سیستم ھای کنترل نیوماتیک
سایت نقطه کنترل در ابتدا شما را به تماشای ویدیو تهیه شده در این سایت دعوت مینماید.
مقدمه ای بر هیدرولیک و نیوماتیک
امروزه در بسیاری از فرایندهای صنعتی،انتقال قدرت آن هم به صورت کم هزینه و با دقت زیاد مورد نظر است در همین راستا بکارگیری سیال تحت فشار در انتقال و کنترل قدرت در تمام شاخه های صنعت رو به گسترش است.استفاده از قدرت سیال به دو شاخه مهم هیدرولیک و نیوماتیک تقسیم میشود.
اگر به درب اتوبوس های شرکت واحد توجه کرده باشید می بینید که با زدن شستی توسط راننده درب اتوبوس باز شده و دوباره با ردن همان شستی برگشت می نماید هرچند این مدار تماما پنوماتیکی می باشد من با این ذهنیت مدار الکترو پنوماتیکی این مدار را با نرم افزار FESTO FULID SIM طراحی کردم
شرح مدار به این صورت است که با زدن شستی سیلندر حرکت رفت و با زدن آن دوباره برگشت می نماید
از نیوماتیک در مواردی که نیروهای نسبتا پایین (حدود یک تن) و سرعتهای حرکتی بالا مورد نیاز باشد (مانند سیستمهایی که در قسمتهای محرک رباتها بکار میروند)استفاده مبکنند در صورتیکه کاربردهای سیستمهای هیدرولیک عمدتا در مواردی است که قدرتهای بالا و سرعتهای کنترل شده دقیق مورد نظر باشد.
با فشار دادن به شستی سیلندر حرکت رفت را انجام می دهد و پس از مدتی توسط تایمر بر می گردد
نیوماتیک در مواردی که نیروهای نسبتاً پایین (حدود یک تن) و سرعت های حرکتی بالا مورد نیاز باشد (مانند سیستمهایی که در قسمتهای محرک رباتها بکار می روند) استفاده میکنند در صورتیکه کاربردهای سیستمهای هیدرولیک عمدتاً در مواردی است که قدرتهای بالا و سرعت های کنترل شده دقیق مورد نظر باشد(مانند جک های هیدرولیک ، ترمز و فرمان هیدرولیک و…).
حال این سوال پیش میاید که مزایای یک سیستم هیدرولیک یا نیوماتیک نسبت به سایر سیستمهای مکانیکی یا الکتریکی چیست؟
در جواب می توان به موارد زیر اشاره کرد:
۱) طراحی ساده
۲) قابلیت افزایش نیرو
۳) سادگی و دقت کنترل
۴) انعطاف پذیری
۵) راندمان بالا
۶) اطمینان در سیستم های هیدرولیک و نیوماتیک نسبت به سایر سیستمهای مکانیکی قطعات محرک کمتری وجود دارد و میتوان در هر نقطه به حرکتهای خطی یا دورانی با قدرت بالا و کنترل مناسب دست یافت ، چون انتقال قدرت توسط جریان سیال پر فشار در خطوط انتقال (لوله ها و شیلنگ ها) صورت میگیرد ولی در سیستمهای مکانیکی دیگر برای انتقال قدرت از اجزایی مانند بادامک ، چرخ دنده ، گاردان ، اهرم ، کلاچ و… استفاده میکنند.
نیوماتیک-پنوماتیک –PNUMATIC
در این سیستمها میتوان با اعمال نیروی کم به نیروی بالا و دقیق دست یافت همچنین میتوان نیرو های بزرگ خروجی را با اعمال نیروی کمی (مانند بازو بسته کردن شیرها و …) کنترل نمود. استفاده از شیلنگ های انعطاف پذیر ، سیستم های هیدرولیک و نیوماتیک را به سیستمهای انعطاف پذیری تبدیل میکند که در آنها از محدودیتهای مکانی که برای نصب سیستمهای دیگر به چشم می خورد خبری نیست. سیستم های هیدرولیک و نیوماتیک به خاطر اصطکاک کم و هزینه پایین از راندمان بالایی برخوردار هستند همچنین با استفاده از شیرهای اطمینان و سوئیچهای فشاری و حرارتی میتوان سیستمی مقاوم در برابر بارهای ناگهانی ، حرارت یا فشار بیش از حد ساخت که نشان از اطمینان بالای این سیستمها دارد. اکنون که به مزایای سیستم های هیدرولیک و نیوماتیک پی بردیم به توضیح ساده ای در مورد طرز کار این سیستمها خواهیم پرداخت.
برای انتقال قدرت به یک سیال تحت فشار (تراکم پذیر یا تراکم ناپذیر) احتیاج داریم که توسط پمپ های هیدرولیک میتوان نیروی مکانیکی را تبدیل به قدرت سیال تحت فشار نمود. مرحله بعد انتقال نیرو به نقطه دلخواه است که این وظیفه را لوله ها، شیلنگ ها و بست ها به عهده میگیرند . بعد از کنترل فشار و تعیین جهت جریان توسط شیرها سیال تحت فشار به سمت عملگرها (سیلندرها یا موتور های هیدرولیک ) هدایت میشوند تا قدرت سیال به نیروی مکانیکی مورد نیاز(به صورت خطی یا دورانی ) تبدیل شود.
اساس کار تمام سیستم های هیدرولیکی و نیوماتیکی بر قانون پاسکال استوار است.
● قانون پاسکال:
۱) فشار سرتاسر سیال در حال سکون یکسان است .(با صرف نظر از وزن سیال)
۲) در هر لحظه فشار استاتیکی در تمام جهات یکسان است.
۳) فشار سیال در تماس با سطوح بصورت عمودی وارد میگردد. کار سیستمهای نیوماتیک مشابه سیستم های هیدرولیک است فقط در آن به جای سیال تراکم ناپذیر مانند روغن از سیال تراکم پذیر مانند هوا استفاده می کنند .
در سیستمهای نیوماتیک برای دست یافتن به یک سیال پرفشار ، هوا را توسط یک کمپرسور فشرده کرده تا به فشار دلخواه برسد سپس آنرا در یک مخزن ذخیره می کنند، البته دمای هوا پس از فشرده شدن بشدت بالا میرود که می تواند به قطعات سیستم آسیب برساند لذا هوای فشرده قبل از هدایت به خطوط انتقال قدرت باید خنک شود. به دلیل وجود بخار آب در هوای فشرده و پدیده میعان در فرایند خنک سازی باید از یک واحد بهینه سازی برای خشک کردن هوای پر فشار استفاده کرد.
دار منطقی!!!
مثال دیگری که بنده با نرم افزار fluidsim پیاده سازی کرده ام و می تواند یک نمونه ی کاربردی نیز باشد، عبارتست از یک کنترل کننده که درون آن بلوک های منطقی قرار گرفته اند و ۴ عدد سیلندر دو وضعیتی، که قرار است توسط مینی پی ال سی مکانیزمی خاص را انجام دهند. هشت عدد سوییچ مجاورتی وظیفه ی اعلام وضعیت سیلندر ها به قسمت کنترل کننده را داشته و ۴ شیر سولنوئیدی که از نوع ۵ به ۲ می باشند نیز جهت اعمال هوای پنیوماتیک به سیلندرها استفاده شده اند. ورودی الکتریکی شیرها مستقیما از خروجی کنترلر گرفته شده و به این ترتیب لوپ کنترلی کامل می شود. سطح ولتاژ تغذیه الکتریکی صفر یا ۲۴ ولت مستقیم بوده که به کنترل کننده و شیرهای سولنوئیدی اعمال می شود.
و اما عملی که در این پروژه صورت می گیرد این است که سیلندر ها به ترتیب از سیلندر A شروع به باز شدن کرده و پس از باز شدن ۴ سیلندر،دوباره همگی به ترتیب از سیلندر A شروع به بسته شدن می نمایند.البته دو عدد تایمر به منظور تاخیر در حین انجام هر نیم سیکل استفاده شده که به مدت دو ثانیه انجام اعمال فوق را به تاخیر می اندازند.مدار قابلیت گسترش فراوانی داشته و می توان با تغییر بلوک های استفاده شده در کنترلر، مکانیزمهای پیچیده تری را پیاده سازی نمود. روشی که بنده جهت انجام این پروژه از آن بهره گرفته ام،تحلیل مرحله به مرحله ی وضعیت هر کدام از این سیلندرها می باشد. به این ترتیب که مثلا جهت باز شدن سیلندر B شرط لازم اینست که :
۱٫سیلندر قبلی یعنی A باز شده باشد.
۲٫سیلندر بعد از آن یعنی C بسته باشد.
۳٫همچنین خود سیلندر B هم بسته باشد .
و شرایط بسته شدن سیلندر B اینست که :
۱٫سیلندر قبلی یعنی A بسته شده باشد.
۲٫سیلندر بعدی یعنی C باز بوده باشد.
۳٫ و همچنین خود B باز باشد.
برای آنکه هر سه شرط همزمان اعمال شوند، لازم است که سیگنالهای حاوی اطلاعات مربوط به این شروط ، با همدیگر AND شده و جهت اعمال فرمان به قسمت لچ ارسال شوند.با به کار بردن چنین تحلیلی برای ۳ سیلندر دیگر به مداری می رسیم که در ادامه شماتیک آنرا برای مشاهده قرار داده ام.در این مدار بلوکی از تعدادی لچ SR (که قبلا در مورد آنها توضیح داده ام) جهت ثابت نگه داشتن سیگنال اعمالی به سولنوئیدها استفاده شده است.
نیوماتیک-پنوماتیک –PNUMATIC
با فشار دادن به شستی سیلندر حرکت رفت را انجام می دهد و پس از مدتی توسط تایمر بر می گردد
در جستجوهایی که انجام دادم مدارات الکترو پنوماتیک برای خیلی ها نا آشنا و نا مفهوم بود بنابراین در این پیج مدارات الکترو پنوماتیکی را خواهم گذاشت