A = E{AE2
1 0 1 1
1 1 1 0
0 0 0 1
0 1 1 1
Fig. 11.38 În figura 11.38 sunt prezentate: simbolul, schema peneumatică şi schema electrică.
2.9. Circuit cu memorie
În cazul schemelor electrice cu relee, semnalele de intrare S şi R sunt înseriate şi pot
fi butoane sau senzori care alimentează bobina releului K.
În cazul circuitelor pneumatice sau hidraulice se folosesc distribuitoare 5/2 bistabile
cu comandă pneumatică sau hidraulică. în ambele cazuri, starea circuitelor de ieşire se
menţine în stare stabilă atât timp cât nu se aplică un semnal de intrare. La aplicarea unui
semnal de intrare, se modifică starea ieşirilor. Tabelul de adevăr
S R A B
1 0 1 0
0 0 1 0
0 1 0 1
0 0 0 1
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -137-
Fig. 11.39
3. Modul de lucru
• Realizaţi pe rând circuitele logice pneumatice şi electrice începând cu punctul 2.1.
Circuitele se pot realiza pe diverse panouri cu componente pneumatice şi electrice sau cu
componente individuale.
• Modificaţi circuitele electrice începând cu cele de la punctul 2.1 până la 2.7, astfel
ca ieşirea să fie bobina unui releu (contactor) prin contactul căruia se alimentează becul.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -138-
Comanda directă a unui cilindru cu simplu efect
1. Competenţe
■ Identificarea orificiilor elementelor componente;
■ Pregătirea şi aşezarea pe tablă a elementelor montajului;
■ Realizarea circuitului pneumatic şi a circuitului electric;
■ Alimentarea circuitului pneumatic şi a celui electric;
■ Verificarea funcţionării schemelor în FluidSim şi pe bancul de probă.
2. Noţiuni generale
În figura 11 .40 este prezentată schema de comandă pneumatică a unui cilindru 1.0 cu
simplu efect folosind un distribuitor 3/2 monostabil cu buton. La apăsarea butonului,
distribuitorul 1.1 comută, permiţând aerului să ajungă în cilindru, pistonul se va deplasa.
Cilindrul este acţionat atât timp cât se ţine apăsat butonul de comandă. în momentul în care
se eliberează butonul, distribuitorul revine la poziţia iniţială, la fel şi tija cilindrului datorită
arcului de revenire.
În figura 11.41 este prezentată schema de comandă electrică a distribuitorului. La
activarea butonului P, circuitul de alimentarea a solenoidului Y se închide, se activează
distribuitorul care-şi schimbă poziţia. Dacă se eliberează butonul P, distribuitorul revine la
poziţia iniţială (fiind monostabil).
Fig. 11.40 Fig. 11.41 Fig.11.42
3. Modul de lucru
■ Realizaţi montajul din figura 11.40 şi verificaţi funcţionarea.
■ Realizaţi montajul din figura 11.41 şi verificaţi funcţionarea.
■ Redesenaţi schema circuitului de comandă din figura 11 .41 pentru comanda directă
a unui cilindru cu simplu efect folosind funcţia ŞI (două butoane de comandă).
■ Modificaţi schema de comandă pentru comanda indirectă a electrovalvei (folosind
un releu).
■ Modificaţi schema şi verificaţi funcţionarea.
■ Redesenaţi schema circuitului de comandă din figura 11.41 pentru comanda directă
a unui cilindru cu simplu efect folosind funcţia SAU (două butoane de comandă).
■ Modificaţi schema şi verificaţi funcţionarea.
■ Care este deosebirea dintre schemele din figurile 11.40 şi 11 .42 ?
■ Realizaţi schema din figura 11 .42.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -139-
Comanda indirectă a unui cilindru cu simplu efect
1. Competenţe
■ Pregătirea şi aşezarea pe bancul de probă a elementelor montajului;
■ Realizarea circuitului pneumatic şi a circuitului electric;
■ Alimentarea circuitului pneumatic şi a celui electric;
■ Verificarea funcţionării schemelor în FluidSim şi pe bancul de probă.
2. Noţiuni generale
Comanda indirectă se face în cazul cilindrului cu viteză şi diametru mare, care
necesită distribuitoare cu forţă de comutare mare.
În figura 11.43 este prezentată schema de comandă pneumatică indirectă a unui
cilindru cu simplu efect folosind două distribuitoare monostabile 3/2 normal închise.
Distribuitorul 1.1 numit distribuitor direcţional, alimentează cilindrul de lucru şi
distribuitorul 1.2 care comandă distribuitorul 1.1.
Distribuitorul direcţional va fi dimensionat cerinţelor de forţă-viteză impuse
cilindrului, iar comanda lui se face cu un distribuitor de dimensiuni mici, care necesită
consum mic de energie.
Se poate lucra cu două circuite pneumatice separate, unul de forţă pentru cilindru cu
presiune de 7bar şi unul de comandă pentru distribuitorul 1.2 cu presiune de 3 bar. Comanda
distribuitorului 1.2 se face manual cu buton.
La apăsarea butonului, distribuitorul 1.2 comută, permiţând aerului comprimat să
ajungă în distribuitorul 1.1, care la rândul lui va comuta, permiţând aerului să ajungă în
cilindru şi pistonul său se deplasează. Cilindrul este acţionat atât timp cât se ţine apăsat
butonul de comandă. în momentul în care se eliberează butonul, distribuitoarele revine la
poziţia iniţială normal închisă, la fel şi pistonul cilindrului datorită arcului de revenire.
În figura 11.44 este prezentată schema de comandă electrică a distribuitorului. La
activarea butonului Bi (N.D), se alimentează bobina releului K, care-şi închide contactul K
din circuitul de alimentarea a solenoidului Y, care la rândul lui comută şi activează
distribuitorul care-şi schimbă poziţia şi aerul ajunge la cilindru. Dacă se eliberează butonul
Bi, se dezactivează releul, distribuitorul revine la poziţia iniţială fiind monostabil. în figura
11.44.b este prezentată comanda fără automenţinere.
Fig. 139.43 Fig. 11.44 Fig. 11.45
3. Modul de lucru
■ Realizaţi montajul din figura 11.43.
■ Realizaţi montajul din figura 11.44.
■ Redesenaţi schema circuitului de comandă din figura 11.44 pentru comanda
indirectă a unui cilindru cu simplu efect folosind funcţia ŞI (două butoane de comandă).
■ Modificaţi schema şi verificaţi funcţionarea.
■ Redesenaţi schema circuitului de comandă din figura 11.44 pentru comanda
indirectă a unui cilindru cu simplu efect folosind funcţia SAU (două butoane de comandă).
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -140-
■ Modificaţi schema şi verificaţi funcţionarea.
■ Care este deosebirea dintre schema din figura 11.44 şi 11.45.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -141-
Comanda indirectă a unui cilindru cu simplu efect utilizând automenţinerea
1. Competenţe
■ Pregătirea şi aşezarea pe bancul de probă a elementelor montajului;
■ Realizarea circuitului pneumatic şi a circuitului electric;
■ Alimentarea circuitului pneumatic şi a circuitului electric;
■ Verificarea funcţionării schemelor în FluidSim şi pe bancul de probă.
2. Noţiuni generale
Există multe aplicaţii care necesită funcţia de automenţinere atât în circuitul de forţă,
cât şi în cel de comandă.
În figura 11.46 este prezentată comanda cu automenţinerea cilindrului 1.0 cu simplu
efect. Circuitul conţine trei distribuitoarele 1.2, 1.3, 1.4 monostabile de tip 3/2 şi supapa 1.5
de tip SAU. Distribuitorul 1.2 este distribuitorul direcţional care comandă cilindrul.
Distribuitoarele 1.3 şi 1.4 sunt cele care creează efectul de automenţinere.
Butonul START este pentru activarea automenţinerii, iar butonul STOP este pentru
dezactivarea automenţinerii.
La apăsarea butonului START, se comută distribuitoarele 1.4 şi 1.2 şi se comută
cilindrul 1.0. Simultan avem aer la ieşirea din supapa SAU, care se transmite direct la
cilindru, deci deşi încetează apăsarea butonului START, starea comutată a cilindrului se
menţine.
La apăsarea butonului STOP, se comută distribuitorul 1.3, aerul din circuitul de
comandă iese în atmosferă şi încetează activarea distribuitorului 1.2 iar cilindrul revine la
starea iniţială.
Această schemă are anumite dezavantaje:
■ Dacă timpul de apăsare al butonului START este foarte scurt, atunci
automenţinerea nu se activează deoarece timpul preluării semnalului de la ieşirea supapei
SAU este prea scurt;
■ Dacă timpul de apăsare al butonului STOP este foarte scurt, atunci automenţinerea
nu se dezactivează, deoarece aerul din circuitul distribuitorului 1.2 nu este eliberat în
totalitate.
Indiferent de starea de comutaţie a distribuitorului 1.4 (START), acţionarea
distribuitorului 1.3 (STOP) duce la dezactivarea sistemului, de aceea circuitul se numeşte
cu „dominanta OFF".
Fig. 11.46 Fig. 11.47 Fig. 11.48
Observaţie. Nu are importanţă modul cum se leagă celor două intrări (12 şi 14) ale
supapei SAU.
În figura 11 .47 este prezentat circuitul cu automenţinere cu dominanta ON, dacă
distribuitorul ON este menţinut în comutaţie, activitatea distribuitorului OFF nu are nici un
efect.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -142-
În figura 11 .48 este prezentat comanda electrică cu automenţinere a cilindrului 1.0 cu
simplu efect. Circuitul de comandă este circuitul obişnuit de automenţinere pentru un releu
(contactor). Comanda de START se dă cu butonul Bi, iar comanda de STOP cu butonul B2.
Se observă că indiferent de starea butonului Bi, butonul B2 întrerupe circuitul, de aceea
circuitul este cu dominata „OFF".
3. Modul de lucru
■ Realizaţi montajul din figura 11.46.
■ Realizaţi montajul din figura 11 .47.
■ Realizaţi montajul din figura 11 .48.
■ Redesenaţi schema circuitului de comandă din figura 11 .48 pentru ca circuitul să
fie cu dominata ON (se modifică poziţia butonului B2).
■ Modificaţi schema şi verificaţi funcţionarea.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -143-
Comanda pentru mişcarea continuu alternativă a cilindrului cu simplu efect
1. Competenţe
■ Pregătirea şi aşezarea pe bancul de probă a elementelor montajului;
■ Realizarea circuitului pneumatic şi a circuitului electric;
■ Alimentarea circuitului pneumatic şi a circuitului electric;
■ Verificarea funcţionării schemelor în FluidSim şi pe bancul de probă.
2. Comanda pneumatică
Comanda mişcării continuu alternativă se poate realiza cu ajutorul senzorilor plasaţi la
capătul cursei pistonului.
Fig. 11.49 Fig. 11.50
Fig. 11.51 În figura 11.49 cilindrul cu simplu efect 1.0 este comandat de distribuitorul 1.1 de tip
3/2 bistabil pneumatic. Distribuitoarele 1.2 şi 1.3 sunt monostabile cu rolă, iar distribuitorul
1.4 este cu buton de pornire/oprire, de tip 3/2.
Dacă distribuitorul de pornire-oprire 1.4 este activat, aerul ajunge prin distribuitorul
1.2 la racordul 14 al distribuitorului 1.1 care comută, aerul ajunge la cilindrul 1.0, tija
pistonului se extinde, eliberând rola distribuitorului 1.2 acesta comută închizându-se. La
atingerea capătului de cursă din dreapta, limitatorul S2 comută distribuitorul 1.3 pe poziţia
închis, aerul ajunge prin racordul 12 la distribuitorul 1.1, acesta îşi schimbă poziţia, aerul
din cilindru este evacuat în atmosferă prin legătura 2-3. Tija pistonului se retrage, ajungând
în poziţia iniţială. Deplasările alternative ale tijei pistonului se menţin atât timp cât
distribuitorul 1.4 este deschis.
3. Comanda electropneumatică
În figura 11.50 este prezentat un circuit cu limitatoare de cursă. Cilindru cu simplu
efect 1.0 este comandat de distribuitorul 1.1 de tip 3/2 monostabil cu solenoid. Circuitul de
comandă electric cu acţiune indirectă, conţine butonul de START/STOP, electrovalva Y
comandată cu releele K1 şi K2.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -144-
În figura 11.51 este prezentat un circuitul de comandă cu senzori Reed.
Distribuitorul 1.1 este de tip 3/2 bistabil cu solenoid.
4. Modul de lucru
■ Realizaţi schemele din figura 11.49. Verificaţi funcţionarea schemei.
■ Realizaţi schemele din figura 11.50. Verificaţi funcţionarea schemei.
■ Realizaţi schemele din figura 11.51. Verificaţi funcţionarea schemei.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -145-
Comanda directă a unui cilindru cu dublu efect
1. Competenţe
■ Pregătirea şi aşezarea pe bancul de probă a elementelor montajului;
■ Realizarea circuitului pneumatic şi a circuitului electric;
■ Alimentarea circuitului pneumatic şi a circuitului electric;
■ Verificarea funcţionării schemelor în FluidSim şi pe bancul de probă.
2. Noţiuni generale
În figura 11.52 este prezentată schema de comandă pneumatică a unui cilindru 1.0. cu
dublu efect folosind un distribuitor 1.2. monostabil de tip 5/2 cu buton. La apăsarea
butonului, distribuitorul comută, permiţând aerului comprimat să ajungă în cilindru şi
pistonul se va deplasa. Cilindrul este acţionat atât timp cât se ţine apăsat butonul de
comandă. în momentul în care se eliberează butonul, distribuitorul revine la poziţia iniţială,
la fel şi tija pistonului datorită arcului de revenire.
Fig. 11.52 Fig. 11.53 Fig. 11.54
În figura 11.53 este prezentată schema de comandă electrică a distribuitorului. La
activarea butonului START (N.D), se activează solenoidul Y şi distribuitorul 1.2. care-şi
schimbă poziţia. Dacă se eliberează butonul STRAT, distribuitorul revine la poziţia iniţială
(fiind monostabil).
În figura 11.54 este prezentată schema de comandă cu două distribuitoare de tip 3/2,
unul fiind N.I. celălalt fiind N.D. Această schemă permite alimentarea cilindrului la presiuni
diferite; de exemplu, pentru avansul cilindrului utilizând presiunea de 6 bar, iar pentru
revenire presiune mai mică 3 bar.
Fig. 1 1 .55
3. Modul de lucru
■ Realizaţi montajul din figura 11.52 şi verificaţi funcţionarea.
■ Realizaţi montajul din figura 11.53 şi verificaţi funcţionarea.
■ Redesenaţi schema circuitului de comandă din figura 11.53 pentru comanda directă a unui
cilindru cu dublu efect folosind funcţia ŞI (două butoane de comandă).
■ Modificaţi schema şi verificaţi funcţionarea.
■ Redesenaţi schema circuitului de comandă din figura 11.53 pentru comanda directă a unui
cilindru cu dublu efect folosind funcţia SAU (două butoane de comandă).
■ Modificaţi schema şi verificaţi funcţionarea.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -146-
■ Realizaţi montajul din figura 11.54 şi verificaţi funcţionarea.
■ Realizaţi schema de comandă electrică (folosind electrovalve).
■ Analizaţi schema din figura 11.55. Realizaţi schema.
■ Modificaţi schema de comandă astfel încât electrovalva să fie comandată indirect (prin
releu).
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -147-
Comanda pneumatică monostabilă a unui cilindru cu dublu efect
1. Competenţe
■ Pregătirea şi aşezarea pe bancul de probă a elementelor montajului;
■ Realizarea circuitului pneumatic;
■ Alimentarea cu aer şi verificarea funcţionării schemelor în FluidSim şi pe bancul de
probă.
2. Noţiuni generale
Pistonul cilindrului trebuie să stea într-o poziţie stabilă (retras sau deplasat) şi saşi schimbe
poziţia atunci când se apasă butonul distribuitorului de start 1.2. Această nouă poziţie
trebuie să fie activă doar atât timp cât se ţine apăsat butonul distribuitorului de start 1.2. În
figura 11.56 sistemul este reprezentat în poziţia de start în cazul de faţă pistonul este retras
(poziţia stabilă).
Observaţii:
- mărimea cursei pistonului depinde de poziţia limitatorului de cursă;
- dacă semnalul de pornire se suprapune cu semnalul ce provine de la limitatorul de cursă,
distribuitorul 1.1 nu comută dacă presiunile sunt egale, deoarece el rămâne la poziţia dictată
de primul semnal;
- dacă cele două semnale au presiuni diferite atunci distribuitorul 1.1 răspunde la presiunea
mai mare.
Fig. 1 1 .56 3. Modul de lucru
■ Realizaţi montajul din figura 11 .56.a.
■ Modificaţi schema astfel încât poziţia stabilă să fie cu pistonul deplasat.
■ Analizaţi schema din figura 11.56.b
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -148-
Comanda indirectă a unui cilindru cu dublu efect
1. Competenţe
■ Pregătirea şi aşezarea pe bancul de probă a elementelor montajului;
■ Realizarea circuitului pneumatic şi a circuitului electric;
■ Alimentarea circuitului pneumatic şi a celui electric;
■ Verificarea funcţionării schemelor în FluidSim şi pe bancul de probă..
2. Noţiuni generale
Cilindrul cu dublu efect din figura 11 .57 este acţionat cu distribuitorul 1.1 de tip 5/2
monostabil pneumatic, iar pentru comanda lui se foloseşte distribuitorul 1.2 de tip 3/2
monostabil cu buton. Tija pistonului stă în poziţia deplasată atât timp cât ţinem apăsat
butonul distribuitorului 1.2.
La cilindrul cu dublu efect din figura 11 .58, fiecare din cele două stări sunt stabile. El
este acţionat cu distribuitorul 1.1 de tip 5/2 bistabil pneumatic, iar pentru comanda lui se
folosesc două distribuitoare 3/2 monostabile cu buton. Pentru a schimba poziţia tijei
pistonului se pasă pe rând butoanele celor două distribuitoare 1.2 şi 1.3. Sistemul poate fi
alimentat de la aceeaşi sursă de aer comprimat, sau cu presiuni diferite pe circuitele de
comandă şi forţă.
În figura 11.59 este prezentată schema de comandă electrică a distribuitorului, pentru
care este suficient un distribuitor 5/2 monostabil cu solenoid. Circuitul de comandă este
identic cu cel de la cilindrul cu simplu efect. Comanda poate fi cu sau fără automenţinere.
În figura 11.60 este prezentată varianta cu senzori de proximitate.
Fig. 11.57 Fig. 11.58
Fig. 11.59 Fig. 11.60
3. Modul de lucru ■ Realizaţi montajul din figura 11.57.
■ Realizaţi montajul din figura 11.58.
■ Desenaţi schema pentru comanda distribuitorului din figura 11.59 cu şi fără
automenţinere. Realizaţi montajul din figura 11.59 şi circuitul de comandă desenat.
■ Redesenaţi schema circuitului de comandă din figura 11.58 pentru comanda directă a unui
cilindru cu simplu efect folosind funcţia ŞI (două butoane de comandă). Modificaţi schema
şi verificaţi funcţionarea.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -149-
■ Redesenaţi schema circuitului de comandă din figura 11.59 pentru comanda directă a unui
cilindru cu simplu efect folosind funcţia SAU (două butoane de comandă). Modificaţi
schema şi verificaţi funcţionarea.
■ Realizaţi montajul din figura 11.60 folosind senzori Reed.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -150-
Comanda unui cilindru cu dublu efect cu revenirea automată cu ajutorul
limitatoarelor de cursă
1. Competenţe
■ Pregătirea şi aşezarea pe bancul de probă a elementelor montajului;
■ Realizarea circuitului pneumatic şi a circuitului electric;
■ Alimentarea circuitului pneumatic şi a celui electric;
■ Verificarea funcţionării schemelor în FluidSim şi pe bancul de probă.
2. Noţiuni generale
În lucrarea „Comanda pneumatică monostabilă a unui cilindru cu dublu efect" a fost
prezentată o primă schemă de comandă cu un limitator de cursă (fig. 11.56). în această
lucrare se vor prezenta alte scheme de comandă cu limitatoare de cursă. în figura 11.61 este
prezentată comanda directă electrică a distribuitorului 1.1, utilizând un limitator de cursă S|.
Fig. 11.61 Fig. 11.62
Observaţie. Dacă butonul Bl nu este eliberat când tija cilindrului ajunge la capătul
cursei, solenoizii Yl şi Y2 sunt alimentaţi simultan şi distribuitorul nu va comuta până când
nu se eliberează butonul Bl.In figura 11.62 este prezentată comanda indirectă electrică a
distribuitorului 1.1, utilizând un senzor (limitator de cursă) Si. Comanda solenoizilor se face
prin intermediul releelor intermediare K 1 şi K2.
3. Modul de lucru
■ Realizaţi montajul din figura 11.61.
■ Realizaţi montajul din figura 11.62.
■ Verificaţi funcţionarea pentru diverse poziţii ale limitatorului de cursă.
■ Modificaţi schemele de comandă electrice pentru comanda cu funcţii ŞI, SAU.
■ Analizaţi schema din figura 11.63. Realizaţi schema.
■ Modificaţi schema de comandă pentru comanda indirectă a electrovalvelor (folosind
relee).
Fig. 11.63
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -151-
Comanda pneumatică pentru mişcarea continuu alternativă a cilindrului cu dublu
efect
l. Competenţe
■ Pregătirea şi aşezarea pe bancul de probă a elementelor montajului;
■ Realizarea circuitului pneumatic şi a circuitului electric;
■ Alimentarea circuitului pneumatic şi a celui electric;
■ Verificarea funcţionării schemelor în FluidSim şi pe bancul de probă.
2. Noţiuni generale
În figura 11.64 este prezentat un circuit cu limitatoare de cursă. Cilindrul cu dublu efect este
comandat de distribuitorul 1.1 de tip 4/2 sau 5/2. Distribuitoarele 1.2 şi 1.3 sunt de tip 3/2
monostabile cu rolă, iar distribuitorul 1.4 este cu buton cu automenţinere.
Fig. 11.64 Fig. 11.65
Distribuitorul 1.2 este deschis, iar distribuitorul 1.3 este închis. Capetele de cursă ale
tijei cilindrului sunt sesizate de limitatoarele S1 şi S2.
Dacă distribuitorul de pornire-oprire 1.4 este activat, aerul ajunge prin distribuitorul
1.2 şi racordul 14 al distribuitorului 1.1 şi acesta comută. Aerul ajunge la cilindrul 1.0,
pistonul se deplasează, eliberând rola Si a distribuitorului 1.2 acesta comută închizându-se.
La atingerea capătului de cursă din dreapta, limitatorul S2 comută distribuitorul 1.3, aerul
ajunge prin racordul 12 la distribuitorul 1.1, acesta îşi schimbă poziţia, aerul ajunge la
cilindrul de lucru, iar pistonul se deplasează în poziţia iniţială. Deplasările alternative ale
tijei pistonului se menţin până când se acţionează butonul distribuitorului 1.4.
În figura 11.65 este prezentat un circuit fără limitatoare de cursă. Apăsând butonul
1.6, distribuitorul 1.1 comută şi pistonul cilindrului avansează. Dacă eliberăm şi apăsam
iarăşi butonul 1.6, pistonul revine în poziţia iniţială.
Droselele 1.4 şi 1.5 au rolul de a asigura temporizarea comutării elementelor 1.2 şi
1.3, temporizare necesară pentru ca cilindrul să poată ajunge la capătul de cursă şi chiar să
staţioneze acolo un timp, în funcţie de reglajul făcut asupra droselelor. Distribuitorul 1.2
este normal deschis, iar 1.3 este normal închis.
3. Modul de lucru
■ Realizaţi schema din figura 11.64. Verificaţi funcţionarea schemei.
■ Realizaţi schema din figura 11.65. Verificaţi funcţionarea schemei.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -152-
Comanda electropneumatică pentru mişcarea continuu alternativă a cilindrului cu
dublu efect
l. Competenţe
■ Pregătirea şi aşezarea pe bancul de probă a elementelor montajului;
■ Realizarea circuitului pneumatic şi a circuitului electric;
■ Alimentarea circuitului pneumatic şi a celui electric;
■ Verificarea funcţionării schemelor în FluidSim şi pe bancul de probă.
2. Noţiuni generale
În figura 11.66 este prezentată schema comenzii electrice a distribuitorului de
pornire-oprire 1.4. Distribuitorul este acţionat cu electrovalvele Y1 şi Y2. Senzorii S1 şi S2
sunt cu rolă. Circuitul de comandă electric este cu acţiune directă, conţine cele două
electrovalve şi butoanele de START şi STOP.
În figura 11.67 este prezentată schema de comandă cu senzori de proximitate.
Distribuitorul este de tip 5/2 bistabil comandat cu electrovalvele Y1 şi Y2. Comanda
electrovalvelor se face cu releele K1 şi K2.
Comanda de pornire-oprire se face butonul B, care este un buton cu blocarea poziţiei închis
sau deschis.
Fig. 11.67 Fig. 11.66
2. Modul de lucru
■ Realizaţi schemele din figura 11.66. Verificaţi funcţionarea schemei.
■ Modificaţi schema de comandă astfel încât să fie cu acţiune indirectă (cu relee).
■ Realizaţi schemele din figura 11.67. Verificaţi funcţionarea schemei.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -153-
Comanda bistabilă a cilindrilor
1. Competenţe
■ Utilizarea releului de impulsuri;
■ Realizarea circuitului pneumatic;
■ Alimentarea circuitului pneumatic;
■ Verificarea funcţionării schemelor.
2. Noţiuni generale
Realizarea unor circuite de comenzii bistabile (sau cu memorie) pentru cilindrii cu
simplu şi dublu efect se poate face cu relee de impulsuri. Releul de impulsuri va comanda
releele intermediare care la rândul lor vor comanda electrovalvele distribuitoarelor. în figura
11.68 este prezentată schema de comandă bistabilă pentru un cilindru cu dublu efect
folosind un distribuitor 5/2 monostabil cu solenoid.
La fiecare comandă dată cu butonul B (fig. 11.68), releul de impulsuri J îşi schimbă
poziţia contactelor prin care se comandă bobina releului K, se modifică pe rând: starea
releului K, starea solenoidului Y şi poziţia distribuitorului, deci în final se modifică poziţia
pistonului cilindrului.
Aceeaşi schemă se poate folosi pentru un cilindru cu simplu efect, doar că
distribuitorul va fi 3/2 monostabil cu solenoid.
Fig. 11.68 Fig. 11.69
Fig. 153.70 Schema din figura 11.69 permite comanda bistabilă din două locuri cu butoanele Bi şi
B2, a cilindrului din figura 11.68. Fiecare buton comandă câte un releu de impulsuri Ji şi J2.
La apăsare pe unul din butoane se modifică poziţia pistonului cilindrului.
Observaţie. Schema este asemănătoare cu comanda din două locuri a unui bec prin
comutatoare de capăt.
Schema din figura 11.70 permite comanda cu memorie folosind un distribuitor 5/2
bistabil cu solenoid.
3. Modul de lucru
■ Realizaţi schema din figura 11.68.
■ Realizaţi schema din figura 11.69.
■ Realizaţi schema din figura 11.70.
■ Dacă nu dispuneţi de relee de impulsuri ţineţi cont de observaţia făcută la punctul 2.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -154-
Comanda cu temporizare a cilindrilor
1. Competenţe
■ Identificarea elementelor componente;
■ Realizarea circuitului pneumatic şi a circuitului electric;
■ Alimentarea circuitului pneumatic şi a celui electric;
■ Verificarea funcţionării schemelor în FluidSim şi pe bancul de probă.
2. Noţiuni generale
În automatizările industriale sunt frecvente situaţiile în care transmiterea semnalelor
trebuie să se facă cu o anumită întârziere de ordinul fracţiunilor de secundă până la zeci de
minute.
În lucrarea de faţă se vor utiliza relee de timp electrice, aceste relee pot fi normal
deschise (ON-delay) şi normal închise (OFF-delay).
2.1. Comanda unui cilindru cu simplu efect
Fig. 11.71
În figura 11.71.a, este prezentat un cilindru cu simplu efect comandat cu un
distribuitor 3/2 monostabil cu solenoid. în circuitul de comandă se află releul T de tip ON
(fig. 11.71 .b) şi tip OFF (fig. 11.71 .c).
Funcţionarea circuitului de comandă din figura 11.71.b. Cu butonul Bi se
alimentează cu tensiune electrică circuitul de comandă, iar cu butonul B2 se comandă
întreruperea alimentării cu tensiune. După apăsarea butonului B], releul K este alimentat, se
închid contactele K (de automenţinere şi din circuitul releului de timp T), se activează releul
de timp. După trecerea timpului la care a fost reglat releul, contactul său din circuitul 4 se
închide, electrovalva Y se alimentează şi distribuitorul 1.1 comută iar pistonul cilindrului se
deplasează. Revenirea la poziţia iniţială se face prin apăsarea butonului B2.
2.2. Comanda unui cilindru cu dublu efect
Pentru comanda unui cilindru cu dublu efect, cu distribuitor 5/2 monostabil cu
solenoid (fig. 11.72) circuitele de comandă sunt identice ca la cilindrul cu simplu efect.
în figura 11.73, este prezentat un circuit de comandă cu temporizarea unui cilindru cu dublu
efect, comandat cu un distribuitor 5/2 bistabil cu solenoid. Releul T este de tip OFF.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -155-
Fig. 11.72 Fig. 11.73
3. Modul de lucru
■ Realizaţi circuitele din figura 11.71. Verificaţi funcţionarea circuitelor.
■ Realizaţi circuitele de comandă pentru cilindrul cu dublu efect (fig.l
1.72).Verificaţi funcţionarea circuitelor.
■ Realizaţi circuitele din figura 11.73).Verificaţi funcţionarea circuitelor. înlocuţi releul
OFF cu releu ON.
■ Inversaţi releele K 1 şi K2. Ce constataţi?
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -156-
Supapă de sens
1. Competenţe
■ Identificarea orificiilor elementelor componente;
■ Pregătirea şi aşezarea pe bancul de probă a elementelor montajului;
■ Realizarea circuitului pneumatic;
■ Alimentarea circuitului pneumatic;
■ Verificarea funcţionării schemelor în FluidSim şi pe bancul de probă.
2. Noţiuni generale
Supapele de sens au principal rolul de a controla sensul de curgere a aerului pe
circuitele pe care sunt montate. Prin controlul sensului de curgere, unele variante de supape
de sens pot îndeplini şi alte funcţii, cum sunt: divizarea şi însumarea debitelor de aer, unele
funcţii logice elementare (ŞI, SAU), sau descărcarea rapidă a unor circuite.
3. Supapa de descărcare rapidă este utilizată pentru a mării viteza de golirea a unei
incinte aflată sub presiune, prin scurtarea traseului de parcurgere a aerului de la incintă până
în atmosferă.
În figura 11 .74, este prezentat un sistem de acţionare ce conţirîe o supapă de
descărcare rapidă 1.1 pentru cilindrul de lucru 1.0. După apăsarea butonului 1.2, aerul ajunge
în cilindru pe calea 1-2 stabilită de supapă. Dacă încetează comanda asupra butonului,
resortul din cilindru se destinde, împinge pistonul spre stânga, aerul din cilindru iese în
atmosferă prin legătura rapidă 2-3 a supapei. Dacă nu ar fi această supapă, aerul ar ieşi în
atmosferă prin legătura 2-3 a distribuitorului 1.2, care este o cale mai lungă.
4. Modul de lucru
■ Realizaţi schema din figura 11 .74 şi verificaţi funcţionarea. Montaţi supapa invers. Ce
constataţi ? Cum se comportă supapa?
Fig. 1 1 .74
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -157-
Supapă de selectare sau element logic SAU
1. Competenţe
■ Identificarea orificiilor elementelor componente;
■ Pregătirea şi aşezarea pe bancul de probă a elementelor montajului;
■ Realizarea circuitului pneumatic;
■ Alimentarea circuitului pneumatic;
■ Verificarea funcţionării schemelor în FluidSim şi pe bancul de probă.
2. Noţiuni generale
În figura 11.75, este prezentată schema de comandă a unui cilindru cu simplu efect
1.0, comandat din două locuri cu butoanele 1.2 sau 1.3. Realizarea acestei comenzi se face
prin intermediul supapei SAU 1.1.
Fig. 11.75 Fig. 11.76
În figura 11 .76, este prezentată schema de comandă a unui cilindru cu dublu efect
1.0, comandat de distribuitorul principal 1.1 de tip 5/2 bistabil pneumatic.
Comanda de acţionare se poate da din două locuri, cu butonul 13 sau pedala 1.4. Cursa de
revenire se comandă de către distribuitorul 1.5 monostabil cu rolă, comandat de limitorul de
cursă Si.
În figura 11 .77.a este prezentat cazul unei cilindru care la comanda de start trebuie să
fie cu pistonul extins. La o comandă dată din două puncte diferite (cu butoanele 1.2 sau 1.3),
pistonul trebuie să revină la starea cu pistonul retras. în figura 11 .77.b este prezentată o altă
variantă de comandă din două locuri a unui cilindru cu dublu efect. Pentru comanda
cilindrului se foloseşte un distribuitor de tip 5/2 monostabil pneumatic.
Există cazuri când este nevoie de mişcare alternativă cu oprirea la capăt de cursă şi
revenire la o altă comandă. în figura 11 .78 este prezentat un astfel de circuit prevăzut cu
două distribuitoare bistabile 1.1 şi 1.4 două supape SAU 1.2 şi 13 şi un distribuitor
monostabil cu buton 1.5. Apăsând butonul 1.5, aerul ajunge la distribuitorul 1.1 pe calea
distribuitorul 1.4/2 racordul 14 şi distribuitorul comută, iar pistonul cilindrului 1.0 se
deplasează. Simultan este alimentat racordul 12 al distribuitorului 1.4 prin supapa 13.
Ajuns la capăt de cursă, cilindrul se opreşte, iar distribuitorul 1.4 comută fiind
comandat pe calea 1.1/14-1.2/12- 1.4/14. Apăsând iarăşi butonul 1.5, datorită noii poziţii în
care se află distribuitorul 1.4, distribuitorul 1.1 primeşte comanda de revenire în racordul 12,
comandând revenirea cilindrului la poziţia iniţială. La o nouă comandă a butonului 1.5 se
reia cursa de avans a cilindrului, deci mişcarea lui este alternativă cu oprire la capătul cursei.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -158-
Fig. 11.77.a Fig. 11.77.b
Observaţie. Dacă presiunile în distribuitoarele 1.1 şi 1.5 nu sunt aproximativ egale,
atunci sistemul nu funcţionează corect, datorită suprapunerii semnalelor de comandă de
valori diferite în distribuitorul 1.4.
Fig.11.78 3. Modul de lucru
■ Realizaţi schemele din figurile 11.75... 11.78 şi verificaţi funcţionarea.în lipsa unui
distribuitor cu pedală se poate folosi unul cu buton.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -159-
Supapă de selectare sau element logic SI
1. Competenţe
■ Identificarea orificiilor elementelor componente;
■ Pregătirea şi aşezarea pe bancul de probă a elementelor montajului;
■ Realizarea circuitului pneumatic şi alimentarea circuitului pneumatic;
■ Verificarea funcţionării schemelor în FluidSim şi pe bancul de probă.
2. Noţiuni generale
În figura 11.79, este prezentată schema de comandă a unui cilindru cu simplu efect 1.0,
comandat de distribuitorul principal 1.1 de tip 3/2. Comanda distribuitorului 1.1 se face
simultan din două locuri cu butoanele 1.3 şi 1.4. Realizarea acestei comenzi necesită o
supapă ŞI 1.2. În figura 11.80, este prezentată schema de comandă a unui cilindru cu dublu
efect 1.0, comandat de distribuitorul principal 1.1 de tip 3/2. Comanda distribuitorului 1.1 se
face simultan din două locuri cu butoanele 1.3 şi 1.4 şi a supapei ŞI 1.2.
Fig.11.79 Fig. 11.80
3. Modul de lucru
■ Realizaţi schema din figura 11.79 şi verificaţi funcţionarea.
■ Realizaţi schema din figura 11.80 şi verificaţi funcţionarea.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -160-
Supapă de debit
160. Competenţe
■ Identificarea orificiilor elementelor componente;
■ Pregătirea şi aşezarea pe bancul de probă a elementelor montajului;
■ Realizarea circuitului pneumatic şi alimentarea circuitului pneumatic;
■ Verificarea funcţionării schemelor în FluidSim şi pe bancul de probă.
2. Noţiuni generale
În figura 11.81 este prezentată schema de comandă a unui cilindru cu simplu efect 1.0
comandat printr-un distribuitorul 1.2. Pentru reglarea vitezei de deplasare s-a introdus
droselul de cale 1.1.
Fig. 11.81 Fig. 11.82 Fig. 11.83
Droselul realizează reglarea debitului de aer numai pentru un sens de deplasare. Dacă
se doreşte ca şi cursa de întors să fie cu viteză reglabilă, atunci se adaugă un al doilea drosel
în serie cu cel existent, astfel încât cele două drosele să fie în opoziţie (fig. 11.82). Cele două
drosel 1.2 şi 13 pot avea acelaşi reglaj sau reglaje diferite (pentru viteze diferite). Dacă
drosele se pun în paralel, atunci fiecare drosel anulează efectul de reglare a debitului pentru
celălalt drosel.
În figura 11.83 este prezentată schema de comandă a unui cilindru cu dublu efect 1.0
comandat prin distribuitorul 13. Pentru reglarea vitezei de deplasare sau introdus droselele
1.1 şi 1.2.
3. Modul de lucru
■ Realizaţi schema din figura 11.81 şi verificaţi funcţionarea. Realizaţi diverse reglaje ale
supapei. Urmăriţi indicaţiile celor două manometre. Ce constataţi?
■ Realizaţi schema din figura 11.82 şi verificaţi funcţionarea. Realizaţi diverse reglaje ale
supapelor. Urmăriţi indicaţiile celor două manometre. Ce constataţi? Montaţi droselele în
paralel. Ce constataţi?
■ Realizaţi schema din figura 11 .83 și verificaţi funcţionarea. Realizaţi diverse reglaje ale
supapelor.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -161-
Supape regulatoare de presiune şi supape de succesiune (secvenţială)
1. Competenţe
■ Identificarea orificiilor elementelor componente;
■ Pregătirea şi aşezarea pe bancul de probă a elementelor montajului;
■ Realizarea şi alimentarea circuitului pneumatic;
■ Verificarea funcţionării schemelor în FluidSim şi pe bancul de probă.
2. Noţiuni generale
Supapele regulatoare de presiune
pneumatice au rolul funcţional de a controla sau regla presiunea agregatului de lucru
dintr-un circuit situat fie în amonte, fie în aval de echipament.
3. Supapa regulatoare de presiune
Supapa regulatoare de presiune (supapa de siguranţă) se montează în derivaţie cu
sistemul pe care îl deserveşte (fig.11.84). Sursa de aer produce aerul la presiunea p1, iar
supapa de siguranţă 1.3 este reglată la o presiune p2<p1. Datorită supapei, presiunea din aval
de supapă este presiunea prescrisă p2.
Fig. 11.84 4. Supapa de succesiune (secvenţială)
Supapă de succesiune (secvenţială) este o supapă de presiune, pilotată, cu rolul de a
alimenta un circuit din aval de supapă din alt circuit, situat în amonte de ea, când s-a atins în
acesta din urmă o anumită presiune
Cilindrii 1.0 şi 2.0 (fig. 11.85) sunt alimentaţi în serie, prin intermediul supapei de
succesiune 2.1.
Fig. 1 1 .85 Fig.11.86
Să notăm presiunea din reţea (a compresorului) pi şi presiunea la care este reglată să
acţioneze supapa cu p2. Pot exista cazurile p1=p2, P1<P2, P1>P2.
Dacă se reglează presiunea de comandă a supapei astfel ca p1= p2, atunci aerul din
sistem împinge pistonul cilindrului 1.0. Până când pistonul cilindrului 1.0 nu ajunge la
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -162-
capătul cursei, presiunea la orificiul 12 este p2<p1 , deci supapa nu este comandată. Când se
termină cursa cilindrului 1.0, presiunea la orificiul 12 devine p2=P1. În acest moment supapa
se deschide şi este alimentat cilindrul 2.0. Când este închisă sursa de alimentare, cilindrul
1.0 este ventilat prin distribuitorul de pornire 1.2, iar cilindrul 2.0 este ventilat prin supapa
2.1.
Dacă se reglează presiunea de comandă a supapei astfel ca pi>p2, mai întâi lucrează
cilindrul 2.0 şi apoi cilindrul 1.0.
Dacă se reglează presiunea de comandă a supapei astfel ca pi<p2, după ce se termină
cursa cilindrului 1.0, cilindrul 2.0 nu poate fi comandat deoarece presiunea de deschidere a
supapei 2.1 este mai mare decât presiunea din reţea, deci aerul nu poate ajunge în aval de
supapă.
În figura 11 .86 este prezentat cazul comenzii secvenţiale a doi cilindrii cu dublu
efect.
5. Modul de lucru
■ Realizaţi schema din figura 11.84 şi verificaţi funcţionarea. Montaţi un manometru în aval
de distribuitorull.2.
■ Realizaţi schema din figura 11.85. Stabiliţi presiunea în reţea pi=4bar. Reglaţi pe rând
presiunea supapei p2 astfel încât să aveţi cazurile: p1=p2, P1<P2 > P1>P2. Verificaţi în fiecare
caz în parte modul de funcţionare a schemei.
■ Demontaţi droselul de cale 1.1 şi reglaţi supapa astfel încât p1=p2. Verificaţi funcţionarea.
Ce constataţi?
■ Realizaţi schema din figura 11.86. Reglaţi pe rând presiunea supapei p2 astfel încât să
aveţi cazurile: p1=p2, P1<P2, P1>P2. Verificaţi în fiecare caz în parte modul de funcţionare a
schemei.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -163-
Supape de temporizare
1. Competenţe
■ Identificarea orificiilor elementelor componente;
■ Pregătirea şi aşezarea pe bancul de probă a elementelor montajului;
■ Realizarea şi alimentarea circuitului pneumatic;
■ Verificarea funcţionării schemelor în FluidSim şi pe bancul de probă.
2. Noţiuni generale
În automatizările industriale sunt frecvente situaţiile în care transmiterea semnalelor
trebuie să se facă cu o anumită întârziere de ordinul fracţiunilor de secundă până la zeci de
minute. în schemele de comandă electropneumatice se pot folosi releelor de temporizare ce
simplifică schemele de comandă, realizându-se mai uşor şi mai sigur secvenţe funcţionale
de durată, iar în schemele pneumatice se folosesc supape cu temporizare.
În figura 11.87 este prezentat un circuit de comandă cu temporizarea unui cilindru cu
dublu efect. Distribuitorul principal 1.3 este comandat pneumatic prin distribuitorul cu
buton 1.4 şi distribuitorul cu rolă 1.6. Se constată că între distribuitorul 1.3 şi distribuitorul
1.6 se află o supapă cu temporizare normal închisă 1.5.
Comanda de acţionare se dă cu butonul distribuitorului 1.4, odată ce echipajul mobil
ajunge la capătul cursei, limitatorul de cursă cu rolă SI, comută distribuitorul 1.6. Aerul
ajunge la supapa cu temporizare 1.5, care comută cu o anumită întârziere în funcţie de
reglajul droselului 1.1 (fig.11.87). După ce comută supapa 1.5 va comuta şi distribuitorul
1.3, iar cilindrul realizează cursa de întoarcere. Deci în funcţie de reglajul supapei 1.5, este
întârziată cursa de întoarcere cu un anumit timp. O astfel de mişcare de dute-vino cu
întârzierea cursei de întoarcere este necesară de exemplu în cazul lipirii unor materiale. La
cursa de ducere sunt presate materialele, odată cu atingerea limitatorului se porneşte sursa
de încălzire (o rezistenţă), materiale rămân apăsate un anumit timp (cât să se lipească) după
care se efectuează cursa de întoarcerea a echipajului mobil.
În figura 11.88 este prezentat un circuit de comandă cu temporizare a unui cilindru cu
dublu efect cu mişcare continuă. La fel ca şi în cazul anterior, cursa de întoarcere este
întârziată cu ajutorul unui temporizator pneumatic.
Fig. 11.87 Fig. 11.88
3. Modul de lucru
■ Realizaţi schema din figura 11.87
■ Realizaţi diverse reglaje ale supapei şi cronometraţi timpul de acţionare.
■ închideţi complet droselul supapei de temporizare. Ce constataţi?
■ Realizaţi schema din figura 11.88.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -164-
Dispozitiv cu contor electric
1. Competenţe
■ Identificarea orificiilor contorului;
■ Pregătirea şi aşezarea pe bancul de probă a elementelor montajului;
■ Realizarea şi alimentarea circuitului electric şi pneumatic;
■ Verificarea funcţionării schemelor în FluidSim şi pe bancul de probă.
2. Noţiuni generale
Contoarele electrice permit numărarea unor impulsuri electrice.
În figura 11.89 este prezentă o schemă simplă, pentru legarea unui contor electric
într-o schemă de comandă. în circuitul 1, bornele Ai şi A2 ale bobinei contorului sunt
conectate la sursa de tensiune printr-un buton normal deschis Bl. Contactul C al contorului
alimentează bobina unui releu K. Contactele releului K alimentează două becuri L1 şi L2.
În figura 11.90 este prezentat circuitul de comandă a unui cilindru cu dublu efect, care
trebuie să execute un anumit număr de cicluri.
Fig. 11.89 Fig. 11.90
3. Modul de lucru
■ Realizaţi în FluidSim şi pe planşetă circuitul din figura 89. Reglaţi contorul pe n=5.
■ Apăsaţi butonul B] de 5 ori. Ce constataţi?
■ Apăsaţi butonul B2. Ce constataţi?
■ Analizaţi funcţionarea circuitului din figura 11.90. Realizaţi circuitul din figura 11.90.
■ Apăsaţi butonul B. Ce constataţi?
■ Conectaţi bornele R1 şi R2 la bornele sursei de alimentare prin intermediul contactului
normal deschis al contorului. Apăsaţi butonul B. Ce constataţi?
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -165-
Comanda unui cilindru cu trei poziţii de lucru
1. Competenţe
■ Realizarea circuitului pneumatic;
■ Alimentarea circuitului pneumatic;
■ Verificarea funcţionării schemei în FluidSim şi pe bancul de probă.
2. Noţiuni generale
Cilindrul cu dublu efect are poziţia de repaus cu pistonul extins la maxim (se atinge
senzorul S3) (fig. 11.91). În timpul lucrului pistonul cilindrului efectuează mai multe curse
între două poziţii dictate de senzorii S1 (piston retras complet) şi S2 (50% din cursa
pistonului). Numărul de curse între cei doi senzori este în funcţie de reglajul supapei de
temporizare normal închisă 1.4.
Fig.11.91 3. Modul de lucru
■ Denumiţi elementele schemei.
■ Explicaţi principiul de funcţionare.
■ Realizaţi schema în FluidSim şi pe bancul de probă.
■ Verificaţi funcţionarea schemei.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -166-
Comanda pneumatică simultană a doi cilindrii
1. Competenţe
■ Realizarea circuitului pneumatic;
■ Alimentarea circuitului pneumatic;
■ Verificarea funcţionării schemei în FluidSim şi pe bancul de probă.
2. Noţiuni generale
Doi cilindrii cu dublu efect trebuie să lucreze simultan. Fiecare cilindru este comandat de un
distribuitor 5/2 bistabil pneumatic, care la rândul lor sunt comandaţi de un distribuitor
principal de tip 5/2 bistabil pneumatic. Capetele de cursă ale cilindrilor sunt controlate cu
limitatoare de cursă. Cilindrii trebuie să rămână câteva secunde cu pistoanele extinse, după
care urmează cursa de retragere. Timpul cât stau pistoanele extinse este în funcţie de reglajul
unei supape de temporizare normal închisă, în figura 1 1 .92 este prezentă schema de lucru.
Fig.11 .92 3. Modul de lucru
■ Denumiţi elementele schemei.
■ Explicaţi principiul de funcţionare.
■ Realizaţi schema în FluidSim.
■ Verificaţi funcţionarea schemei pe bancul de probă.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -167-
Comanda pneumatică a doi cilindri cu dublu efect
1. Competenţe
■ Pregătirea şi aşezarea pe bancul de probă a elementelor montajului;
■ Realizarea şi alimentarea circuitului pneumatic;
■ Verificarea funcţionării schemei în FluidSim şi pe bancul de probă.
2. Noţiuni generale
Doi cilindrii cu dublu efect 1.0 şi 2.0 trebuie să funcţioneze după ciclograma din
figura 11.93.
Comanda fiind pneumatică, este asigurată de două distribuitoare 5/2 bistabile
pneumatice 1.1 şi 2.1 (fig.11.94).
Capetele de cursă ale cilindrilor sunt sesizate de limitatoare de cursă S1...S4
(distribuitoare 3/2 monostabile cu rolă 1.2....2.3). Pentru reglarea vitezei pistoanelor se
folosesc drosele.
Fig. 11.93
Fig. 11.94
3. Modul de lucru
■ Realizaţi din figura 11.94.
■ Pornirea schemei se face butonul 1.4.
■ Verificaţi funcţionarea schemei.
■ Realizaţi diverse reglaje ale droselelor.
■ înlocuiţi distribuitorul 1.4 cu un distribuitor cu automenţinere.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -168-
Comanda unui cilindru cu dublu efect prin stepere
1. Competenţe
■ Cunoaşterea modului de alcătuire şi funcţionare a steper-ului;
■ Identificarea orificiilor steper-ului;
■ Realizarea şi alimentarea unui circuit de comandă cu steper;
■ Verificarea funcţionării schemei în FluidSim şi pe bancul de probă.
2. Noţiuni generale
În figura 11.95 este prezentă schema de comandă a unui cilindru cu dublu efect care trebuie
să facă o mişcare de dute-vino. Comanda cilindrului se face cu distribuitorul 1.1 de tip 5/2
bistabil pneumatic, iar capetele de cursă ale cilindrului sunt sesizate de limitatoare de cursă
1.4 şi 1.5. Comanda pornirii instalaţiei se face cu distribuitorul 1.6.
Fig.11.95
3. Modul de lucru
■ Identificaţi orificiile seperu-lui.
■ Realizaţi circuitul din figura 11.95.
Atenţie! Pentru ca steperul să funcţioneze corect butoanele primelor trei module
trebuie să fie pe 1, iar butonul ultimului modul trebuie să fie pe zero (vezi paragraful
7.3). Orificiul L nu trebuie să fie obturat.
■ Verificaţi funcţionarea. Apăsaţi butonul de pornire 1.6.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -169-
Comanda a doi cilindrii cu dublu efect prin stepere
1. Competenţe
■ Cunoaşterea modului de alcătuire şi funcţionare a steper-ului;
■ Identificarea orificiilor steper-ului;
■ Realizarea şi alimentarrea unui circuit de comandă cu steper;
■ Verificarea funcţionării schemei în FluidSim şi pe bancul de probă.
2. Noţiuni generale
■ Schema de comandă cu steper trebuie să permită funcţionarea a doi cilindii cu dublu efect
după ciclograma A+B+B-A-.
■ în figura 11.96 este prezentă schema de comandă.
■ Comanda cilindrilor 1.0 şi 2.0 se face cu distribuitoarele 1.1 şi 2.1 de tip 5/2 bistabile
pneuamtice, iar capetele de cursă ale cilindrilor sunt sesizate de limitatoare de cursă 1.4,1.5,
2.2 şi 2.3.
■ Comanda pornirii instalaţiei se face cu distribuitorul 1.6.
Fig. 11.96
3. Modul de lucru
■ Identificaţi orificiile seperu-lui.
■ Realizaţi circuitul din figura 11.96.
■ Verificaţi funcţionarea. Apăsaţi butonul de pornire 1.6.
■ înlocuiţi distribuitorul 1.6 cu un distribuitor cu buton cu automenţinere. Ce constataţi?
■ Daţi exemple de utilaje unde se poate folosi acesta schemă de comandă.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -170-
Comanda a trei cilindri cu dublu efect prin steper
1. Competenţe
■ Alcătuirea schemei de comandă a trei cilindrii cu ajutorul steper-ului.
■ Identificarea orificiilor steper-ului;
■ Alimentarea circuitului pneumatic;
■ Verificarea funcţionării schemei în FluidSim şi pe bancul de probă.
2. Noţiuni generale
Schema de comandă trebuie să permită mişcarea cilindrilor conform ciclogramei
A+B+B-C+C-A- (fig. 11.97) Având în vedere că steperul are doar 4 intrări şi 4 ieşiri, pentru
a comanda trei cilindrii se introduc în schema de comandă trei supape ŞI, care vor primi câte
un semnal de la un senzor şi un semnal de la o ieşirea a steper-ului.
Fig. 11.97
Fig.11.98
Un ciclu complet necesita 6 paşi.
Pasul 1: Cilindrul 1.0 se extinde (A+). Ieşirea A t trimite semnal la orificiul 14 al
distribuitorului 1.1.
Pasul 2: Cilindrul 2.0 se extinde (B+). Ieşirea A, trimite semnal la supapa SI 2.2, care
primeşte simultan semnal de la senzorul S2 şi semnalul ajunge la orificiul 14 al
distribuitorului 2.1.
Pasul 3: Cilindrul 2.0 se retrage (B-). Ieşirea A2 trimite semnal la orificiul 12 al
distribuitorului 2.1.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -171-
Pasul 4: Cilindrul 3.0 se extinde (C+). Ieşirea A2 trimite semnal la supapa SI 3.2, care
primeşte simultan semnal de la senzorul S3 şi semnalul ajunge la orificiul 14 al
distribuitorului 3.1.
Pasul 5: Cilindrul 3.0 se retrage (C-). Ieşirea A3 trimite semnal la orificiul 12 al
distribuitorului 3.1.
Pasul 6: Cilindrul 1.0 se retrage (A-). Ieşirea A3 trimite semnal la supapa SI 1.2, care
primeşte simultan semnal de la senzorul S5 şi semnalul ajunge la orificiul 12 al
distribuitorului 1.1.
Intrările se leagă astfel: Xi cu senzorul S4, X2 cu senzorul S6, X3 cu senzorul S1 , iar X4 cu
ieşirea A4. În figura 11.98 este prezentată schema de comandă.
3. Modul de lucru
■ Reprezentaţi pe desenul ciclogramei (fig. 11.97) ordinea de lucru a celor 6 senzori.
■ Analizaţi paşii descrişi pe schema din figura 11.98.
■ Realizaţi schema în FluidSim.
■ Verificaţi funcţionarea schemei.
■ Încercaţi alte variante de cicluri cu trei cilindrii.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -172-
Dispozitiv cu presostat
1. Competenţe
■ Identificarea orificiilor elementelor componente;
■ Pregătirea şi aşezarea pe tablă a elementelor montajului;
■ Realizarea şi alimentarea circuitului pneumatic şi electric;
■ Verificarea funcţionării schemei în FluidSim şi pe bancul de probă.
2. Noţiuni generale
Sesizarea capătului de cursă a cilindrului este una din funcţiile pe care releul de
presiune (presostat) le poate îndeplini într-un circuit electropneumatic.
Un astfel de exemplu pentru sesizarea capătului de cursă cu ajutorul presostatului este
cazul unui dispozitiv de bucşare (fig. 11.99).
Fig. 172.99 Dispozitivul acţionat pneumatic, trebuie comandat electric. Tija cilindrului
pneumatic 1, presează bucşa 2, pe capătul axului 3. Odată ajunsă la capătul cursei fără a
folosi un senzor de capăt, tija trebuie să se retragă.
În figura 11.100 este cazul comenzii cilindrului cu un distribuitor bistabil comandat
electric. Apăsând butonul B1, releul K1 este alimentat. Se activează solenoidul Y1 prin
contactul K1 din circuitul 4, se produce comutarea distribuitorului 1.1, iar tija cilindrului se
deplasează presând bucşa. Oprirea tijei cilindrului la capăt de cursă determină creşterea
presiunii în racordul de alimentare a cilindrului, deci şi în racordul P1 al presostatului.
Presostatul este alimentat la racordul P2 cu o presiune constantă p2. în momentul în
care se atinge diferenţa de presiune p1-p2 la care a fost reglat presostatul contactul său se
închide şi se alimentează releul K2. Se închide contactul K2 din circuitul 5, alimentându-se
solenoidul Y2, distribuitorul 1.1 revine în poziţia iniţială, determinând revenirea tijei
cilindrului în poziţia iniţială.
Fig. 11.100
Fig.11.101
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -173-
Observaţie. Dacă nu se atinge diferenţa de presiune la care este reglat presostatul
atunci cilindrul nu revine în poziţia iniţială.
În figura 11.101 este prezentat cazul comenzii cilindrului cu un distribuitor
monostabil comandat electric.
2. Modul de lucru
■ Identificaţi bornele electrice şi intrările pneumatice ale presostatului.
■ Realizaţi montajul din figura 11.100.
■ Realizaţi montajul din figura 11.101.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -174-
Circuit de comandă pentru menţinerea nivelului apei între două limite
1. Competenţe
■ Realizarea şi alimentarea circuitului pneumatic;
■ Verificarea funcţionării schemei.
2. Noţiuni generale
În figura 11.102 este prezenta un rezervor în care trebuie mentinut nivelul apei între
două limite una maximă şi una minimă.
Elementele schemei sunt: 1-rezervor, 2-robinet (vană) de umplere; 3- cilindru cu
dublu efect care închide şi deschide robinetul 2; 4- robinet de golire (spre consumatori); 5-
plutitor; 6- pârghia plutitorului; 7- magnet; 8, 9- senzori magnetici (reed).
Fig.11.102 În figura 11.103 este prezenta circuitul de forţă (pneumatic) şi de comandă (electric).
Circuitul de forţă conţine: cilindrul cu dublu efect 1.0, distribuitorul 5/2 bistabil cu solenoid
şi două drosele 1.2 şi 13 pentru reglarea vitezei pistonului. Nivelul este controlat de plutitor
şi senzorii magnetici.
Robinetul de golire modifică nivelul apei. Dacă nivelul ajunge la valoarea minimă,
magnetul ajungând în raza de acţiune a senzorului S1 îl activează. Senzorul S1 comandă
releul K1, care comandă solenoidul Y1. Pistonul cilindrului se extinde şi deschide clapeta
robinetului 2. Nivelul apei începe să se ridice în rezervor, plutitorul se ridică, magnetul
coboară, senzorul Si se dezactivează, dar cilindrul rămâne în poziţia extinsă. În momentul în
care apa ajunge la nivelul maxim, magnetul ajunge în zona de acţiunea a senzorului S2 pe
care-1 activează. Senzorul S2 comandă releul K2, care comandă solenoidul Y2. Pistonul
cilindrului se retrage şi închide clapeta robinetului 2. Dacă nivelul scade, releul K2 rămâne
activat până în momentul în care se va atinge nivelul minim, moment în care se reactivează
senzorul S2.
Drosele se reglează astfel încât închiderea şi deschiderea clapetei robinetului să nu se
facă brusc.
Circuitul de comandă este un circuit cu memorie, poziţia cilindrului se menţine până
la o nouă comandă dată de senzori. Pornirea şi oprirea circuitului de comandă se face cu
butonul de pornire BP.
În circuitul de comandă se găseşte un al treilea releul K3. Care este rolul său ? La
oprirea sistemului de comandă, prin deschiderea butonului BP, nivelul apei va fi de obicei
între cele două limite extreme, ambii senzori vor fi deschişi, deci releele nu pot fi activate. în
acest caz pentru a porni instalaţia de umplere se apasă butonul BP, apoi se apasă butonul
SET, care alimentează releul K3, se închide contactul său K3 din circuitul 5, prin acesta se
alimentează releul K1 şi instalaţia este pornită.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -175-
Fig. 11.103
3. Modul de lucru
■ Realizaţi schemele din figura 11.103, cu specificarea că senzorii nu sunt ai cilindrului aşa
cum apare în figură. Plasaţi cei doi senzori magnetici pe masa de lucru la o anumită distanţă
între ei.
■ închideţi pe rând butonele BP şi SET, instalaţia este activată.
■ Apropiaţi cu mâna un magnet de senzorul S2, iar după un timp apropiaţi-1 de senzorul S|.
Repetaţi operaţia de câteva ori.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -176-
Dispozitiv cu contor pneumatic
1. Competenţe
■ Identificarea orificiilor contorului;
■ Pregătirea şi aşezarea pe bancul de probă a elementelor montajului;
■ Realizarea şi alimentarea circuitului pneumatic;
■ Verificarea funcţionării schemei în FluidSim şi pe bancul de probă.
2. Noţiuni generale
Contoarele pneumatice sunt aparate care servesc la numărarea (contorizarea) unor
impulsuri pneumatice. Au o utilizare largă, permiţând gestionarea unor operaţii în funcţie de
un anumit număr de paşi care sunt impuşi în funcţionare.
În lucrarea de faţă contorul este folosit la un dispozitiv destinat ambalării unor
produse (cutii) într-o cutie mai mare. Contorul pneumatic este necesar numărării cutiilor
introduse în cutia mare. Alimentarea cu piese (cutii) se face dintr-o magazie cu cădere
liberă.
Schema (fig.11.104) conţine următoarele elemente:
■ Distribuitor 3/2 cu buton de acţionare manuală cu automenţinere 1.8 cu rolul de a porni
instalaţia.
■ Distribuitor 3/2 pilotat pneumatic 1.6 cu rol de alimentare prin impulsuri a contorului
pneumatic.
■ Distribuitor 3/2 pilotat pneumatic 1.5 cu rol de a comuta (de a opri instalaţia) în momentul
în care numărătorul contorului ajunge la numărul de cutii prescrise.
■ Distribuitoarele 3/2 cu rolă 1.3 şi 1.4 care au rolul de a distribui aerul distribuitorului
direcţional 1.2.
■ Distribuitor direcţional 1.2, de tip 5/2 bistabil pilotat prin care aerul ajunge Ia cilindrul cu
dublu efect 1.0.
■ Drosel 1.1 pentru reglarea vitezei de dus a părţii mobile.
3. Modul de lucru
■ Realizaţi în FluidSim şi pe bancul de probă schema din figura 11.104.
■ Verificaţi funcţionarea.
Fig.11.104
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -177-
Presă cu temporizare
1. Competenţe
■ Identificarea orificiilor elementelor componente;
■ Pregătirea şi aşezarea pe bancul de probă a elementelor montajului;
■ Realizarea şi alimentarea circuitului pneumatic;
■ Verificarea funcţionării schemei în FluidSim şi pe bancul de probă.
2. Noţiuni generale
Dispozitivul permite presarea un timp determinat, a două piese ce trebuie lipite. Timpul de
presare se poate modifica în funcţie de natura materialelor din care sunt făcute piesele şi
adezivul. In principiu schema conţine: 1- materiale de lipit, 2- cilindru pneumatic cu dublu
efect, 3- sistem de pârghii, 4- dispozitiv de presat cu rezistenţă electrică (fig. 11.105).
Fig. 11.105 Fig.11.106
Varianta electro-pneumatică
Din figura 11.106 se constată că schema de forţă conţine un cilindru cu simplu efect
1.0 şi un distribuitor monostabil cu solenoid 1.1. Schema de comandă conţine releul K,
electrovalva Y şi releul de timp T. Varianta pneumatică
În figura 11.107 este prezentă schema pneumatică. Schema conţine: cilindru cu dublu
efect 1.0; distribuitorul 13 de tip 5/2 bistasbil pneumatic; distribuitoarele 1.4 şi 1.6 de tip 3/2
cu buton respectiv cu rolă, comandat cu limitatorul de cursă Si; supapa temporizată
pneumatică 1.5.
Fig.11.107
Funcţionarea.
Distribuitorul principal 1.3 este comandat pneumatic prin distribuitorul cu buton 1.4
şi distribuitorul cu rolă 1.6. Se constată că între distribuitorul 1.3 şi distribuitorul 1.6 se află
o supapă cu temporizare normal închisă 1.5.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -178-
Comanda de acţionare se dă cu butonul distribuitorului 1.4, odată ce tija pistonului
ajunge la capătul cursei, limitatorul de cursă cu rolă Si, comută distribuitorul 1.6. Aerul
ajunge la supapa cu temporizare 1.5, care comută cu o anumită întârziere în funcţie de
reglajul droselului din supapa de temporizare 1.5. După ce comută supapa 1.5 va comuta şi
distribuitorul 1.3, iar cilindrul realizează cursa de întoarcere. Deci în funcţie de reglajul
supapei 1.5, este întârziată cursa de întoarcere cu un anumit timp. La cursa de ducere sunt
presate materialele, odată cu atingerea limitatorului se porneşte sursa de încălzire (o
rezistenţă), materialele rămân apăsate un anumit timp (cât să se lipească) după care se
efectuează cursa de întoarcerea a pistonului.
3. Modul de lucru
■ Realizaţi în FluidSim şi pe bancul de probă schema din figura 11.106. Verificaţi
funcţionarea.
■ Realizaţi în FluidSim şi pe bancul de probă schema din figura 11.107. Verificaţi
funcţionarea.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -179-
Dispozitiv de transport cu ventuză
1. Competenţe
■ Identificarea orificiilor elementelor componente;
■ Pregătirea şi aşezarea pe bancul de probă a elementelor montajului;
■ Realizarea şi alimentarea circuitului pneumatic şi electric;
■ Verificarea funcţionării schemei în FluidSim şi pe bancul de probă.
2. Noţiuni generale
Dispozitivul permite mutarea unor piese dintr-un loc în altul pe o direcţie liniară.
Fig. 1 1.108 Principalele componente (fig. 11.108) sunt: 1- cilindru pneumatic 1.0 cu mişcare pe
orizontală; 2- cilindru pneumatic 2.0 cu mişcare pe verticală, fixat pe tija cilindrului 1.0; 3-
ventuza fixată pe capătul tijei cilindrului 2.0; 4- banda transportoare; 5- piese; 6- masa de
lucru. Ventuza este activată şi dezactivată de către un generator de vacuum. în figura
11.108.b este prezentată ciclograma fazelor.
Schema de forţă (fig. 11.109) conţine: cilindrii 1.0 şi 2.0, droselele 1.1 şi 2.1,
distribuitoarele 1.2 şi 2.2 de tip 5/2 monostabile cu solenoid, generatorul de vacuum 3.0 cu
ventuza 3.2 şi distribuitorul 3.1 de tip 3/2 monostabil cu solenoid, cu rol de a comanda
generatorul de vacuum.
Deoarece ciclu de lucru necesită 6 paşi, schema de comandă (fig. 11.110) realizată în
varianta cascadă are şapte relee şi trei electrovalve. Senzorii pot fi cu rolă sau de proximitate
(în acest caz lipseşte senzorul S3 din circuitul 15).
Fig.11.109
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -180-
Fig.11.110
3. Modul de lucru
■ Realizaţi în FluidSim şi pe bancul de probă schema de forţă (fig.11.109) şi comandă
(fig.11.109). Verificaţi funcţionarea.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -181-
Dispozitiv de ambutisat
1. Competenţe
■ Identificarea orificiilor elementelor componente;
■ Pregătirea şi aşezarea pe bancul de probă a elementelor montajului;
■ Realizarea şi alimentarea circuitului pneumatic şi a circuitului electric;
■ Verificarea funcţionării schemei în FluidSim şi pe bancul de probă.
2. Noţiuni generale
Dispozitivul (fig.l 1.111) permite ambutisarea unor piese cilindrice, din tablă, în două
faze: în prima fază se execută ambutisarea cu scula 1, iar în faza a doua ambutisarea cu scula
2. Cilindrul A asigură fixarea semifabricatului în menghină, cilindrul C poziţionează sculele
corespunzătoare tehnologiei, iar cilindrul B realizează ambutisarea.
În figura 11.112 este prezentat circuitul de forţă, în figura 11.113 ciclogram de lucru,
în figura 11.114 schema de comandă, iar în figura 11.115 varianta cu steper.
Fig.11.111 Fig. 181.112
Fig.11.113
Fig. 11.114
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -182-
Fig. 11.115 3. Modul de lucru
■ Realizaţi în FluidSim şi pe planşetă circuitul de forţă şi comandă (fig. 11.112 şi fig.l
1.114).
■ Verificaţi funcţionarea.
■ Realizaţi în FluidSim şi pe bancul de probă circuitul cu steper (fig. 11.115).
■ Verificaţi funcţionarea.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -183-
Dispozitiv de îndoit (varianta 1)
1. Competenţe
■ Realizarea schemei de comandă a celor patru cilindri conform ciclogramei;
■ Pregătirea şi aşezarea pe bancul de probă a elementelor montajului;
■ Realizarea circuitului pneumatic şi a circuitului electric;
■ Alimentarea circuitului pneumatic şi a celui electric;
■ Verificarea funcţionării schemei în FluidSim şi pe bancul de probă.
2. Noţiuni generale
Dispozitivul (fig.11.116) permite îndoirea unei platbande după forma din figura 11.116.a.
Fig.11.116
Platbanda 1, este aşezată manual lângă şablonul 2. Procesul de îndoire se 'face cu trei
cilindrii pneumatici, care vor lucra după ciclograma din figura 11.116.c.
În figura 11.117 este prezentată schema de forţă, alcătuită din trei cilindrii pneumatici
1.0, 2.0, 3.0 cu dublu efect, acţionaţi cu distribuitoarele de tip 5/2 monostabili cu solenoid,
comandate prin electrovalvele Y1, Y2, Y3.
Fig.11.117
Fig. 11.118 În figura 11.118 este prezentată schema de comandă electrică a electrovalvelor.
Schema de tip cascadă conţine 6 relee notate K1...K6. Comanda releelor se face cu ajutorul
senzorilor magnetici S1...S6, care sunt montaţi pe cilindrii conform schemei din figura
11.117.
Un circuit de releu conţine pe lângă senzorul care-1 comandă, două contacte, unul de
automenţinere (n.d) şi unul al releului anterior.
3. Modul de lucru
■ Realizaţi schema în FluidSim; ■ Verificaţi funcţionarea schemei;
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -184-
Dispozitiv de îndoit (varianta 2)
1. Competenţe
■ Realizarea schemei de comandă a celor patru cilindri conform ciclogramei;
■ Pregătirea şi aşezarea pe bancul de probă a elementelor montajului; " Realizarea
circuitului pneumatic şi a circuitului electric;
■ Alimentarea circuitului pneumatic şi a celui electric;
■ Verificarea funcţionării schemei în FluidSim.
2. Noţiuni generale
Fig. 11.119 Fig.11.120
Dispozitivul prezentat în această lucrare permite îndoirea unei platbande într-o
matriţă.
În figura 11.119.a este prezentată forma piesei, care se realizează prin îndoirea unei
platbande de grosime mică. Pentru formarea piesei sunt necesare trei operaţii: două îndoiri şi
o găurire. Grosimea platbandei fiind mică, găurirea se face prin poansonare.
În figura 11.119.D este prezentat dispozitivul care conţine: 1- matriţa, 2-
semifabricatul (platbanda), A, B, C, D cilindrii pneumatici. Cilindrul A fixează
semifabricatul, cilindrii B şi C execută cele două îndoiri, iar cilindrul D execută găurirea
prin poansonare.
Ciclograma de mişcare A+B+C+C-B-D+D-A-, a celor patru cilindrii este prezentată
în figura 11.120
Schema de forţă (fig.11.121) conţine cei patru cilindrii cu dublu efect, comandaţi de
distribuitoare tip 5/2 bistabile cu solenoid şi drosele pentru limitarea vitezei pistoanelor. în
figura 11.122 este prezentată schema de comandă de tip secvenţială, pentru care sunt
necesare 8 relee (K1...K8).
Fig.11.121
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -185-
Fig.11.122
3. Modul de lucru
■ Realizaţi schema de forţă şi comandă în FluidSim;
■ Verificaţi funcţionarea schemei;
■ Modificaţi schema astfel încât ciclograma să fie A+B+B-C+D+D-C-A-
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -186-
Presă pneumatică cu temporizare
1.Competenţe
■ Pregătirea şi aşezarea pe bancul de probă a elementelor montajului;
■ Realizarea circuitului pneumatic;
■ Alimentarea circuitului pneumatic;
■ Verificarea funcţionării schemei în FluidSim şi pe bancul de probă.
2. Noţiuni generale
În cazul unei prese de lipit sunt necesari doi cilindrii care să lucrează după ciclograma
A+A-B+B-. Cilindrul A(1.0) cu dublu efect efectuează operaţia de presare cu un timp de
pauză în faza de extindere (timpul necesar lipirii), iar cilindrul B(2.0) cu simplu efect este
necesar operaţiei de îndepărtare a pieselor lipite. Deoarece maşina funcţionează într-un
mediu cu pericol de explozie, comanda maşinii va fi pneumatică. Limitatoarele de cursă
controlează ambele capete de cursă la cilindrul cu dublu efect, iar la cilindrul cu simplu efect
doar capătul cursei de extindere
Fig.11.123
3. Modul de lucru
■ Denumiţi elementele componente din schemă (fig. 11.123).
■ Analizaţi funcţionarea schemei.
■ Realizaţi schema în FluiSim şi pe bancul de probă de lucru.
■ Verificaţi funcţionarea schemei.
■ Realizaţi diverse reglaje de timp.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -187-
Comanda unui cilindru cu dublu efect prin automatul programabil (varianta 1)
l. Competenţe
■ Scrierea programului
■ Realizarea circuitului pneumatic şi a circuitului electric;
■ Alimentarea circuitului pneumatic şi a celui electric;
■ Verificarea funcţionării schemei pe bancul de probă.
2. Noţiuni generale
Cilindrul trebuie să execute o mişcare continuă alternativă. Cilindrul va fi comandat
de un distribuitor 5/2 bistabil cu solenoid, iar capetele de cursă vor fi sesizate de senzori sau
limitatoare de cursă.
Pentru scrierea programului urmăriţi etapele de realizare a unui program pentru
automatele programabile tip FESTO prezentate în paragraful 10.6.5.
Alocarea listei cu componente este o operaţie importantă pentru introducerea
operanzilor (intrările şi ieşirile vor purta un nume).
În tabelul 1 şi figura 11.124 este prezentată lista de alocări pentru intrările şi ieşirile
AP: buton de pornire, senzori, şi relee. Vom atribuii elementelor din listă următorii
identificatori:
Tabel 1
Element de comandă Intrări Ieşiri
Buton pornire 10.0 -
Senzor S1 10.1 -
Senzor S2 10.2 -
Releu K1 - 00.0
Releu-K2 - 00.1
3. Scrierea programului se face din meniul Program, opţiunea New, unde rezultă
caseta New program. Înainte de a scrie programul vom stabili ce se execută în cadrul
fiecărui pas.
Programul va conţine următorii paşi:
■ Pasul de iniţializare (pas 1): dacă butonul P/O nu este apăsat, atunci nu se execută nimic;
■ Pasul 1 de lucru (pas 2): dacă butonul P/O este apăsat, senzorul S1 este închis, şi senzorul
S2 este deschis, atunci releul K1 este activat (setat) şi releul K2 dezactivat (resetat), pistonul
se extinde;
■ Pasul 2 de lucru (pas 3): dacă senzorul S2 este închis, atunci releul K 1 este dezactivat
(resetat) şi releul K2 activat (setat), pistonul se retrage şi se reia ciclul;
STEP 1
IF N 10.0 'Dacă butonul P/O nu este activat
THEN NOP 'Atunci nu se execută nimic
STEP 2
IF 10.0 'Dacă se apasă butonul P/O
AND 10.1 'şi S1 este închis (pistonul este retras)
THEN SET 00.0 'Atunci releul K,este activat, pistonul se extinde şi
RESET 00.1 'releul K2 este dezactivat
STEP 3
IF 10.2 'Dacă S2 este închis
THEN RESET 00.0 'atunci releul K, este dezactivat
SET 00.1 'releul K2 este activat, pistonul se retrage
JMP TO 2 'programul revine la pasul 2
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -188-
Fig.11.124 Fig.11.125 Fig.11.126
În figurile 11.125 şi 11.126 sunt prezentate schemele de forţă (pneumatică) respectiv
de comandă. Prin releele K1 şi K2 se comandă electrovalvele Y1 şi Y2.
În schema de comandă din figura 11.126 sunt folosiţi ca senzori, limitatoare de cursă
cu rolă. în figura 11.127 este prezentată schema de comandă cu un senzor de proximitate şi
unul cu rolă, iar în figura 11.128 schema de comandă cu ambii senzori de proximitate.
Componentele schemei reale de comandă (fig.11.129.a) sunt: 1- automatul
programabil; 2- cutia cu relee. În figura 11.129.b este prezentată varianta utilizării
limitatoarelor cu rolă.
Fig.11.127 Fig.11.128
4. Mersul lucrării
• Scrieţi în limbaj STL programul de la punctul 3 .
• Salvaţi şi compilaţi programul.
• Introduceţi programul în AP (vezi paragraful 10.6.5).
Fig.11.129
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -189-
• Executaţi circuitul de forţă din figura 11.125, şi unul din circuitele de comandă din fig.
11.126 sau 11.127.a sau 11.127.D. Pentru circuitul de comandă urmăriţi şi schemele din
figurile 11.129.
Pentru verificarea funcţionării circuitului se procedează în felul următor:
- se porneşte sursa de alimentare (24V c.c);
- se activează AP, butonul de RUN (butonul 1 din fig. 11.130) se pune pe Reset apoi pe Set
(se aprinde led-ul verde);
- se apasă butonul de pornire /oprire.
Fig. 11.130
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -190-
Comanda unui cilindru cu dublu efect prin automatul programabil (varianta 2)
l. Competenţe
■ Scrierea programului
■ Realizarea circuitului pneumatic;
■ Realizarea circuitului electric;
■ Alimentarea circuitului pneumatic şi a celui electric;
■ Verificarea funcţionării schemei pe bancul de probă.
2. Noţiuni generale
Cilindrul cu dublu efect trebuie să execute o mişcare continuă alternativă cu un număr
finit de cicluri.
Programul trebuie să conţină un numărător sau doi regiştri.
În cazul utilizării regiştrilor, primul registru R1 va fi contorul (pentru numărarea
ciclurilor pe care i-a făcut cilindrul), iar al doilea registru R2 va conţine numărul de cicluri
pe care trebuie să-i facă cilindrul. Alocarea listei
În tabelul 1 este prezentată lista de alocări pentru intrările şi ieşirile AP: buton de
pornire, senzori, relee şi regiştri. Vom atribuii elementelor din listă următorii identificatori:
Tabel 1
Element de comandă Intrări Ieşiri Regiştri
Buton pornire 10.0 -
Senzor S1 10.1 -
Senzor S2 10.2 -
Releu K 1 - 00.0
Releu K2 - 00.1
Registru 1 - - R 1
Registru 2 - - R2
3. Scrierea programului
STEP 1
IF N 10.0 'dacă butonul P/O nu este activat
THEN 'atunci nu se execută nimic
LOAD VO 'încarcă valoarea 0
TO Rl 'în registrul R , (contorul conţine valoarea iniţială)
LOAD V5 'încarcă valoarea 5 (cilindrul va face 5 cicluri)
TO R2 'înregistrai R2
STEP 2
IF , 10.0 'dacă se apasă butonul P/O
AND 10.1 'şi Si este închis (pistonul este retras)
THEN SET OO.O 'atunci releul K, este activat, pistonul se extinde şi
RESET 00.1 'releul K2 este dezactivat
STEP 3
IF 10.2 'dacă S2 este activat
THEN RESET 00.0 'releul Kl este dezactivat
SET 00.1 'releul K2 este activat, pistonul se retrage
INC Ri 'se incementează registrul Rl
STEP 4
IF R1<R2 'dacă numărul de cicluri efectuate Rl este mai mic decât valoarea R2
THEN JMP TO 2 'atunci programul revine la pasul 2
OTHRW RESET 00.0 'altfel releul Kl este dezactivat
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -191-
4. Modul de lucru
■ Scrieţi în limbaj STL programul de la punctul 3 şi introduceţi-1 în AP.
■ Realizaţi schema de forţă şi comandă (de la lucrarea anterioară).
■ Verificaţi funcţionarea.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -192-
Comanda unui cilindru cu dublu efect prin automatul programabil (varianta 3)
1.Competenţe
■ Scrierea programului
■ Realizarea circuitului pneumatic şi a circuitului electric;
■ Alimentarea circuitului pneumatic şi a celui electric;
■ Verificarea funcţionării schemei pe bancul de probă.
2. Noţiuni generale
Cilindrul cu dublu efect trebuie să execute o mişcare continuă alternativă cu un timp
de pauză la capătul fiecărei curse. în acest caz programul trebuie să conţină relee de timp
(temporizatoare).
Alocarea listei
În tabelul 1 este prezentată lista de alocări pentru intrările şi ieşirile AP: buton de
pornire, senzori, relee şi temporizatoare. Vom atribuii elementelor din listă următorii
identificatori:
Tabel 1
Element de comandă Intrări Ieşiri Temporizatoare
Buton pornire 10.0 -
Senzor S1 10.1 -
Senzor S2 10.2 -
Releu K1 - 00.0
Releu K2 - 00.1
Releu de timp 1 - - TI
Releu de timp 2 - - T2
Conţinutul temporizatorului TI - - TP1
Conţinutul temporizatorului T2 - - TP2
Observaţie. Pentru fiecare releu de timp sunt necesari doi operanzi, unul pentru
numele releului TI şi T2 şi al doilea pentru conţinutul temporizatorului TP1 şi TP2 (valoarea
care se înscrie în temporizator).
3. Scrierea programului
STEP 1
IF N 10.0 'dacă butonul P/O nu este activat
THEN 'atunci nu se execută nimic
LOAD VI00 'încarcă valoarea 500 (aproximativ 5 sec)
TO TP1 'în temporizatorul T1
LOAD V500 'încarcă valoarea 100 (aproximativ 1 sec)
TO TP2 'în temporizatorul T2
STEP 2
IF 10.0 'dacă se apasă butonul P/O
AND 10.1 'şi S1 este închis (pistonul este retras)
THEN SET 00.0 'atunci releul K1 este activat, pistonul se extinde
SET TI 'se activează temporizatorul T1
RESET 00.1 'releul K2 este dezactivat
STEP 3
IF 10.2 'dacă S2 este închis
AND N TI 'şi temporizatorul T1 a terminat temporizarea
THEN RESET OO.O 'atunci releul Kl este dezactivat
SET 00.1 'releul K2 este activat, pistonul se retrage
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -193-
SET T2 'se activează temporizatorul T2
STEP 4
IF N T2 'dacă temporizatorul T2 a terminat temporizarea
THEN JMP TO 2 'atunci programul revine la pasul 2
4. Varianta pentru funcţionarea în paralei a unui motor electric cu schimbarea
de sens.
Pentru automatizare operaţiei de găurire la o maşină de găurit, este nevoie de un
cilindru cu dublu efect care să facă mişcarea de dute-vino a mandrinei şi de un motor electric
care roteşte mandrina (burghiul). Motorul trebuie să aibă posibilitatea reversibilităţii
sensului de rotire, de aceea se va folosi un motor de c.c. cu excitaţie derivaţie. Programul
este identic cu cel de la punctul 3.
Trebuie completată schema electrică cu schema de forţă (fig. 11.131 .a) şi schema de
comandă (fig.11.131.b) a motorului electric. Se constată că relele Kl şi K2 vor comanda cele
două contactoare IC şi 2C necesare inversării sensului de rotaţie a motorului electric.
Observaţie. Dacă nu dispuneţi de contactoare pentru c.c. atunci circuitul de comandă
se va alimenta de la o sursă separată de ca. cu tensiunea de alimentare în funcţie de tensiunea
de alimentare a bobinei contactoarelor.
5. Modul de lucru
■ Scrieţi în limbaj STL programul de la punctul 3 şi introduceţi-1 în AP.
■ Realizaţi schema de forţă şi comandă (de la lucrarea anterioară).
■ Verificaţi funcţionarea.
• Adăugaţi circuitele de la punctul 4 (fig. 11.131).
Fig.11.131
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -194-
Comanda a doi cilindrii cu dublu efect prin automatul programabil (varianta 1)
l. Competenţe
■ Scrierea programului
■ Realizarea circuitului pneumatic şi a circuitului electric;
■ Alimentarea circuitului pneumatic şi a celui electric;
■ Verificarea funcţionării schemei pe bancul de probă.
2. Noţiuni generale
Cei doi cilindrii trebuie să lucreze după ciclograma A+B+B-A-. Cilindrii var fi
comandaţi cu distribuitoare 5/2 bistabili cu solenoid, iar capetele de cursă vor fi sesizate cu
senzori sau limitatoare de cursă.
Pentru scrierea programului urmăriţi etapele de realizare a unui program pentru
automatele programabile tip FESTO prezentate în paragraful 10.6.5.
Alocarea listei cu componente (intrările şi ieşirile vor purta un nume), în tabelul 1
este prezentată lista de alocări pentru intrările şi ieşirile AP: buton de pornire, senzori şi
relee. Vom atribuii elementelor din lista următorii identificatori:
Tabel 1
Element de comandă Intrări Ieşiri
Buton pornire 10.0 -
Senzor S1 10.1 -
Senzor S2 10.2 -
Senzor S3 10.3 -
Senzor S4 10.4 -
Releu K1 - 00.0
Releu K2 - 00.l
Releu K3 - 00.2
Releu K4 - 00.3
3. Scrierea programului se face din meniul Program, opţiunea New, unde rezultă
caseta New program. înainte de a scrie programul vom stabili ce se execută în cadrul
fiecărui pas.
Programul va conţine următorii paşi:
■ Pasul 1: dacă butonul P/O nu este apăsat, atunci nu se execută nimic;
■ Pasul 2: dacă butonul P/O este apăsat şi senzorii S1 şi S3 sunt închişi, atunci releul
este activat (setat) şi releul K2 dezactivat (resetat), iar pistonul A se extinde;
■ Pasul 3: dacă senzorul S2 este închis, atunci releul K1 este dezactivat (resetat) şi releul K3
activat (setat), iar pistonul B se extinde;
• Pasul 4: dacă senzorul S4 este închis, atunci releul K3 este dezactivat (resetat) şi releul
K4 activat (setat), iar pistonul B se retrage;
■ Pasul 5: dacă senzorul S3 este închis, atunci releul IC, este dezactivat (resetat) şi releul K2
activat (setat), iar pistonul A se retrage şi programul revine la pasul 2.
STEP1
IF N 10.0
THEN NOP
STEP 2
IF 10.0
AND 10.1
AND 10.3
THEN SET 00.0
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -195-
RESET 00.1
STEP 3
IF 10.2
THEN RESET 00.0
SET 00.2
STEP 4
IF 10.4
THEN RESET 00.2
SET O0.3
STEP 5
IF 10.3
THEN RESET 00.3
SET 00.1
JMP TO 2
În figurile 11.132 şi 11.133 sunt prezentate schemele de forţă (pneumatică) respectiv
de comandă.. Prin releele K1... K4 se comandă electrovalvele Y1.. .Y4.
Fig.11.132 Fig. 11.133
Fig. 11.134
4. Modul de lucru
• Deschideţi programul FST. Scrieţi în limbaj STL programul de la punctul 3 şi
introduceţi-1 în AP (vezi paragraful 10.6.5).
• Salvaţi şi compilaţi programul.
• Introduceţi programul în AP.
• Executaţi circuitul de forţă din figura 11.132, şi circuitul de comandă din figura 11.133.
Pentru circuitul de comandă urmăriţi şi schema din figura 11.134.
• Verificaţi funcţionarea schemei.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -196-
Comanda a doi cilindrii cu dublu efect prin automatul programabil (varianta 2)
1.Competenţe
■ Scrierea programului
■ Realizarea circuitului pneumatic şi a circuitului electric;
■ Alimentarea circuitului pneumatic şi a celui electric;
■ Verificarea funcţionării schemei pe bancul de probă.
2. Noţiuni generale Cei doi cilindrii trebuie să lucreze după ciclograma A+B+B-...B+B-A-, adică
cilindrul B face un număr finit de cicluri, după care ciclul se poate relua.
În cazul unei scheme clasice cu relee, pentru fiecare ciclu al cilindrului B se va
introduce o pereche de relee. Prin utilizarea automatului programabil, vor trebui să repetaţi
paşii 3 şi 4 de n ori (din programul de la lucrarea anterioară). Pentru aceasta în program se
introduc doi regiştrii R1 (pentru numărul de cicluri) şi R2 (pentru contorizarea numărului de
cicluri) sau un numărător. Cilindrii var fi comandaţi cu distribuitoare 5/2 bistabili cu
solenoid, iar capetele de cursă vor fi sesizate de senzori sau limitatoare de cursă. Alocarea
listei cu componente (intrările şi ieşirile vor purta un nume). în tabelul 1 este prezentată lista
de alocări pentru intrările şi ieşirile ale AP: buton de pornire, senzori, relee şi regiştri. Vom
atribuii elementelor din lista identificatorii din tabelul 1.
Tabel 1
Element de comandă Intrări Ieşiri Regiştri
Buton pornire 10.0 -
Senzor S1 10.1 -
Senzor S2 10.2 -
Senzor S3 10.3 -
Senzor S4 10.4 -
Releu K1 - 00.0
Releu K2 - 00.1
Releu K3 - 00.2
Releu K4 - 00.3
Registru R1 - - R1
Registru R2 - - R2
3. Scrierea programului STEP 1
IF N 10.0
THEN
LOAD V4 TO R,
LOAD VO TO R2
STEP 2
IF 10.0
AND 10.1
AND 10.3
THEN SET 00.0
RESET 00.1
STEP 3
IF 10.2
THEN RESET 00.0
RESET 00.3
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -197-
SET 00.2
STEP 4
IF 10.4
THEN RESET 00.2
SET 00.3
INC R2 'incrementează contorul
STEP 5
IF R1>R2
THEN JMP TO 3
STEP 6
IF 10.3
THEN RESET 00.3
SET 00.1
LOAD V0 TO R2 'se repune contorul pe zero
JMP TO 2
Observaţii. Faţă de varianta cu ciclu simplu, la pasul 3 s-a introdus dezactivarea
releului K4.
Pentru pornire se închide butonul de START şi apoi se cupleză sursa de aer.
4. Modul de lucru
• Scrieţi în limbaj STL programul de la punctul 3 şi introduceţi-1 în AP.
• Salvaţi şi compilaţi programul.
• Introduceţi programul în AP.
• Realizaţi circuitul de forţă şi comandă de la aplicaţia anterioară. Verificaţi funcţionarea
schemei.
• Modificaţi în program numărul de cicluri.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -198-
Comanda a trei cilindrii cu dublu efect prin automatul programabil (AP)
l. Competenţe
■ Scrierea programului
■ Realizarea circuitului pneumatic şi circuitului electric;
■ Alimentarea circuitului pneumatic şi a celui electric;
■ Verificarea funcţionării schemei pe bancul de probă.
2. Noţiuni generale Cei trei cilindri trebuie să lucreze după secvenţa A+B+B-A-C+C-. Cilindrii A şi B
sunt comandaţi cu distribuitoare 5/2 bistabili cu solenoid, cilindrul C este comandat cu
distribuitor 5/2 monostabil cu solenoid, iar capetele de cursă vor fi sesizate se senzori de
proximitate sau limitatoare de cursă.
Pentru scrierea programului urmăriţi etapele de realizare a unui program pentru
automatele programabile tip FESTO prezentate în paragraful 10.6.5.
Alocarea listei cu componente (intrările şi ieşirile vor purta un nume), în tabelul 1 este
prezentată lista de alocări pentru intrările şi ieşirile AP: buton de START, senzori şi relee.
Vom atribuii elementelor din lista identificatorii din tabelul 1.
3. Scrierea programului se face din meniul Program, opţiunea New, unde rezultă
caseta New program. înainte de a scrie programul vom stabili ce se execută în cadrul
fiecărui pas.
Programul va conţine următorii paşi:
■ Pasul 1: dacă butonul Start nu este apăsat, atunci nu se execută nimic;
■ Pasul 2: dacă butonul Start este apăsat şi senzorii Si, S3> S5 sunt închişi, atunci releul Kt
este activat (setat), iar pistonul A se extinde;
■ Pasul 3: dacă senzorul S2 este închis, atunci releul Kj este dezactivat (resetat) şi releul K3
activat (setat), iar pistonul B se extinde;
■ Pasul 4: dacă senzorul S4 este închis, atunci releul K3 este dezactivat (resetat) şi releul K4
activat (setat), iar pistonul B se retrage;
■ Pasul 5: dacă senzorul S3 este închis, atunci releul K4 este dezactivat (resetat) şi releul K2
activat (setat), iar pistonul A se retrage.;
■ Pasul 6: dacă senzorul Si este închis, atunci releul K2 este dezactivat (resetat) şi releul K5
activat (setat), iar pistonul C se extinde;
■ Pasul 7: dacă senzorul S5 este închis, atunci releul K5 este dezactivat (resetat), iar pistonul
C se retrage şi programul revine la pasul 2 (dacă se doreşte reluarea automată, a ciclului) sau
se revine la primul pas (dacă nu se doreşte reluarea automată a ciclului).
Tabel 1
Element de comandă Intrări Ieşiri
Buton START 10.0 -
Senzor S1 10.1 -
Senzor S2 10.2 -
Senzor S3 10.3 -
Senzor S4 10.4 -
Senzor S5 10.5 -
Releu K1 - 00.0
Releu K2 - 00.1
ReleulK3 - 00.2
Releu K4 - 00.3
Releu K5 - 00.4
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -199-
STEP Start
IF N 10.0 'Dacă butonul START nu este activat
THEN NOP 'execută nimic
STEP A+
IF 10.0 'dacă butonul START este activat
AND 10.1 'şi S1 închis (pistonul A retras)
AND 10.3 'şi S3 închis (pistonul B retras)
AND 10.5 'şi S5 închis (pistonul C retras)
THEN SET OO.O 'atunci activează releul Kl (pistonul A se extinde)
STEP B+
IF 10.2 'dacă senzorul S2 închis
THEN RESET OO.O 'atunci dezactivează releul Kl
SET 00.1 'activează releul K3 (pistonul B se extinde)
STEP B-
IF 10.4 'dacă senzorul S4 închis
THEN RESET O0.1 'atunci dezactivează releul K3
SET O0.2 'activează releul K4 (pistonul B se retrage)
STEP A-
IF 10.3 'dacă senzorul S3 închis
THEN RESET O0.2 'atunci dezactivează releul K4
SET O0.3 'activează releul K2 (pistonul A se retrage)
STEP C+
IF 10.1 'dacă senzorul S1 închis
THEN RESET O0.3 'atunci dezactivează releul K2
SET O0.4 'activează releul K5 (pistonul C se extinde)
STEPC-
IF 10.5 'dacă senzorul S5 închis
THEN RESET O0.4 'atunci dezactivează releul K5 (pistonul C se retrage)
JMP TO A+ 'reluarea ciclului
În figurile 11.135 şi 11.136 sunt prezentate schemele de forţă (pneumatică) respectiv
de comandă. Prin releele K1... K5 se comandă electrovalvele 1Y...5Y.
Fig.11.35 Fig.11.136
4. Modul de lucru
• Scrieţi în limbaj STL programul de la punctul 3 şi introduceţi-1 în AP.
• Salvaţi şi compilaţi programul.
• Introduceţi programul în AP.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -200-
• Realizaţi circuitul de forţă şi comandă (fig. 11.135 şi 11.136). Verificaţi funcţionarea
schemei.
• Modificaţi în program numărul de cicluri.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -201-
Programe paralele
l. Competenţe
■ Scrierea programului;
■ Realizarea circuitului electric;
■ Verificarea funcţionării schemei pe bancul de probă.
2. Noţiuni generale
Programul permite comanda a două elemente de execuţie (contactoare,
distribuitoare). Pentru a ţine cont de butonul STOP care poate fi apăsat în orice moment, se
introduce un flag F0.0, care la pornire se trece pe valoarea 1 (SET F0.0), iar la oprire pe
valoarea 0 (RESET F0.0). Pentru butonul de STOP se creează un al doilea program paralel
PI (se execută în paralel cu programul principal PO), care va ţine cont de apăsarea butonului
de STOP.
Pentru scrierea programului urmăriţi etapele de realizare a unui program pentru
automatele programabile tip FESTO prezentate în paragraful 10.6.5.
Alocarea listei cu componente (intrările şi ieşirile vor purta un nume), în tabelul 1
este prezentată lista de alocări pentru intrările şi ieşirile AP: buton de pornire/oprire,
senzori, relee, relee de timp şi flag. Vom atribuii elementelor din listă următorii
identificatori:
Tabel 1
Element Intrări Ieşiri Temporizatoare Comutator
Buton pornire (Start) 10.0 -
Buton oprire (Stop) 10.1 -
Releu K1 - 00.0
Releu K2 - 00.1
Releu de timp TI
Releu de timp T2
Conţinutul temporizatorului TI TP1
Conţinutul temporizatorului T2 TP2
Flag FO.O
3. Scrierea programului se face din meniul Program, opţiunea New, unde rezultă
caseta New program.
în cazul de faţă programul va fi pentru funcţionarea unui motor electric în ambele sensuri,
după ciclul din figura 11.137
Programul PO
STEP 1
IF NOP
THEN SET PI 'execută programul 1
LOAD VO 'încarcă valoarea 0
TO OWO 'în toate ieşirile (toate ieşirile resetate)
LOAD VI000 'încarcă valoarea 1000=10sec
TO TP1 'în temporizatorul TI
LOAD VI00 'încarcă valoarea 100=1 sec
TO TP2 'în temporizatorul T2
RESET FO.O 'în flag FO.O se forţează valoarea 0, care este echivalent cu STOP
IF ( OWO 'dacă la ieşiri şi la cele două intrări valoarea este 0 VO )
AND N 10.0
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -202-
AND N 10.1
THEN NOP 'atunci nu fă nimic
STEP 2
IF 10.0 'dacă intrarea 10.0 este activată (butonul START apăsat),
OR FO.O 'sau flagul este activate (este trecut în starea 1)
THEN SET FO.O 'atunci activează flagul
SET OO.O 'activează ieşirea OO.O (motorul porneşte într-un sens)
SET TI 'activează releul de timp Ti
STEP 3
IF N TI 'dacă timpul reului T 1 = 10 sec s-a terminat
THEN RESET OO.O 'atunci resetează ieşirea OO.O (motorul se opreşte)
SET T2 'activează releul de timp T2
STEP 4
IF N T2 'dacă timpul reului T2=l sec s-a terminat
THEN SET O0.1 'atunci setează ieşirea 00.1 (motorul porneşte în sens
invers)
SET TI 'activează releul de timp Ti
STEP 5
IF N TI 'dacă timpul reului Tl=10sec s-a terminat
THEN RESET 00.1 'atunci resetează ieşirea 00.1 (motorul se opreşte)
SET T2 'activează releul de timp T2
STEP 6
IF N T2 'dacă timpul reului T2=lsec s-a terminat
THEN JMP TO 2 'atunci programul sare la pasul 2 (se reia ciclul)
Fig.11.137
Se scrie programul PI, la meniul Program, opţiunea New, în caseta New program,
în caseta Number vom scrie 1.
Programul PI
IF 10.1 'Dacă se activează intrarea 1 (butonul STOP)
THEN RESET FO.O 'atunci se resetează flagul (trece pe starea 0=STOP)
Componentele schemei reale de comandă (fig.11.138.a). în figura 11.138.b este
prezentă schema de forţă şi comandă pentru inversarea sensului unui motor asincron trifazat
(poate fi şi motor de c.c). Se constată că schema de comandă folosită cu AP conţine doar
contactul releului Kl, K2 şi bobina contactorului CI, C2, fiind mult mai simplă decât în cazul
unei scheme tradiţionale care necesită contacte de automenţinere şi contacte de interblocaj.
4. Modul de lucru
• Scrieţi programul de la punctul 3 şi introduceţi-1 în AP.
• Salvaţi şi compilaţi programul.
• Introduceţi programul în AP.
• Executaţi circuitul de comandă şi forţă din figura 11.138.
• Verificaţi funcţionarea schemei.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -203-
Fig.11.138
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -204-
Lucrare test nr. 204
Lucrarea se constituie ca un test de verificare a cunoştinţelor necesare conceperii şi
realizării unor scheme de acţionare mai complexe care să conţină: contactoare, relee
intermediare, limitatoare de cursă şi semnalizări.
1. Cerinţe.
Tema lucrării se referă la alcătuirea unei scheme de comandă folosită într-un mijloc
de transport în comun electric (tramvai, troleibuz) cu motor de acţionare de curent continuu.
Schema propusă trebuie să realizeze următoarele cerinţe:
■ Pornirea motorului să se facă numai după ce se închid uşile (se închide contactul unui
limitator de cursă).
■ Semnalizarea în timpul mersului a dorinţei de coborâre în staţia următoare (se apasă
butonul normal deschis aflat lângă uşă, prin care se aprinde un bec aflat pe bordul mijlocului
de transport). Există două uşi.
■ După oprirea motorului, se poate deschide uşa şi se sting becurile.
2. Competenţe
■ Reprezentarea schemei de forţă şi comandă;
■ Pregătirea şi verificarea elementelor montajului;
■ Realizarea circuitului electric;
■ Alimentarea circuitului electric şi verificarea funcţionării schemei.
3. Modul de lucru
■ Concepeţi (desenaţi) schema de acţionare a motorului şi schema de semnalizare.
Comanda motorului se face prin intermediul unui contactor. Dacă nu dispuneţi de un
contactor de curent continuu atunci folosiţi un contactor de curent alternativ (24V, 220V sau
380V). Motorul de curent continuu va fi cu excitaţie serie sau cu excitaţie derivaţie.
■ Pentru circuitul de semnalizare, în funcţie de tensiunea de alimentare a releelor
intermediare (de preferat 12V sau 24V c.c) se vor folosi surse adecvate acestor relee (c.c sau
ca). Puteţi completa schema de semnalizare pentru semnalizarea stării uşilor deschise
folosind becuri colorate.
■ Verificaţi corectitudinea schemei cu anexa 2.
■ Realizaţi schema concepută sau cea din anexă. Pentru pornirea schemei este obligatorie
închiderea contactului limitatorului de cursă, acesta se va bloca în poziţia închisă printr-un
obiect.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -205-
Lucrare test nr.2
Lucrarea se constituie ca un test de verificare a cunoştinţelor necesare conceperii şi
realizării unor scheme de acţionare complexe pentru motoare de curent continuu.
1.Cerinţe
Schema propusă trebuie să realizeze următoarele cerinţe:
■ Conectarea şi deconectarea motorului de curent continuu cu excitaţie derivaţie printr-un
contactor;
■ Pornirea printr-un reostat de pornire Rp, conectat în circuitul rotoric, care va fi scos din
circuit printr-un releu de timp reglat la t=5sec;
■ Slăbirea câmpului de excitaţie prin şuntarea înfăşurării de excitaţie (pentru modificarea
turaţiei), folosind o rezistenţă Rs, care se poate scoate şi introduce în circuit printr-un
contactor;
■ Oprirea motorului se face prin frânare dinamică (motorul la oprire devine generator cu
excitaţie separată, debitând peste rezistenţa de frânare Rf);
■ Protecţia motorului la scurcircuit şi suparsarcină.
2. Competenţe
■ Reprezentarea schemei de forţă şi comandă;
■ Pregătirea şi verficarea elementelor montajului;
■ Realizarea circuitului electric;
■ Alimentarea circuitului electric şi verificarea funcţionării schemei.
3. Modul de lucru
■ Concepeţi (desenaţi) schema de acţionare a motorului şi schema de comandă. Dacă nu
dispuneţi de contactoare de curent continuu atunci folosiţi contactoare de curent alternativ
(24V, 220V sau 380V).
■ Verificaţi corectitudinea schemei cu anexa 3.
■ Realizaţi schema concepută sau cea din anexă.
■ Cele trei reostate vor avea următoarele valori aproximative: reostatul de pornire Rp=2Ra,
reostatul de şuntare Rs=Re, reostatul de frânare Rf=2Ra, unde Ra este rezistenţa înfăşurării
rotorice (măsuraţi această rezistenţă).
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -206-
Lucrare test nr.3
Lucrarea se constituie ca un test de verificare a cunoştinţelor necesare conceperii şi
realizării unei scheme logice.
1. Cerinţe.
Schema trebuie să permită comanda electropneumatică a unui distribuitor 5/2 monostabil
cu solenoid (fig.l 1.139) după funcţiile logice ( A + B ) C = E şi
( A + B ) C D = E .
2.Competenţe
■ Alcătuirea tabelelor de adevăr;
■ Reprezentarea schemei de comandă;
■ Pregătirea şi verificarea elementelor montajului;
■ Realizarea circuitului pneumatic şi electric;
■ Alimentarea circuitului pneumatic şi electric;
■ Verificarea funcţionării schemelor.
3. Modul de lucru
■ Alcătuiţi tabele de adevăr pentru cele două funcţii.
■ Realizaţi schema de comandă pentru prima funcţie logică.
■ Verificaţi corectitudinea schemei cu anexa 4;
■ Verificaţi funcţionarea schemei.
■ Realizaţi schema de comandă pentru a doua funcţie logică
■ Verificaţi corectitudinea schemei cu anexa 4;
■ Verificaţi funcţionarea schemei.
Fig.11.139
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -207-
Lucrarea test nr. 207
Lucrarea se constituie ca un test de verificare a cunoştinţelor necesare conceperii şi
realizării unei scheme de comandă electropneumatică.
1. Cerinţe.
Schema permite comanda electropneumatică a unui cilindru cu simplu efect şi cu
dublu efect folosind relee de timp electrice. Comanda de extindere a pistonului cilindrului se
face cu un buton Bs, iar revenirea la poziţia iniţială se datorează releului de timp. Comanda
releului se face cu un senzor aflat la capătul cursei pistonului. Cilindrul cu simplu efect va fi
comandat cu un distribuitor 3/2 monostabil cu solenoid, iar pentru cel cu dublu efect se vor
concepe două variante, una cu distribuitor 5/2 monostabil cu solenoid şi alta cu distribuitor
5/2 bistabil cu solenoid.
2. Competenţe
■ Reprezentarea schemei de forţă şi de comandă pentru cilindrul cu simplu efect;
■ Reprezentarea schemei de forţă şi de comandă pentru cilindrul cu dublu efect;
■ Pregătirea şi verificarea elementelor montajului;
■ Realizarea circuitului pneumatic şi electric;
■ Verificarea funcţionării schemelor în FluidSim;
■ Verificarea funcţionării schemelor pe bancul de probă.
3. Modul de lucru
■ Reprezentaţi schema de forţă şi de comandă pentru cilindrul cu simplu efect.
■ Reprezentaţi schema de forţă şi de comandă pentru cilindrul cu dublu efect.
■ Verificaţi anexa nr.5.
■ Realizaţi schema de forţă şi de comandă pentru cilindrul cu simplu şi dublu efect.
■ Modificaţi schema încât ciclul să se repete în mod automat, până la apăsarea butonului Bs.
■ Verificaţi funcţionarea schemelor.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -208-
Lucrare test nr.5
Lucrarea se constituie ca un test de verificare a cunoştinţelor necesare conceperii şi
realizării unei scheme de comandă electropneumatică.
1. Cerinţe.
Schema trebuie să permită comanda electropneumatică a unei prese (fig.l 1.140.a) care din
motive de protecţie trebuie acţionată simultan cu două butoane de pornire B| şi B2. Presa este
acţionată cu un cilindru cu dublu efect comandat cu un distribuitor 5/2 monostabil comandat
cu solenoid (fig.l 1.140.b).
2. Competenţe
■ Reprezentarea schemei de comandă;
■ Pregătirea şi verificarea elementelor montajului;
■ Realizarea circuitului pneumatic şi electric;
■ Alimentarea circuitului pneumatic şi electric;
■ Verificarea funcţionării schemei.
3. Modul de lucru
■ Completaţi schema de comandă (fig. 11.140.c);
■ Verificaţi corectitudinea schemei cu anexa 6;
■ Realizaţi schema de forţă şi comandă.
■ Verificaţi funcţionarea schemei.
Fig. 11.140
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -209-
Lucrare test nr.6
Lucrarea se constituie ca un test de verificare a cunoştinţelor necesare conceperii şi
realizării unei scheme de comandă electropneumatică.
1. Cerinţe. Schema trebuie să permită comanda electrică a deschiderii şi închiderii vanei 1
(fig.11.141) cu ajutorul unui cilindru cu dublu efect 2. Când este apăsat butonul marcat
„deschis" pistonul se extinde şi rămâne în această poziţie extinsă până când se apasă butonul
„închis".
Fig.11.141 Fig.11.142
2. Competenţe ■ Reprezentarea schemelor de comandă şi forţă;
■ Pregătirea şi verificarea elementelor montajului;
■ Realizarea circuitului pneumatic şi electric;
■ Alimentarea circuitului pneumatic şi electric;
■ Verificarea funcţionării schemei în FluidSim;
■ Verificarea funcţionării schemei pe bancul de probă
3. Modul de lucru
■ Stabiliţi tipul de distribuitor folosit.
■ Completaţi la capetele distribuitorului modul de comandă.
■ Completaţi cele două poziţii ale distribuitorului (fig. 11.142).
■ Completaţi schema de comandă (fig. 11.1422).
■ Verificaţi corectitudinea schemei cu anexa 7.
■ Realizaţi schema de forţă şi comandă.
■ Verificaţi funcţionarea schemei.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -210-
Lucrare test nr. 7
Lucrarea se constituie ca un test de verificare a cunoştinţelor necesare conceperii şi
realizării unei scheme de comandă electropneumatică.
1. Cerinţe
În figura 11.143 este prezentat un rezervor cu apă. Schema conţine: 1-rezervor,
2-plutitor, 3-pârghie plutitor, 4-magnet permanent, 5- senzor magnetic (reed).
Nivelul apei dintr-un rezervor este măsurat cu un plutitor. Magnetul montat pe pârghia
plutitorului acţionează un senzor magnetic atunci 1 când nivelul apei ajunge la maxim. Când
este acţionat senzorul, sună o alarmă până când este resetată cu ajutorul' unui întrerupător cu
cheie. Alarma trebuie să rămână dezactivată atât timp cât întrerupătorul cu cheie este blocat
în poziţia deschisă, deci întrerupătorul chei reprezintă dispozitivul dominant, de acea
circuitul se poate denumi "circuit cu memorie dominantă la resetare".
2. Competenţe
■ Reprezentarea schemei de comandă;
■ Pregătirea şi verificarea elementelor montajului;
■ Realizarea circuitului electric;
■ Verificarea funcţionării schemei.
3. Modul de lucru
■ Alcătuiţi schema electrică;
■ Verificaţi corectitudinea schemei cu anexa 8.
■ Realizaţi schema de comandă;
■ Verificaţi funcţionarea.
Fig. 11.143
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -211-
Lucrare test nr. 211
Lucrarea se constituie ca un test de verificare a cunoştinţelor necesare conceperii şi
realizării unei scheme de comandă electropneumatică.
1. Cerinţe.
Schema trebuie să permită comanda electropneumatică a doi cilindrii după ciclograma
A+B+A-B-.
2. Competenţe
■ Reprezentarea ciclogrmelor,
■ Reprezentarea schemelor de comandă pentru o anumită ciclogramă
■ Pregătirea şi verficarea elementelor montajului;
■ Realizarea circuitului pneumatic şi electric;
■ Alimentarea circuitului pneumatic şi electric;
■ Verificarea funcţionării schemei în FluidSim.
■ Verificarea funcţionării schemei pe bancul de probă.
3. Modul de lucru
■ Reprezentaţi ciclograma şi schema de comandă (în varianta cascadă şi secvenţial) pentru
doi cilindrii care lucrează după diagrama A+B+A-B-, folosind ca senzori limitoare de cursă
sau de proximitate.
■ Verificaţi corectitudinea schemei cu anexa 9.
■ Realizaţi schema de forţă şi comandă.
■ Verificarea funcţionării schemei în FluidSim.
■ Modificaţi schema pentru funcţionarea continuă a cilindrilor.
■ Verificaţi funcţionarea schemei.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -212-
Lucrare test nr. 9
Lucrarea se constituie ca un test de verificare a cunoştinţelor necesare conceperii şi
realizării unei scheme de comandă electropneumatică.
1. Cerinţe.
Schema trebuie să permită comanda electropneumatică a doi cilindrii după
ciclograma A+B+B-B+B-A-.
2. Competenţe
■ Reprezentarea ciclogramelor;
■ Reprezentarea schemelor de comandă pentru o anumită ciclogramă
■ Pregătirea şi verificarea elementelor montajului;
■ Realizarea circuitului pneumatic şi electric;
■ Alimentarea circuitului pneumatic şi electric;
■ Verificarea funcţionării schemei în FluidSim.
■ Verificarea funcţionării schemei pe bancul de probă.
3. Modul de lucru
■ Reprezentaţi ciclograma şi schema de comandă (în varianta cascadă şi secvenţial) pentru
doi cilindrii care lucrează după diagrama A+B+B-B+B-A-, folosind ca senzori limitoare de
cursă sau de proximitate.
■ Verificaţi corectitudinea schemei cu anexa 10.
■ Verificarea funcţionării schemelor în FluidSim.
■ Realizaţi schema de forţă şi comandă.
■ Modificaţi schema pentru funcţionarea continuă a cilindrilor.
■ Verificaţi funcţionarea schemei.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -213-
Lucrare test nr. 10
Lucrarea se constituie ca un test de verificare a cunoştinţelor necesare conceperii şi
realizării unei scheme de comandă electropneumatică.
1. Cerinţe.
Schema trebuie să permită comanda electropneumatică a trei cilindrii după ciclograma
A+B+C+C-B-A-.
2. Competenţe
■ Reprezentarea ciclogrmelor;
■ Reprezentarea schemelor de comandă pentru o anumită ciclogramă;
■ Pregătirea şi verificarea elementelor montajului;
■ Realizarea circuitului pneumatic şi electric;
■ Alimentarea circuitului pneumatic şi electric;
■ Verificarea funcţionării schemei în FluidSim.
■ Verificarea funcţionării schemei pe bancul de probă.
3. Modul de lucru
■ Reprezentaţi ciclograma şi schema de comandă (în varianta cascadă sau secvenţial) pentru
trei cilindrii care lucrează după diagrama A+B+C+C-B-A-, folosind ca senzori limitoare de
cursă sau de proximitate.
■ Verificaţi corectitudinea schemei cu anexa 11 .
■ Verificarea funcţionării schemei în FluidSim.
■ Realizaţi schema de forţă şi comandă.
■ Verificaţi funcţionarea schemei.
■ Modificaţi schema pentru funcţionarea continuă a cilindrilor.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -214-
Lucrare test nr. 11
Lucrarea se constituie ca un test de verificare a cunoştinţelor necesare conceperii şi
realizării unei scheme de comandă electropneumatică.
1. Cerinţe.
Schema trebuie să permită comanda electropneumatică a trei cilindrii după ciclograma
A+B+B-C+C-A-.
2. Competenţe
■ Reprezentarea ciclogramelor;
■ Reprezentarea schemelor de comandă pentru o anumită ciclogramă
■ Pregătirea şi verificarea elementelor montajului;
■ Realizarea circuitului pneumatic şi electric;
■ Alimentarea circuitului pneumatic şi electric;
■ Verificarea funcţionării schemei în FluidSim.
■ Verificarea funcţionării schemei pe bancul de probă.
3. Modul de lucru
■ Reprezentaţi ciclograma şi schema de comandă (în varianta cascadă sau secvenţial) pentru
trei cilindrii care lucrează după diagrama A+B+B-C+C-A-, folosind ca senzori limitoare de
cursă sau de proximitate.
■ Verificaţi corectitudinea schemei cu anexa 12.
■ Realizaţi schema de forţă şi comandă.
■ Modificaţi schema pentru funcţionarea continuă a cilindrilor.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -215-
Lucrare test nr. 12
Lucrarea se constituie ca un test de verificare a cunoştinţelor necesare conceperii şi
realizării unei scheme de comandă electropneumatică.
1. Cerinţe
Schema trebuie să permită comanda electropneumatică a trei cilindrii după ciclograma
A+A-B+C+C-B-
2. Competenţe
■ Reprezentarea ciclogramelor;
■ Reprezentarea schemelor de comandă pentru o anumită ciclogramă
■ Pregătirea şi verificarea elementelor montajului;
■ Realizarea circuitului pneumatic şi electric;
■ Alimentarea circuitului pneumatic şi electric;
■ Verificarea funcţionării schemei în FluidSim.
■ Verificarea funcţionării schemei pe bancul de probă. 3. Modul de lucru
■ Reprezentaţi ciclograma şi schema de comandă (în varianta cascadă sau secvenţial) pentru
trei cilindrii care lucrează după diagrama A+A-B+C+C-B- folosind ca senzori limitoare de
cursă sau senzori de proximitate.
■ Verificaţi corectitudinea schemei cu anexa 13.
■ Realizaţi schema de forţă şi comandă.
■ Modificaţi schema pentru funcţionarea continuă a cilindrilor.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -216-
Lucrare test nr. 13
Lucrarea se constituie ca un test de verificare a cunoştinţelor necesare conceperii şi
realizării unei scheme de comandă electropneumatică.
1. Cerinţe.
Schema trebuie să permită comanda electropneumatică a trei cilindrii după ciclograma
A+B+B-C+B+B-C-A-
2. Competenţe
■ Reprezentarea ciclogramelor;
■ Reprezentarea schemelor de comandă pentru o anumită ciclogramă
■ Pregătirea şi verificarea elementelor montajului;
■ Realizarea circuitului pneumatic şi electric;
■ Alimentarea circuitului pneumatic şi electric;
■ Verificarea funcţionării schemei în FluidSim.
■ Verificarea funcţionării schemei pe bancul de probă.
3. Modul de lucru
■ Reprezentaţi ciclograma şi schema de comandă (în varianta cascadă sau secvenţial) pentru
trei cilindrii care lucrează după diagrama A+B+B-C+B+B-C-A- folosind ca senzori
limitoare de cursă sau senzori de proximitate.
■ Verificaţi corectitudinea schemei cu anexa 14.
■ Realizaţi schema de forţă şi comandă.
■ Modificaţi schema pentru funcţionarea continuă a cilindrilor.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -217-
Lucrare test nr. 14 (Ciocan pneumatic)
Lucrarea se constituie ca un test de verificare a cunoştinţelor necesare conceperii şi
realizării unei scheme de comandă electropneumatică.
1. Cerinţe.
Cilindrii din figura 11.144.a trebuie să funcţioneze după ciclograma din figura
11.144.D. Cilindrul 1.0 împinge piesa în dreptul cilindrului 2.0. Cilindrul 2.0 efectuează
lovirea semifabricatului de mai multe ori (până când nu este apăsată pedala de stop). La
apăsarea pedalei de stop cei doi cilindri se retrag.
Distribuitoarele utilizate trebuie să fie de tip 5/2 monostabile cu solenoid, capetele de
dus sunt sesizate de senzorii Si şi S2.
2. Competenţe
■ Realizarea schemei de comandă şi a celui electric;
■ Verificarea funcţionării schemelor.
Fig. 11.144
3. Modul de lucru
■ Completaţi simbolurile distribuitoarelor astfel încât comanda să fie electrică.
■ Completaţi circuitul de forţa (pneumatic) din figura 11.145. Schema va conţine pe
circuitul de admisie a cilindrilor câte un drosel reglabil.
■ Alcătuiţi schema de comandă electrică a celor doi cilindri astfel încât cilindrul 1.0 să
efectueze o singură lovitură, după care la apăsarea pedalei de stop ambii cilindrii se retrag.
■ Completaţi schema de comandă cu un releu de timp. Rolul releului de timp este de a face
ca cilindrul 2.0 să efectueze un număr nedeterminat de lovituri (până când nu se apasă
pedala de STOP).
Fig. 11.145
■ Verificaţi corectitudinea schemei cu anexa 15.
■ Descrieţi funcţionarea schemei de forţă şi comandă.
■ Realizaţi circuitul de forţă (pneumatic) şi de comandă (electric).
■ Executaţi reglajele releului de timp şi a droselelor pentru buna funcţionare a schemei.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -218-
Lucrare test nr. 15 (Dispozitiv de îndoit platbandă)
Lucrarea se constituie ca un test de verificare a cunoştinţelor necesare conceperii şi
realizării unei scheme de comandă electropneumatică.
1. Competenţe
■ Realizarea schemei de comandă a celor doi cilindrii conform ciclogramei;
■ Realizarea circuitului pneumatic şi a circuitului electric;
■ Verificarea funcţionării schemei în FluidSim.
■ Alimentarea circuitului pneumatic şi a celui electric;
■ Verificarea funcţionării schemei pe bancul de probă.
2. Cerinţe.
Dispozitivul din figura 11.146.a este acţionat de doi cilindri pneumatici, conform
ciclogramei din figura 11.146.b. Cilindrul 1.0 îndoaie platbandă la 90°, cilindrul 2.0
efectuează o doua îndoire tot la 90°, după care cilindri se retrag în ordinea cilindrul 2.0, apoi
cilindrul 1.0. Schema comandată electric, trebuie să execute un ciclu complet, după care să
aştepte o nouă comandă, în poziţia iniţială (pistoanele retrase).
Din ciclograma se observă că sunt necesari patru paşi. Schema va conţine două
distribuitoare 5/2 monostabile 1.1 şi 1.2, comandate cu solenoid. Senzorii S1, S2, S3, S4 vor fi
limitatoare de cursă cu rolă (fig. 11.146.c).
Fig. 11.146
3. Modul de lucru
- Completaţi simbolurile distribuitoarelor astfel încât comanda să fie electrică .
- Completaţi circuitul de forţa (peneumatic) din figura 11.146.C.
- Alcătuiţi schema de comandă electrică a celor doi cilindri utilizând metoda comutaţiei în
cascadă a releelor (utilizând această metodă sunt necesare cinci relee).
- Verificaţi corectitudinea schemei cu anexa 16.
- Descrieţi funcţionarea schemei de forţă şi comandă.
- Realizarea circuitului de forţă (pneumatic) şi a circuitului de comandă (electric).
- Verificaţi funcţionarea schemei.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -219-
Lucrare test nr. 16 (Schemă pentru comanda maşinii de găurit)
Lucrarea se constituie ca un test de verificare a cunoştinţelor necesare conceperii şi
realizării unei scheme de comandă electropneumatică.
1. Competenţe
■ Realizarea schemei de comandă a celor trei cilindrii conform ciclogramei;
■ Pregătirea şi aşezarea pe bancul de probă a elementelor montajului;
■ Realizarea circuitului pneumatic şi a circuitului electric;
■ Verificarea funcţionării schemei în FluidSim.
■ Verificarea funcţionării schemei pe bancul de probă.
2. Cerinţe
Dispozitivul reprezentat schematic în figura 11.147.a, execută găurirea unor piese
aflate într-o magazie tip stivă. Dispozitivul este deservit de trei cilindrii pneumatici (1.0, 2.0,
3.0) care lucrează după o ciclograma a fazelor descrisă în figura 11.147.b. Distribuitoarelor
utilizate trebuie să fie de tip 5/2 monostabile cu solenoid, iar senzorii vor fi limitatoare de
cursă cu rolă sau de proximitate.
Fig.11.147
Paşii ciclogramei sunt:
■ pasul 1 - Cilindrul 1.0 împinge o piesă aflată în magazie în dreptul burghiului şi menţine
piesa apăsată;
■ pasul 2 - Cilindrul 2.0 coboară burghiul, simultan porneşte motorul electric care roteşte
axul maşinii de găurit (burghiul) în sensul găuririi cu o turaţie mică;
■ pasul 3 - Cilindrul 2.0 după ce a ajuns la capătul cursei de găurire, se retrage cu o viteză
mai mare decât la coborâre, deci motorul electric care învârte axul maşinii de găurit, trebuie
să-şi inverseze sensul de rotaţie şi să-şi mărească turaţia;
■ pasul 4 - Cilindrul 1.0 se retrage până la capătul cursei, fiind pregătit să împingă o nouă
piesă;
■ pasul 5 - Cilindrul 3.0 împinge piesa prelucrată pe un plan înclinat;
■ pasul 6 - Cilindrul 3.0 se retrage.
Observaţie. Motorul folosit la învârtirea axului maşinii de găurit va fi un motor de c.c cu
excitaţie derivaţie. Modificarea turaţiei se va face cu un reostat în circuitul rotoric.
3. Modul de lucru
■ Reprezentaţi ciclograma şi schema de comandă (în varianta cascadă sau secvenţial) pentru
cei trei cilindrii care lucrează după diagrama A+B+B-A-C+C- folosind ca senzori limitoare
de cursă sau senzori de proximitate.
■ Realizaţi schema de inversare şi modificarea turaţiei motorului electric.
■ Verificaţi corectitudinea schemei cu anexa 17.
■ Realizaţi schema de forţă şi comandă.
■ Modificaţi schema pentru funcţionarea continuă a cilindrilor.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -220-
Lucrare test nr. 17 (Steper)
Lucrarea se constituie ca un test de verificare a cunoştinţelor necesare conceperii şi
realizării unei scheme de comandă electropneumatică.
1. Competenţe
■ Realizarea schemei de comandă a celor doi cilindrii conform ciclogramei;
■ Pregătirea şi aşezarea pe tabla a elementelor montajului;
■ Realizarea circuitului pneumatic şi a circuitului electric;
■ Verificarea funcţionării schemei în FluidSim.
■ Verificarea funcţionării schemei pe bancul de probă.
2. Cerinţe
Schema va fi comandată printr-un secvenţiator (steper) şi trebuie să permită funcţionarea a
doi cilindrii cu dublu efect după ciclograma A+A-B+B-. Cilindrii vor fi comandaţi de două
distribuitoare 5/2 pneumatice bistabile, iar capetele de cursă vor fi sesizate cu limitatoare de
cursă.
3. Modul de lucru
■ Reprezentaţi ciclograma
■ Reprezentaţi schema de forţă şi comandă.
■ Verificaţi corectitudinea schemei cu anexa 18.
■ Realizaţi schema de forţă şi comandă.
■ Verificaţi funcţionarea schemei.
■ Modificaţi schema pentru funcţionarea continuă a cilindrilor.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -221-
Lucrare test nr. 18 (Dispozitiv de transport)
Lucrarea se constituie ca un test de verificare a cunoştinţelor necesare conceperii şi
realizării unei scheme de comandă electropneumatică.
1. Cerinţe
■ Dispozitivul din figura 11.148, permite ridicarea cutiilor la nivelul benzii transportoare cu
role cu ajutorul cilindrului 1.0 cu dublu efect. Tija pistonului se extinde integral atunci când
se acţionează întrerupătorul Bi.
■ Tija pistonului trebuie să ajungă la extensia maximă înainte ca operatorul să poată iniţia
retragerea tijei cu ajutorul celui de-al doilea întrerupător B2.
Fig. 11.148 ■ Un limitator de cursă cu rolă confirmă extensia maximă.
■ Cutiile sunt împinse manual pe banda transportoare.
■ Viteza de extensie şi retragere a tijei pot fi ajustate.
■ în faza a doua a lucrării trebuie modificată schema pentru mecanizarea operaţiei de
împingere a cutiilor pe bandă.
2. Competenţe
■ Realizarea schemei de comandă;
■ Realizarea circuitului pneumatic şi a circuitului electric;
■ Verificarea funcţionării schemelor.
■ Completarea schemei pentru mecanizarea operaţiei de împingere a cutiilor pe bandă.
3. Modul de lucru
■ Reprezentarea schemei de forţă şi comandă;
■ Pregătirea şi verificarea elementelor montajului;
■ Verificaţi corectitudinea schemei cu anexa 19;
■ Realizarea circuitului de forţă şi comandă;
■ Alimentarea circuitului electric şi verificarea funcţionării schemei.
■ Reprezentarea schemei de forţă şi comandă pentru mecanizarea operaţiei de împingere a
cutiilor.
■ Verificarea funcţionării schemei.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -222-
Lucrare test nr. 19 (dispozitiv de ambalare)
Lucrarea se constituie ca un test de verificare a cunoştinţelor necesare conceperii şi
realizării unei scheme de comandă electropneumatică.
1. Competenţe
■ Realizarea schemei de comandă conform cerinţelor;
■ Pregătirea şi aşezarea pe tabla a elementelor montajului;
■ Realizarea circuitului pneumatic şi a circuitului electric;
■ Alimentarea circuitului pneumatic şi a celui electric;
■ Verificarea funcţionării schemei.
2. Noţiuni generale
Pe bandă transportoare sunt transportate produse care sunt depozitate câte 10 într-o
cutie. Produsele sunt împinse în cutie de un cilindru cu dublu efect. La fiecare 10 produse,
cilindrul care împinge piesele şi banda transportoare se opresc, pentru a îndepărta cutia cu
produse şi a fi înlocuită cu o cutie goală.
Pornirea benzii transportoare şi a cilindrului se face cu un buton de pornire.
3. Modul de lucru
■ Reprezentarea schemei de forţă şi comandă;
■ Verificaţi corectitudinea schemei cu anexa 20;
■ Realizarea circuitului de forţă şi comandă;
■ Reprezentarea schemei de forţă şi comandă pentru mecanizarea operaţiei de împingere a
cutiilor.
■ Verificarea funcţionării schemei.
■ Cum se poate automatiza schema astfel încât repornirea să se facă după un timp fără a
acţiona butonul de pornire?
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -223-
Lucrare test nr. 20 (Dispozitiv de găurit cu transportul pieselor)
Lucrarea se constituie ca un test de verificare a cunoştinţelor necesare conceperii şi
realizării unei scheme de comandă electropneumatică.
1. Competenţe
■ Realizarea schemei de comandă a celor cinci cilindrii conform ciclogramei;
■ Pregătirea şi aşezarea pe tabla a elementelor montajului;
■ Realizarea circuitului pneumatic şi a circuitului electric;
■ Alimentarea circuitului pneumatic şi a celui electric;
■ Verificarea funcţionării schemelor.
2. Noţiuni generale
■ Dispozitivul de găurit (fig. 11.149) este deservit de două dispozitive de transport al
pieselor.
■ Dispozitivul format din cilindrii 1.0 (A) şi 2.0 (B) aduc piesa de găurit de pe o bandă
transportoare (aflată în partea stângă), şi o depun pe masa maşinii.
■ Cilindrul 3.0 (C) face operaţia de găurire. Pe tija pistonului cilindrului 3.0(C) se află
mandrina pentru burghiu, odată cu coborârea tijei pistonului trebuie să pornească un motor
electric M care roteşte burghiul.
■ După găurirea piesei, dispozitivul format din cilindrii 4.0 (D) şi 5.0 (E) transportă piesa
găurită pe o altă bandă transportoare (aflată în partea dreaptă).
■ Cilindrii sunt comandaţi cu distribuitoare 5/2 monostabile cu solenoid.
■ Prinderea pieselor se face cu generatoare de vacuum şi ventuză, acestea fiind comandate
cu distribuitoarele de tip 3/2 monostabile cu solenoid.
3. Modul de lucru
■ Descrieţi paşii pe care-i fac elementele schemei.
■ "Reprezentaţi ciclograma.
■ Reprezentaţi schema de forţă şi comandă.
■ Verificaţi anexa 21.
■ Verificaţi schema în FluidSim.
■ Verificaţi funcţionarea schemei pe bancul de probă.
Fig. 11.149
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -224-
Lucrare test nr. 21 (Steper)
Lucrarea se constituie ca un test de verificare a cunoştinţelor necesare conceperii şi
realizării unei scheme de comandă electropneumatică.
1. Competenţe
■ Realizarea schemei de comandă a celor patru cilindrii conform ciclogramei;
■ Pregătirea şi aşezarea pe tabla a elementelor montajului;
■ Realizarea circuitului pneumatic şi a circuitului electric;
■ Verificarea funcţionării schemelor în FluidSim.
■ Alimentarea circuitului pneumatic şi a celui electric;
■ Verificarea funcţionării schemelor.
2. Cerinţe
Schema permite funcţionarea a patru cilindrii cu dublu efect după ciclograma
A+B+B-C+C-D+D-A- printr-un secvenţiator (steper). Cilindrii vor fi comandaţi de
distribuitoare 5/2 pneumatice bistabile, iar capetele de cursă vor fi sesizate cu distribuitoare
3/2 cu rolă (limitatoare de cursă).
Consultaţi lucrarea „Comanda a trei cilindrii cu dublu efect prin steper".
3. Modul de lucru
■ Reprezentaţi ciclograma
■ Reprezentaţi schema de forţă şi comandă.
■ Verificaţi corectitudinea schemei cu anexa 22.
■ Realizaţi schema de forţă şi comandă.
■ Verificaţi funcţionarea schemei.
■ Modificaţi schema pentru funcţionarea continuă a cilindrilor.
■ încercaţi alte variante de cicluri cu 4 cilindrii.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -225-
Lucrare test nr. 22
Lucrarea se constituie ca un test de verificare a cunoştinţelor necesare conceperii şi
realizării unei scheme de comandă pneumatică.
1. Competenţe
■ Realizarea schemei de comandă a celor trei cilindrii conform cerinţelor;
■ Realizarea circuitului pneumatic;
■ Verificarea funcţionării schemei în FluidSim.
■ Alimentarea circuitului pneumatic;
■ Verificarea funcţionării schemei.
2. Cerinţe
Schema din figura 11.150 comandă funcţionarea a trei cilindrii dintre care doi cu
dublu efect şi al treilea cu simplu efect, în poziţia iniţială cilindrul 1.0 (A) şi 3.0 (C) sunt
retraşi, iar cilindrul 2.0 (B) este extins. După comanda de pornire cilindrii îşi schimbă
simultan poziţiile (A+B-C+). Schema trebuie să lucreze într-un regim de ciclu continuu,
pornirea şi oprirea se va face de la un distribuitor cu buton.
Observaţie. Comanda este pneumatică
3. Modul de lucru
■ Completaţi schema cu elementele şi legăturile necesare.
■ Verificaţi corectitudinea schemei cu anexa 23.
■ Realizaţi schema de lucru.
■ Verificaţi funcţionarea schemei.
Fig.11.150 ■ Introduceţi la cilindrii cu dublu efect drosele pentru reglarea vitezei de deplasare.
Efectuaţi diverse reglaje. Ce constataţi?
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -226-
Lucrare test nr. 23 (dispozitiv pentru deschis uşă)
Lucrarea se constituie ca un test de verificare a cunoştinţelor necesare conceperii şi
realizării unei scheme de comandă pneumatică.
1. Competenţe
■ Realizarea schemei de comandă conform cerinţelor;
■ Realizarea circuitului pneumatic şi electric
■ Verificarea funcţionării schemei în FluidSim.
■ Alimentarea circuitului pneumatic şi electric
■ Verificarea funcţionării schemei pe bancul de probă.
2. Cerinţe
Poziţia normală a uşii este închisă fig. 11.151), poziţie menţinută de un cilindru
pneumatic (1.0). Uşa se poate deschide din ambele părţi cu butoanele de comandă S1, S2.
Deschiderea se face pentru un timp limitat, timp care se reglează cu ajutorului unui releu de
timp. În timpul cât uşa este deschisă, sună alarma H3. După ce uşa se închide se aprind
becurile H1, H2, aflate pe ambele părţi.
3. Modul de lucru
■ Completaţi schema cu elementele şi legăturile necesare.
■ Verificaţi corectitudinea schemei cu anexa 24.
■ Realizaţi schema de lucru.
■ Verificaţi funcţionarea schemei.
■ Realizaţi diverse reglaje ale releului de timp.
Fig.11.151
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -227-
Lucrare test nr. 24
Lucrarea se constituie ca un test de verificare a cunoştinţelor necesare conceperii şi
realizării unui program pentru automatul programabil.
1. Competenţe
■ Realizarea programului conform cerinţelor;
■ Verificarea funcţionării schemei pe bancul de probă.
2. Cerinţe
Programul permite funcţionarea unei sonerii într-o şcoală, ţinând cont de durata orelor de
50min, durata pauzelor mici lOmin, durata pauzei mari 20min şi timpul de funcţionarea
soneriei 15 sec.
3. Modul de lucru
■ Scrieţi şi introduceţi programul în AP.
■ Verificaţi indicaţiile de la anexa 25.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -228-
PARTEA A IV-A ANEXE
Anexa 1
În figura 12.1 este prezentă schema de forţă şi comandă.
1C, 2C - contactoare
Tr - transformator 220/24(12)V
R - redresor în punte
Ri releu intermediar
C- limitator de cursă
Bi,B2 - butoane pornire -oprire
M- motor de c.c.
Fig. 12.1
Anexa 2
În figura 12.2 este prezentă schema de forţă şi comandă.
Fig.12.2 Anexa 3
În figura 12.3 este prezentă schema de forţă şi comandă.
Fig. 12.3
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -229-
Anexa 4
În figura 12.4 este prezentată schema de comandă pentru prima funcţie, iar în figura
12.5 pentru a doua funcţie.
Fig. 12.4 Fig. 12.5
Anexa nr. 5
În figura 12.6 este prezentată schema pentru cilindrul cu simplu efect, în figura 12.7
este prezentată schema pentru cilindrul cu dublu efect cu distribuitor 5/2 bistabil, cu timp de
pauză la cursa de dus, iar în figura 12.8 schema cu timpi de pauză la ambele curse.
înlocuindu-se butonul Bs cu un buton cu automenţinere ciclul se repetă până la deschiderea
butonului Bs.
Fig. 12.6 Fig. 12.7
Anexa 6
În figura. 12.9 este prezentată schema de comandă.
Fig. 229.8 Fig. 229.9
Anexa 7
■ Distribuitor tip 5/2 monostabil cu solenoid.
■ Schema de forţă şi comandă sunt prezentate în fig. 12.10.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -230-
Fig. 12.10
Anexa 8
În figura 12.11 este prezentă schema de comandă. Sirena este blocată atât timp cât
butonul cheie este deschis.
Fig. 12.11 Anexa 9
În figura. 12.12 este prezentată ciclograma, în figura 12.13 schema de comandă în
cascadă cu limitatori de cursă, iar în figura 12.14 varianta cu senzori de proximitate. în
figura 12.15 schema de comandă secvenţială.
Fig.12.12
Fig. 12.13
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -231-
Fig. 12.14
Fig.12.15
Anexa 10
În figura 12.16 este prezentată ciclograma, în figura 12.17 schema de comandă în
cascadă cu limitatori de cursă.
Fig. 12.16
Fig. 231.17 Anexa 11
În figura 12.18 este prezentată ciclograma, în figura 12.19 schema de forţă, iar în
figura 12.20 schema de comandă în varianta cascadă cu limitatori de cursă.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -232-
Fig. 12.18 Fig. 12.19
Fig.12.20
Anexa 12
În figura 12.21 este prezentată ciclograma, în figura 12.22 schema de forţă, iar în
figura 12.23 schema de comandă în varianta secvenţială cu limitatori de cursă.
Fig. 12.21 Fig. 12.22
Fig. 12.23
Anexa 13
În figura 12.24 este prezentată ciclograma, în figura 12.25 schema de forţă, iar în
figura 12.26 schema de comandă în varianta cu limitatori de cursă.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -233-
Fig. 12.24 Fig. 12.25
Fig. 233.26
Anexa 14
În figura 12.27 este prezentată ciclograma, în figura 12.28 schema de forţă, iar în
figura 12.29 schema de comandă în varianta cu limitatori de cursă.
Fig. 12.27 Fig. 12.28
Fig. 12.29
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -234-
Anexa 15
În figura 12.30 este prezentată schema pneumatică a circuitului de forţă, iar în figura
12.31 este prezentată schema circuitului de comandă. Butonul de start şi stop sunt notate
explicit START şi STOP.
Fig.12.30
Funcţionarea schemei.
Se apasă butonul de START. Se alimentează releul K1, se închid contactele K1 din
circuitul 4 (automenţinerea) şi din circuitul 7, se alimentează electroventilului Y1, tija
cilindrului 1.0 se deplasează (semifabricatul este împins în dreptul cilindrului 2.0). Când se
atinge capătul cursei, se apasă rola microîntreruptorului S1, se alimentează bobina releului
K2, se închide contactul K2 din circuitul 8, se alimentează electroventilul Y2, tija cilindrului
2.0 se deplasează (semifabricatul este lovit de berbecul presei). Când se atinge capătul
cursei, se apasă rola microîntreruptorului S2, se deschide contactul S2 din circuitul 5, se
întrerupe alimentarea releului K2, se deschide alimentarea electrovalvei Y2, distribuitorul
2.2 îşi revine la poziţia iniţială la fel şi tija cilindrului 2.0. Simultan se închide contactul S2
din circuitul 6, se alimentează releul de timp d. Rolul releului de timp este de a face ca
cilindrul 2.0 să funcţioneze după un ciclu cu număr nedeterminat de paşi (până când nu se
pasă pedala de STOP). În momentul în care tija cilindrului 2.0 se retrage, contactul S2 din
circuitul 5 se reînchide, se realimentează releul K2, se reînchide contactul K2 din circuitul 8,
se realimentează electrovalva Y2, distribuitorul 2.2 îşi schimbă poziţia, tija cilindrul 2.0
înaintează spre piesă. Momentul în care este întreruptă alimentarea electrovalvei Y2 este
dictat de timpul de reglare a releului d. în figura 12.32 sunt reprezentate ciclogramele pentru
diverse reglaje ale timpului releului şi ale reglajului droselelui 2.1.
În figura 12.32.a, este cazul ideal al reglajului. în figura 12.32.b, reglajul nu permite
cilindrului 2.0 să se retragă până la capătul cursei. La apăsarea pedalei de stop (butonul
STOP) cei doi cilindri se retrag.
Fig. 12.32 Anexa 16
În figura 12.33 este prezentată schema de forţă, iar în figura 12.34 schema de
comandă.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -235-
Fig. 12.33 Fig. 12.34
Anexa 17
În figura 12.35 este prezentată schema circuitului de forţă (pneumatic) pentru cei trei
cilindrii pneumatici. Fiecare cilindru este acţionat prin intermediul unui distribuitor 5/2
monostabil cu solenoid. în figura 12.36 este prezentat circuitul de forţă pentru motorul de
acţionarea a axului maşinii de găurit. Motorul de c.c. cu excitaţie derivaţie, are în circuitul
rotoric reostatul R pentru modificarea turaţiei. în timpul găuririi reostatul R este în serie cu
circuitul rotoric (contactul 3C este deschis), iar în timpul cursei de întoarcere a burghiului
reostatul este scurcircuitat (contactul 3C este închis).
Fig. 12.35 Fig. 12.36
În figura 12.37 este prezentată schema circuitului electric de comandă (în varianta
cascadă). Schema conţine şapte relee K1...K7, trei electrovalve 1Y, 2Y, 3Y şi trei
contactoare IC, 2C, 3C. Contactoarele IC şi 2C sunt pentru inversarea sensului motorului
electric, iar contactorul 3C pentru scurtcircuitarea reostatului R.
Fig. 12.37
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -236-
Anexa 18 În figura 12.38 este prezentată schema circuitului de forţă şi comandă pentru cei doi
cilindrii. Pentru funcţionarea în regim continuu, distribuitorul 1.6 trebuie să fie înlocuit cu
un distribuitor cu automenţinere.
Fig.12.38
Anexa 19
În figura 12.39 este prezentată schema circuitului de forţă şi comandă pentru
comanda cilindrului. Circuitul de comandă este cu memorie bistabilă. Comanda cilindrului
se face cu un distribuitor tip 5/2 bistabil cu solenoid 1.1. Reglarea vitezei de extensie a
pistonului se face cu cele două droselele 1.2 şi 1.3. Butonul B2 are o poziţie dominantă
asupra senzorului Si deoarece cu toate că pistonul ajunge la extensia maximă şi Si este
activat, cursa de întoarcere a pistonului se realizează doar în momentul apăsării butonului
B2. Pentru mecanizarea procesului de împingere a cutiilor pe bandă, trebuie introdus un al
doilea cilindru. Ciclograma de lucru a cilindrilor este A+B+B-A-, ciclograma care se
regăseşte în alte lucrări anterioare.
Fig.12.236
Anexa 236
În figura 12.40 este prezentă schema de comandă cu contor electric pentru numărarea
pieselor care intră în cutie. Prin butonul Bi se porneşte schema, care la fiecare 10 piese (s-au
alt număr) se opreşte. Repornirea se face cu butonul B2, prin care se repune contorul pe
valoare iniţială.
Schema din figura 12.41, permite automatizarea repornirii schemei, în care s-a
introdus un releul de timp T. Butonul B2 este înlocuit de contactul releului T.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -237-
Fig. 12.40
Fig. 12.41 Fig. 12.42
Anexa 237
În figura 12.42 este prezentată diagrama fazelor, în figura 12.43 schema de forţă
(pneumatică), iar în figura 12.44 schema de comandă (electrică).
Fig. 11.43
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -238-
Fig. 12.44
Anexa 22
În figura 12.45 este prezentată schema de forţă şi de comandă. Un ciclu complet
necesită 8 paşi.
Pasul 1: Cilindrul 1.0 se extinde (A+). Ieşirea A| trimite semnal la orificiul 14 al
distribuitorului 1.1.
Pasul 2: Cilindrul 2.0 se extinde (B+). Ieşirea A| trimite semnal la supapa SI 2.2, care
primeşte simultan semnal de la senzorul S2 şi semanlul ajunge la orificiul 14 al
distribuitorului 2.1.
Pasul 3: Cilindrul 2.0 se retrage (B-). Ieşirea A2 trimite semnal la orificiul 12 al
distribuitorului 2.1.
Pasul 4: Cilindrul 3.0 se extinde (C+). Ieşirea A2 trimite semnal la supapa SI 3.2, care
primeşte simultan semnal de la senzorul S3 şi semanlul ajunge la orificiul 14 al
distribuitorului 3.1.
Pasul 5: Cilindrul 3.0 se retrage (C-). Ieşirea A3 trimite semnal la orificiul 12 al
distribuitorului 3.1.
Pasul 6: Cilindrul 4.0 se extinde (D+). Ieşirea A3 trimite semnal la supapa SI 4.2, care
primeşte simultan semnal de la senzorul S5 şi semanlul ajunge la orificiul 14 al
distribuitorului 4.1.
Pasul 7: Cilindrul 4.0 se retrage (D-). Ieşirea At trimite semnal la orificiul 12 al
distribuitorului 4.1.
Pasul 8: Cilindrul 1.0 se retrage (A-). Ieşirea A4 trimite semnal la supapa SI 1.2, care
primeşte simultan semnal de la senzorul S7 şi semanlul ajunge la orificiul 12 al
distribuitorului 1.1.
Intrările se leagă astfel: X, cu senzorul S4, X2 cu senzorul S6, X3 cu senzorul S8, iar X4
cu senzorul S,.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -239-
Fig. 12.45
Anexa 23
În figura 12.46 este prezentată schema de forţă şi de comandă. Pentru o funcţionare în
ciclu continuu se înlocuieşte distribuitorul 1.4, cu distribuitor cu buton cu automenținere.
Fig. 12.46
Anexa 24
În figura 12.47 este prezentată schema de forţă şi de comandă a uşii.
Fig. 12.47
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -240-
Anexa 25
În tabelul de mai jos este prezentată lista de alocări pentru intrările şi ieşirile ale AP.
Tabelul 1
Element de comandă Intrări Ieşiri Regiştri Temporizatoare
Buton pornire 10.0 - - -
Releu K - 00.0 - -
Registru Rl - - Rl -
Registru R2 - - R2 -
Releu de timp 1 - - - TI
Releu de timp 2 - - - T2
Releu de timp 3 - - - T3
Conţinutul temporizatorului TI - - TP1 TP1
Conţinutul temporizatorului T2 - - TP2 TP2
Conţinutul temporizatorului T3 - - - TP3
Timpii de reglare TPl=50min, TP2=10min, TP3=20min, TP4=15sec
Registrul Rl este un contor pentru numărarea pauzelor, iar R2 conţine numărul de
pauze.
Releul K este pentru pornirea şi oprirea soneriei.__
STEP1 SET TI, începe prima ora OTHRW SET TI
IF N 10.0 THEN RESET OO.O JMP TO 9
THEN LOAD V 6000 STEP 4 STEP 9
TOTP1 IF N TI , s-a terminat ora IF N TI
LOAD V 500 THEN SET OO.O , soneria THEN SET OO.O
TO TP2 SET T4 SET T4
LOAD V 1000 SET T2 SET T3 , începe pauza
TO TP3 INC Rl mare
LOAD V 30 STEP 5 INC Rl
TO TP4 IF N T4 STEP 10
LOAD V 0 THEN RESET OO.O IF NT4
TOR1 STEP 6 THEN RESET OO.O
LOAD V 2 IF N T2 STEP 11
TO R2 THEN SET OO.O IF N T3
LOAD V6 SET T4 THEN SET OO.O
TO R3 STEP 7 SET T4
STEP 2 IF N T4 STEP 12
IF 10.0 THEN RESET OO.O IF N T4
THEN SET T4 STEP 8 THEN RESET OO.O , s-a
SET 00.0, suna soneria IF R1<R2 terminat pauza mar
STEP 3 THEN SET TI Continuaţi până la ora a
IF NT4 JMP TO 4 şasea
Observaţie. Timpii folosiţi în program nu sunt cei reali, sunt mult mai scurţi (de
exemplu timpul pentru durata orei se va lua înjur de 1 minut).
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -241-
Fişă de evaluare (distribuitoare) I. lb, 2a; 3c; 4c; 5d
II. aA, bF- cifra reprezintă numărul de poziţii, cA, dF-nu permite, eF-distribuitoare
comandate pneumatic.
III. lb, 2d, 3a, 4c, 5e
IV) a) distribuitor, tip 5/2; b) dirijarea aerului pe diverse căi; c) căile (orificiile de distribuţie
a aerului), 1- orificiul de legare la sursa de aer, 2 şi 4 orificiile de legare la cilindrii, 3 şi 5
orificiile de evacuarea a aerului în atmosferă; d) numărul de poziţii; e) comandă pneumatică
Fişa de evaluare (supape) I. ld; 2c; 3d; 4b; 5a
II.Ic, 2b, 3e, 4a, 5d
III. a) supapă de temporizare normal deschisă; b) rolul este de a produce comenzii cu
anumiţi timpi de întârzâiere; c) supapa are în componenţă un regulator de presiune cu
rezervor şi un distribuitor de tip 3/2 normal deschis; d) în starea de repaus (necomandată)
supapa face legătura între căile 1-2, iar după aplicarea semnalului de comandă la orificiul 10
în funcţie de timpul de reglare se schimbă poziţia distribuitorului realizându-se întreruperea
legăturii între căile 1-2 şi realizarea legăturilor între căile 2-3
Fişă de evaluare (motoare) I. lb, 2b; 3c; 4c; 5a; II.Ic, 2d, 3e, 4a, 5b
III. a) Motoare cu legătură rigidă; b) motoarele pneumatice au rolul funcţional de a
transforma energia fluidului (aici aer comprimat) într-o energie mecanică pe care o transmit
prin organele de ieşire mecanismelor acţionate; c) l-corp, 2,3-capace, 4-piston, 5-carucior;
d) în capace există orificii pentru racordul la aerul comprimat. Piston fără tijă este legat rigid
de cărucior, de care se legat ansamblul mobil care trebuie deplasat. Deplasarea căruciorului
se face pe un canal prelucrat în corpul motorului.
Fişă de evaluare (aparate speciale) I. la, 2c, 3b, 4d, 5b
II. lb, 2a, 3e, 4c, 5d
III. a) Secvenţiator sau steper; b) Secvenţiatorul este un aparat pneumatic care asigură
funcţionarea unei scheme pneumatice după un program prestabilit. Poate fi asimilat unui
automat neprogramabil (cu memorie rigidă); c) distribuitorul 3/2 normal închis cu funcţie de
supapa SI, distribuitorul 3/2 bistabil având funcţia de memorare (poziţie bistabilă), supapa
SAU şi elementul de semnalizare a presiunii; d) Intrările sunt orificiile notate cu X|...X4, iar
ieşirile sunt orificiile A|...A2; e) Sursa de aer se leagă la orificiul P.
Fişă de evaluare (senzori) I. lb, 2a, 3c, 4b, 5c
II. aA, bF-variaţia rezistenţei unui circuit, cA, dF-materiale diferite, eA
III. a) reed (magnetic), b)l- borna de legătură, 2-contacte mobile din materiale
feromagnetice, 3-cameră vidată (tub de sticlă); c) daca releul se află în zona de influenţă a
unui magnet, atunci contactele mobile se ating şi se închide un circuit electric, d.
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -242-
Fişă de evaluare (cap.9) I. lb, 2c, 3d, 4b, 5a
II. aF- se utilizează în ca. şi c.c, bA, cF- generează semnal electric, dA, eF-are unul sau mai
multe contacte ND şi NI.
III. ld,2b,3e, 4c,5a,
IV. a) Contactor; b) Este un aparat de comutaţie, capabil să stabilească, să suporte şi să
întrerupă curenţii nominali şi de suprasarcină dintr-un circuit, utilizat în special la comanda
motoarelor electrice.
c) 1- bobina contactorului, 2- bornele bobinei, 3-borne din circuitul de forţă; 4- contacte
mobile de forţă, 5- contacte fixe de forţă, 6-contacte auxiliare
Fişă de evaluare (automat) I. ld, 2b, 3c, 4a, 5d,
II. aF- intrările sunt butoanele şi senzorii prin care se transmit semnale, bA, cA, dF-intrefaţă
serială RS232, eA
III. a)Automatul programabil (PLC) este un aparat electronic care controlează regimurile de
funcţionare ale maşinilor şi proceselor. PLC-ul recepţionează semnale prin intermediul
intrărilor sale, le prelucrează după un program şi transmite semnale la ieşirile sale. Are 12
intrări şi 8 ieşiri.
b) 1- borna de alimentare la 24Vc.c, 2- senzori (intrări), 3- contacte (intrări), 4 - bobine de
relee (ieşiri), 5- semnalizări- becuri (ieşiri).
c) S0, S|, S2 - punctele comune (borne de nul) ale intrărilor, C0, Cr punctele comune (borne de
nul) ale ieşirilor, L- borna pentru alimentare 220Vc.a, N- borna de nul.
d) AMD 186 /20 MHz.
e) FEC-ul funcţionează cu două tipuri de memorie:
- un modul de memorie nevolatilă "Flash" (ţine locul harddisk-ului obişnuit în
calculatoarele personale) cu rolul de a memora programele sursa, pe cele compilate, fişierele
cu sistemul de operare şi un număr de date importante ale aplicaţiei pentru cazul căderilor
accidentale de tensiune.
- un modul de memorie RAM, este o memorie de lucru în care se păstrează variabile şi alte
date ce îşi schimbă frecvent conţinutul.
Fişă de evaluare (automat) a) Intrări: I0.0=buton Start/Stop, 10.1 =senzor S1,10.2=senzor S2,
ieşiri: O0.0=releu 1, O0.1=releu 2
b) STEP 1
IF N 10.0 'Dacă butonul P/O nu este activat
THEN NOP 'Atunci nu se execută nimic
STEP 2
IF 10.0 'Dacă se apasă butonul P/O
AND 10.1 'şi senzorul S| este închis
THEN SET OO.O 'Atunci se activează releul K1
RESET O0.1 'şi releul K2 se dezactivează STEP 3
IF 10.2 'Dacă senzorul S2 este activat
THEN RESET OO.O 'atunci se dezactivează releul Kl
SET O0.1 'se activează releul K2
JAMP TO 2 'programul revine la pasul 2
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -243-
Curprins
Partea I-a
1. Acţionări pneumatice în mecatronică 3
2. Acţionări pneumatice 4
3. Producerea aerului comprimat 9
4. Distribuitoare 22
5. Supape 40
6. Motoare pneumatice 53
7. Aparate pneumatice speciale 62
8. Senzori 70
9. Sisteme de acţionare electro-pneumatice 80
Partea a II-a 93
10. Automate programbile 93
10.1. Noţiuni generale 93
10.2. Automatul programabil FEC 94
10.3. Elemente de logică booleana 97
10.4. Reprezentarea informaţiei 100
10.5. Sisteme de calcul 104
10.6. Programarea automatelor programabile în limbajul STL 109
10.7. Programarea automatelor programabile în limbajul LDR 126 Partea a III-a 134
11. Lucrări de laborator 134 Simulatorul FluidSim 134 Contactoare şi ruptoare 139 Aparate
de comutaţie 141 Relee de timp 142 Circuite logice 144 Comanda directă a unui cilindru cu
simplu efect 147 Comanda indirectă a unui cilindru cu simplu efect 149 Comanda indirectă
a unui cilindru cu simplu efect utilizând automenţinerea 150 Comanda pentru mişcarea
continuu alternativă a cilindrului cu simplu efect 151 Comanda directă a unui cilindru cu
dublu efect 152 Comanda pneumatică monostabilă a unui cilindru cu dublu efect 153
Comanda indirectă a unui cilindru cu dublu efect 154 Comanda unui cil. cu dublu efect cu
revenirea automată cu limit. de cursă 156 Comanda pneumatică pentru mişcarea continuu
alternativă a cil. cu dublu efect 157 Comanda electropneum. pt. mişcarea continuu
alternativă a cil. cu dublu efect 158 Comanda bistabilă a cilindrilor 159 Comanda cu
temporizare a cilindrilor 160 Supape de sens 162 Supape de selectare sau element logic
SAU 161 Supape de selectare sau element logic ŞI 165 Supape de debit 166 Supape
regulatoarea de presiune şi supape de succesiune (secvenţială) 167 Supape de temporizare
168
Dispozitiv cu contor electric 170
Comanda unui cilindru cu trei poziţii de lucru 171
Comanda penuamatică simultană a doi cilindrii 172
Comanda pneumatică a doi cilindri cu dublu efect 173
Comanda unui cilindru cu dublu efect cu steper 174
Comanda a doi cilindrii cu dublu efect cu steper 175
Comanda a trei cilindrii cu dublu efect cu steper 176
Dispozitiv cu presostat 177
Circuit pentru menţinerea nivelului apei între două limite 179
Dispozitiv cu contor pneumatic 181
Presă cu temporizare 182
Dispozitiv de transport cu ventuză 183
Dispozitiv de ambutisat 185
Curs ACȚIONĂRI PNEUMATICE ÎN MECATRONICĂ scanat de UNGUREANU MARIN -244-
Dispozitiv de îndoit (var. 1) 187
Dispozitiv de îndoit (var.2) 188
Presă pneuamatică cu temporizare 190
Comanda unui cilindru cu dublu efect prin automatul programabil (varianta 1) 191
Comanda unui cilindru cu dublu efect prin automatul programabil (varianta 2) 193
Comanda unui cilindru cu dublu efect prin automatul programabil (varianta 3) 195
Comanda a doi cilindrii cu dublu efect prin automatul programabil (varianta 1) 197
Comanda a doi cilindrii cu dublu efect prin automatul programabil (varianta 2) 199
Comanda a trei cilindrii cu dublu efect prin automatul programabil 201
Programe paralele 203
Lucrări test nr. 1.....nr.24 206
Partea a IV-a 222
Anexe 222
Bibliografie
1. Avram, M., Acţionari hidraulice şi pneumatice, Editura Universitară, Bucureşti, 2005
2. Patrubăny, M., Totul despre microprocesorul Z80, Editura Tehnică, 1989
3. Stan, S., Frandoş, S., Pneumatică aplicată, S.C. Festo SRL Bucureşti, 2000
4. Cristea, Gh., Ardelean, I., Elemente fundamentale de fizică, Editura Dacia, 1980