|
Inteligentní pneumatické moduly AirBox pro připojení na sběrnici AS-i
Článek pojednává o inteligentních pneumatických modulech AirBox (obr. 1) pro připojení na sběrnici AS-i. Uvádí základní principy funkce pneumatických ventilových rozváděčů, jejich symbolické značení, vlastnosti, použití a technické parametry těchto modulů.
Moduly AirBox patří do kategorie inteligentních ventilů určených pro pneumatické systémy. Jsou připojitelné na sběrnici AS-i. Jejich modulární konstrukce umožňuje přímé propojení elektrických a mechanických částí. V podstatě jsou to ventily umístěné v jednom krytu stejného provedení, jaké je používáno u modulů s integrovaným rozhraním AS-i. Moduly AirBox je tudíž možné mechanicky spojit v podstatě s každým spodním dílem vazebního modulu. Většina akčních členů je běžně řízena rozváděcími ventily v uspořádání 3/2 nebo 5/2. Ventily jsou opatřeny jednopolohovými nebo dvoupolohovými senzory: indukčními spínači nebo magnetickými přibližovacími spínači pro pneumatické válce.
Moduly AirBox představují vhodné technické prostředky určené pro běžné použití v pneumatických systémech.
Základní funkce pneumatických ventilů
Rozváděcí ventil v uspořádání 3/2 může ovládat jedním směrem působící akční člen, např. pneumatický pohon, jehož píst vrací do původní polohy vratná pružina (obr. 2). Síla v pracovním směru je vyvozována tlakovým vzduchem, procházejícím otevřeným ventilem. Sílu na píst válce v opačném směru vytváří pružina. Pohyby pístu v jednom a druhém směru mohou mít rozdílné rychlosti, protože pracovní tlak vzduchu působící na píst je konstantní, zatímco síla pružiny je úměrná velikosti stlačení. Na obr. 2 je schéma pneumatického obvodu. Připomeňme, že cesta a směr vzduchu jsou značeny úsečkou se šipkou, symbol T je uzávěra. V sepnuté poloze se ventil posune vlevo.
Pneumatické ventily v uspořádání 3/2 mají moduly AirBox 1 nebo AirBox 32.
Obr. 2. Rozváděcí ventil 3/2 připojený k jednočinnému akčnímu členu (nesepnutá poloha), d - připojení tlakového vzduchu
Obr. 3. Rozváděcí ventil 5/2 připojený ke dvojčinnému akčnímu členu (nesepnutá poloha), d - připojení tlakového vzduchu
Obr. 4. Rozváděcí ventil 5/3 – nahoře s otevřenou, dole s uzavřenou střední polohou
Rozváděcí ventil v uspořádání 5/2 dovoluje ovládat akční člen působící v obou směrech, např. pneumatický pohon bez vratné pružiny (obr. 3). Rychlosti pístu ve válci v obou směrech pohybu mohou, ale nemusí být stejné; to závisí na přiškrcení tlakového vzduchu. Rozváděcí ventily 5/2 jsou vyráběny v různých verzích, např. s elektromagnetem a vratnou pružinou (jako na obr. 3), se dvěma elektromagnety a jednou vratnou pružinou nebo se dvěma trvale či impulsem iniciovanými elektromagnety.
Rozváděcí ventil 4/2 odpovídá ventilu 5/2 se společným výstupem vzduchu. Například AirBox 32 má dva rozváděcí ventily 3/2, které mohou být spínány střídavě a tak mohou nahradit ventily 4/2.
Speciálním typem je rozváděcí ventil 5/3, který má stejný počet přípojů jako ventil 5/2; jeho zvláštnost spočívá v použití neutrální středové polohy, která (podle konstrukce) může být pro tlakový vzduch otevřena nebo uzavřena (obr. 4). Rozváděcí ventily 5/3 se používají u válců s obousměrně působícími písty v manipulátorech, v plnicích automatech, k iniciaci pohybu ramen robotů se zpětným hlášením polohy a v podobných zařízeních.
Moduly AirBox mohou pracovat ve dvou režimech řízení: buď jsou připojeny sběrnicí AS-i k centrální řídící jednotce, zpravidla k programovatelnému automatu (PLC, Programmable Logic Controller), nebo používají vlastní řídicí obvody, které ovládají rozváděcí ventily pomocí výstupních signálů ze senzorů. Blokové schéma jednoho z nejběžnějších modulů, AC 2027, je na obr. 5, technické údaje jiného běžného modulu, AC 2024, jsou v tab. 1.
Tab. 1. Technické parametry nejpoužívanějšího představitele řady modulů Air-Box AC 2024 se dvěma vstupy a dvěma výstupy a vzduchovým výstupem opatřeným filtrem (parametry ostatních typů jsou obdobné)
| Napájecí napětí podle specifikace AS-i |
29,5 až 31,6 V DC |
| Celkový proudový odběr |
do 200 mA |
| Vstupní obvod |
PNP |
| Napájení senzoru z AS-i |
ano |
| Rozsah napětí |
20 až 30 V DC |
| Maximální celková zátěž všech vstupů |
100 mA |
| Ochrana proti zkratu |
ano |
| Spínací úroveň high – signál 1 |
10 V a více |
| Vstupní proud high/low |
5 mA a více/1,5 mA a více |
| Počet pneumatických ventilů 3/2 |
2 |
| Nominální šířka sedla ventilů |
4 mm |
| Upevnění hadic – typ/průměr |
Legris 3000/8 mm |
| Rozsah provozního tlaku vzduchu |
200 až 800 kPa |
| Průtok vzduchu při tlaku 600/500 kPa |
400 Nl/min |
| Průtok vzduchu při tlaku 600/0 kPa |
700 Nl/min |
| Kvalita tlakového vzduchu |
filtrovaný, velikosti částic do 5 µm; vzduch mazaný nebo nemazaný |
| Hlídací obvod (watchdog) |
ano |
| AS-i – ochrana proti přepólování |
ano |
| Profil AS-i |
S3.F |
| Konfigurace I/O |
3 hex. |
| ID kódy |
F hex. |
| Certifikát AS-i |
10501 |
| EMC |
vyzařování podle EN 50081-1, odolnost proti rušení podle EN 50082-2 |
| Krytí |
IP65 |
| Provozní teplota |
0 až +55 °C |
| Počet konektorových zdířek |
2 |
| Signalizace vstupních a výstupních signálů |
žlutá LED |
| Signalizace napětí AS-i |
zelená LED |
| Materiál krytu |
polyuretan |
| Propojení |
pomocí kontaktů na spodní část modulu typu FC nebo SC |
Použití pneumatických ventilů
Rozváděcí ventily 3/2 se používají u pohonů s jednosměrně působícími písty, např. k vyprazdňování a plnění nádob, k iniciaci upínačů a otočných pohonů a k zásobování dýchacích přístrojů kyslíkem. Rozváděcí ventily 4/2 jsou používány u pohonů, kde jsou písty iniciovány v obou směrech, např. u lisovacích strojů pro výrobu fólií nebo v upínacích přípravcích obráběcích strojů. Rozváděcí ventily 5/2 lze využít u pohonů s obousměrně působícími písty, především pro pohony s krátkým zdvihem.
Ing. Oldřich Klos,
ifm electronic
ifm electronic s. r. o.
U Křížku 571
252 43 Průhonice
tel.: 267 990 211
fax: 267 750 180
e-mail: info.cz@ifm-electronic.com
http://www.ifm-electronic.cz
Vlastnosti jednosměrně a obousměrně působících pneumatických pohonů
Jednosměrně působící pohony:
- mají jednoduchou konstrukci,
- potřebují pouze jeden rozváděcí ventil 3/2,
- při výpadku tlakového vzduchu má píst definovanou polohu,
- pro funkci pohonu je nutný tlak minimálně 200 kPa,
- pohon není vhodný pro dlouhé zdvihy.
Obousměrně působící pohony:
- tlak vzduchu působí rychleji než vratná pružina jednosměrného válce,
- je možné dosáhnout libovolné vnucené polohy pístu,
- pohony jsou vhodné i pro dlouhé zdvihy pístu,
- síla pístu může být větší než u jednosměrně působících válců,
- síla pístu se během pohybu nemění.
|