Главная  Промышленность 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 [ 31 ] 32 33

Глава 8

ПНЕВМАТИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ И УСТРОЙСТВА СРЕДНЕГО УРОВНЯ ДАВЛЕНИЯ

Пневмоавтоматика среднего (нормального) уровня давления нашла широкое применение в отечественной промышленности в 60-х годах. Это стало возможным вследствие создания универсальной системы элементов промышленной пневмоавтоматики (УСЭППА), которая по своим функциональным и монтажно-комму-тационным данным близка к современной промышленной электротехнике. Номенклатура УСЭППА состоит из устройств центральной части, входных, выходных, вспомогательных устройств и монтажно-коммутационных деталей.

Информация через входные устройства - от рабочих органов объекта и датчиков, а также от устройств автоматического ввода программы - поступает в центральную часть системы. Центральная часть перерабатывает эту информацию и реализует заданную последовательность работы исполнительных механизмов автоматизируемого объекта, выдавая им команды и информацию оператору через выходные устройства. Номенклатура устройств УСЭППА является функционально полной, что позволяет реализовать на ее базе релейные, аналоговые (непрерывные) и аналогово-релейные схемы.

Важной особенностью устройств УСЭППА является высокая унификация деталей и стыковой монтаж элементов, при котором коммутация межэлементных входов и выходов обеспечивается при помощи каналов, выполненных в платах.

В газовой промышленностп широкое применение нашли элементы СКВ Газприборавтоматики, которые обеспечивают надежную работу при температуре окружающей среды от -40 до -+-50 °С и относительной влажности до 95% ,

Из других устройств пнев.чоавтоматики среднего давления следует отметить агрегатную унифицированную систему (АУС), АУС ЭДД Северодонецкого филиала ОКБА, системы ЦИКЛ, ПЭРА и пневматические устройства для автоматического измерения линейных размеров деталей завода «Калибр».

В ГДР изготовляют систему Дрелоба, которая по основным параметрам, но.ченклатуре и функциональным возможностям является лучшей из устройств пневмоавтоматики среднего давления в зарубежной промышленности.

Рассмотрим конструкции основных устройств пневмоавтоматики среднего давления, используемых в системах управления отечественной промышленности.

8.1. ВХОДНЫЕ УСТРОЙСТВА

Входные устройства предназначены для ввода в систему управления внешних заданий (команд), информации о состоянии и положении исполнительных механизмов или рабочих органов объекта управления, о величине параметров контролируемых процессов и т. п. Ввод внешних заданий обеспечивается устройствами ручного или автоматического ввода информации. Внешние сигналы, поступающие в систему в виде сигналов другого вида энергии, например электрические, преобразовываются в пневматические сигналы с помощью соответству-юшx преобразователей. Информация о состоянии параметров процесса и поло-


Рис. 8.1. Устройства ручного ввода ииформаиии:

а - пневмокиопка; б - пиевмотумблер; в - переключатель

жении исполнительных механизмов (сигналы обратной связи) поступает от конечных выключателей и датчиков. Преобразование аналоговых сигналов обратной связи в дискретные обеспечивается выключателями граничных значений (реле давления, элементами сравнения и т. п.).

Устройства ручного и автоматического ввода информации. К устройствам ручного ввода информации в УСЭППА относятся пневмокнопки и пневмотум-блеры, обеспечивающие ввод в систему пневматических единичных или нулевых сигналов кратковременных (с помощью пневмокнопок) и длительных (с помощью иневмотумблеров). Пневмокнопки и пневмотумблеры аналогичны по конструкции и отличаются только исполнением нажимного органа, который обеспечивает два положения распределительного элемента.

На рис. 8.1, а показана конструкция пневмокнопки, которая состоит из корпуса 5, подвижного узла 4, пружины 6, клапана 2 и крышек 1 и 3. Между корпусом 5 и крышкой 3 защемлена мембрана подвижного узла. Сжатый воздух подводится в камеру А, которая в исходном положении не соединена с камерой выхода Б. При нажатии на кнопку стержень подвижного узла разъединяет камеры Б и В, открывает клапан 2 и соединяет систему с питанием через камеру Б. При отпускании кнопки клапан под действием пружины закрывается, а воздух из системы через камеры Б п В выходит в атмосферу.

Пневмотумблер (рис. 8.1, б) состоит из рычага гайки 2, мембранного узла 3, пружины 4, клапана 5, корпуса 7, крышек 6 ш 8. Детали мембранного узла 3 имеют каналы для соединения системы с атмосферой (когда на узел не воздействует рычаг /). Накидная гайка 2 предназначена для крепления тумблера на панели. При переводе рычага 1 тумблера влево мембранный узел перемещается вниз, открывая клапан 5. Сжатый воздух, подводимый в камеру А, поступает в камеру Б и далее в систему. Перевод рычага тумблера в исходное положение приводит к запиранию камеры питания и сообщению выхода, а следовательно, и системы с атмосферой.

Для обеспечения последовательного включения групп каналов (одновременной подачи нескольких сигналов в систему) используют многопозиционные переключатели. В системе элементов СКВ Газприборавтоматики эту роль выполняют переключатели со сменными кулачками типов ПП-4 и ПП-5. На рис. 8.1, в изображен переключатель типа ПП-4, который состоит из корпуса 5, конечныхвыключателей 2, валика 1, снабженного съемными кулачками, и рукоятки 4. Программа замыкания контактов переключателя задается установкой кулачков соответствующего профиля. Поворотом рукоятки на фиксированные позиции включаются заданные контакты. Предусмотрена возможность установки кулачков с замыканием контактов трех типов: в одном фиксированном положении рукоятки; в двух соседних фиксированных положениях рукоятки; трех соседних фиксированных




Рис. 8.2. Командоаппарат с перфолентой и обратным контактным считыванием

положениях рукоятки. Таким образом, переключатель является малогабаритным командоаппаратом с ручным приводом. Устройства автоматического ввода командных сигналов (командоаппараты) обеспечивают последовательный автоматический ввод в систему управления программы, зафиксированный на программоносителе.

Ко.мандоаппараты различаются по характеру движения программоносителя, типу программоносителя, способу управления командоаппаратом и др. (см. стр. 283).

На рнс. 8.2 показана конструктивная схема командоаппарата с перфолентой и контактным способом считывания, используемого в системах среднего уровня давления. Покадровое перемещение перфоленты осуществляется пневмоприводом 3 с зубчатым механизмом. В кадре может быть помещено информации до 200 бит (8 дорожек и 25 строк), считываемой и вводимой одновременно в систему. Считывающее устройство состоит нз неподвижной / и подвижной 2 головок, между которыми проложена перфолента. При считывании подвижная головка перемещается и прижимает ленту к нижней головке. Сжатый воздух через дроссели 4 подводится к каналам нижней головки. Прн наличии отверстий в перфоленте на выходах сигналы отсутствуют (обратный метод считывания).

Командоаппараты нз универсальных блоков реализуются на базе логических элементов. Каждому такту последовательности работы в командоаппаратах этого типа соответствует универсальный блок, состоящий нз элемента памяти и логических элементов. Последовательное соединение блоков позволяет строить

командоаппарат на любое число выходов. В качестве элементов памяти в командоаппаратах применяют триггеры с раздельными входами.

Функциональные схемы командоаппаратов из универсальных блоков приведены в гл. 10, с. 286, а реализация памяти на элементах УСЭППА - с. 297.

Пневматические конечные выключатели обеспечивают контроль положения исполнительного механизма или рабочего органа мащины и выдают командный сигнал по достижении ими заданного положения.

На рис. 8.3 представлена конструкция одного из выключателей, входящих в систему элементов СКВ Газпрнборавтоматика. Выключатель состоит нз корпуса /, клапана 2, пружин 3, 4 п 10, щтока 5, подвижного узла 9, Рис. 8.3. Конечный выключат*» секций 6, 7 И 8. В ПОДВИЖНОЙ узел входят



Рис. 8.4. Датчики температуры (а) и уровня жидкости (6)

две мембраны, соединенные жестким центром, имеющим канал, и защемленные между секциями.

При подаче сжатого воздуха в камеру А на выходе сигнал отсутствует. Механическое воздействие на щток 5 перемещает через пружину 4 подвижной узел, который открывает клапан 2. На выходе (камера Б) появляется сигнал. При снятии механического воздействия на щток подвижной узел возвращается в исходное положение и выход сообщается с атмосферой. При подаче сжатого воздуха в камеру В воздух через канал в подвижном узле поступает в камеру Б п к выходу. Воздействие на щток приводит к перемещению мембранного узла и соединению выхода с атмосферой. Прн снятии механического воздействия на щток на выходе снова появляется сигнал. Пружина 4 обеспечивает дополнительный ход щтока 5, вследствие чего значительно снижаются требования к точности положения подвижного элемента, воздействующего на щток 5.

Датчики и преобразователи. Вднскретных системах управления величины параметров управляемого процесса контролируют с помощью датчиков, которые преобразуют входной изменяющийся параметр (давление, температуру, уровень жидкости и т. п.) в пневматический сигнал прн достижении заданного значения параметра. В качестве чувствительного элемента в датчиках используют мембраны и сильфоны, нагруженные пружиной, а выходной элемент датчика обычно строят на базе конечных выключателей, на которые воздействует чувствительный элемент.

Датчик те.мпературы типа РТП-1 (рнс. 8.4, а) предназначен для выдачи командного сигнала прн достижении заданной температуры в контролируемой среде. Принцип действия датчика основан на зависимости изменения давления Наполнителя, заключенного в термобаллоне 4, от изменения температуры контролируемой среды. Давление в термобаллоне, действующее на сильфон 3, уравновещнвается пружиной 2. Прн изменении температуры давление в термобаллоне также изменяется, что приводит к на-рущению равновесия, и шток сильфона 3, действуя на нажимной элемент переключателя /, замыкает илн размыкает пневматический контакт датчика, который подает сигнал на управление пневмореле. Датчик температуры настраивают регулированием усилия пружины 2.

Датчики уровня жидкости по принципу действия аналогичны датчикам давления мембранного типа. Принцип действия нх заключается в следующем. Прн превышении заданного контролируемого уровня жидкости в баке 3 (рнс. 8.4, б) резинотканевая мембрана 2 прижимается к соплу 1, Что приводит к возрастанию давления в канале А и появлению пневматического сигнала на выходе, который затем усиливается и подается в систему.


Рис. 8.5. Электропиевмопре-образователь



При понижении уровня жидкости мембрана отделяется от седла и канал питания сообщается с атмосферой, при этом пневматический сигнал на выходе исчезает. Обычно датчики уровня изготовляют с возможностью настройки на срабатывание при повышении или понижении контролируемого уровня жидкости.

Преобразование сигналов одного вида энергии в другой выполняется с помощью различного вида преобразователей, например электропневмопреобразова-телей. В корпусе / электропневмопреобразователя, входящего в УСЭППА (рис. 8.5) расположен клапан 2, соединенный с якорем 6. В корпусе / и крышке 4 выполнены седла, которые перекрываются клапаном 2. В исходном положении, когда катушка электромагнита обесточена, клапан 2 пружиной 3 прижат к седлу корпуса / и сжатый воздух, подводимый к каналу в крышке 4, проходит в выходной канал А. При подаче напряжения на электромагнит 5 якорь 6 перемещает клапан до упора в седло крышки 4. Выходной канал А прн этом через зазор между корпусом / и Штоком клапана сообщается с атмосферой.

8.2. УСТРОЙСТВА ЦЕНТРАЛЬНОЙ ЧАСТИ

Основным элементом дискретной части УСЭППА является трехмембранное реле, предназначенное для выполнения логических и счетных операций с дискретными сигналами.

Пневмореле типа П1Р.1 (рис. 8.6, а) и П1Р.З (рис. 8.6, б) состоит из двух частей / и 5 корпуса, двух промежуточных секций 2 и 5 и мембранного узла 4, состоящего нз трех мембран, соединенных с помощью жесткого центра. Торцы жесткого центра и сопла в корпусах 1 п 5 образуют два пневматических контакта типа сопло - заслонка. Реле П1Р.З отличается от реле П1Р.1 наличием пружины 6, удерживающей мембранный блок в определенном положении, и поэтому носит название «реле с фиксированным нулем». Мембранный блок реле П1Р.1 при отсутствии командных сигналов находится в неопределенном положении, отчего реле носит название «реле с неопределенным нулем».

Сигналы команды в виде воздуха под давлением подаются в камеры А я Б реле П1Р.1 (см. рнс. 8.6, а). Обычно один из сигналов поддерживается постоянным (давление подпора), а другой принимает одно из двух дискретных значений О или 1, соответствующих избыточному давлению О или 0,14 МПа. При подаче командного сигнала в камеру А пш Б мембранный блок под действием результирующего усилия от давления подпора в одной камере и давления воздуха в другой перемещается вверх или вниз, открывая один контакт и закрывая другой.

Значение давления подпора выбирают в зависимости от условий работы; если под действием подпора пневматический контакт должен быть закрыт, то



Рис. 8.(. Пиевмореле П1Р,1 (о) и П1Р,3 (6J 194


PSxl Рбы.\ PSxZ


Рис. 8.7. Логический элемент И

Рис. 8.8. Логический элемент И.ПИ

подпор устанавливают равным О.брцит, а если открыт - 0,3ришт- В реле П1Р.З (см. рнс. 8.6, б) одновременно могут подаваться два командных сигнала, так как давление подпора в нем не требуется (роль подпора выполняет пружина).Схемы реализации основных логических функций с помощью реле П1Р.1 и П1Р.З приведены в п. 5, гл. 10.

Логический элемент (рис. 8.7) предназначен для реализации функции «конъюнкция» (И) двух переменных. Элемент состоит из корпуса 1, двух одинаковых резиновых дисков 2 и 6, штока 3 и пробок 4 и 5. Прн подаче сигнала в камеру А резиновый диск перемещается вправо перекрывая выход воздуха в канал Б, и одновременно ш-ток 3 перемещает диск 6. Сжатый воздух, подаваемый в камеру В по зазору между корпусом и диском, поступает в выходную камеру Б. Аналогично работает элемент при подаче сжатого воздуха в камеру В, а затем в камеру А. Таким образом, выходной сигнал имеется лишь при наличии двух входных сигналов.

Клапан перекидной (логический элемент ИЛИ) системы элементов СКЬ Газпрнборавтоматика, предназначенный для реализации логической функции ИЛИ, показан на рис. 8.8. Клапан состоит из корпуса 2, мембранного узла 3 и крышек 1 и 4. При подаче входного сигнала в камеру А илн Б мембранный узел перемещается вверх илн вниз и уплотнениями на тарелках жесткого центра перекрывает одно из сопел в корпусе 2. Через второе сопло сжатый воздух поступает на выход клапана. При одновременной подаче двух входных сигналов мембранный блок находится в неопределенном положении, п на выход проходит один входной сигнал или оба одновременно.

На рис. 8.9 приведена конструкция обратного клапана, состоящего из двух частей 1 п 4 корпуса, мембранного узла 3 и пружины 2.

Прн наличии сжатого воздуха на входе мембранный узел преодолевает усилие пружины, и воздух из камеры А через канал в мембранном узле проходит в камеру Б. При подводе сжатого воздуха в обратном направлении, т. е. в камеру Б, клапан мембранного узла плотно прижимается к уплотнению в корпусе 4, перекрывая проход воздуха в камеру А.

8.3. ЭЛЕМЕНТЫ УСЭППА

НЕПРЕРЫВНО-ДИСКРЕТНОГО ДЕЙСТВИЯ

Элементы этой группы предназначены для непрерывно-дискретных преобразований, алгебраических и временных операций и ряда других операций. Группа элементов непрерывно-дискретного действия состоит из двух- и четырехвхо-


Рис. 8.9. Обратный клапан



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 [ 31 ] 32 33