Transcript Pneumatica - ISIS NEWTON VARESE
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Cenni di automatismo industriale
2.
Pneumatica - Elettropneumatica
Attuatori: cilindri pneumatici
3.
Sensori
4.
Sistemi di comando: valvole
1.
5.
Simulazione banco pneumatico
6.
Diagramma di fase - ciclo
Schemi elettrici
7.
-Argomenti tratti da:
Tecnica Professionale vol. 2 (volume in uso classe V° TIM/TSE)
Materiale trovato su internet
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Pg. 462-463
INTRODUZIONE
ALL’ELETTROPNEUMATICA
Generalmente con il termine “automatico” si intende
qualunque operazione che viene eseguita senza
l’intervento manuale dell’uomo a seguito di un comando.
Per raggiungere questo risultato è necessario introdurre
un sistema capace di mettere a disposizione “l’energia
necessaria al compimento” dell’azione.
Fra i vari metodi studiati per ottenere un automatismo
nell’ambito della produzione industriale quelli più usati
sono la pneumatica e l’elettropneumatica
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PNEUMATICA
Nella pneumatica ed elettropneumatica
l’energia impiegata è quella di PRESSIONE
presente nell’aria compressa
Se per mezzo di un compressore si comprime una certa
quantità d’aria, questa alla fine del processo per il
principio di conservazione dell’energia, si troverà
arricchita di una quantità di energia (PRESSIONE) pari al
lavoro meccanico speso.
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Schema a blocchi di un sistema automatico
COMANDO /
ATTUATORE
UNITA’ DI
ELABORAZIONE
E/O DI COMANDO
UNITA’ DI
ATTUAZIONE O DI
LAVORO
SENSORI
Blocco di comando
Controllo ad anello chiuso
Blocco di potenza
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Schema a blocchi di un sistema automatico ad
anello aperto
COMANDO /
ATTUATORE
UNITA’ DI
ELABORAZIONE
E/O DI COMANDO
Blocco di comando
UNITA’ DI
ATTUAZIONE O DI
LAVORO
Blocco di potenza
Slide 6
Definizione dei vari Blocchi
SENSORI: componenti che determinano lo stato fisico del sistema
convertendolo in segnali elettrici
COMANDO : sistema che serve a prendere le opportune decisioni
CONTROLLO: sistema che serve ad elaborare la logica di
comando
ATTUATORI: sistema che serve ad eseguire le decisioni prese dal
sistema di comando
Slide 7
Sistema pneumatico: quando sia il blocco di
comando che di controllo sono realizzati con
tecnologia pneumatica
Sistema elettropneumatico: quando il blocco
di:
- comando è realizzato con tecnologia
pneumatica
- controllo è realizzato con tecnologia
elettronica
Slide 8
SENSORI e/o trasduttori
Termine generico impiegato per indicare tutti gli elementi in
grado di fornire informazioni (che possono essere anche
semplici impulsi elettrici) a strumenti di misura, centraline
elettroniche ecc.
In pratica i sensori trasformano in segnali elettrici quelli di tipo
meccanico, ottico, termico, di posizione, ecc.
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CLASSIFICAZIONE DEI SENSORI
Pg. 486-487
-Grandezza di ingresso:
-Meccanici (di spostamento, di velocità, si accellerazione, ecc…)
-Temperatura
-Livello ecc…
A seconda del segnale fornito in uscita i sensori si
dividono in
-Analogici (segnale elettrico ha una variazione continua)
-Digitali (segnali sono discreti e assumono solo due valori
alto – basso)
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SENSORI MECCANICI DI POSIZIONE
Fine corsa pneumatici: questo tipo di sensori determinano se è
stata raggiunta una determinata posizione per cui il dispositivo
azionato (leva, rullo, ecc…) determina la commutazione della
valvola (sistema di comando)
Elettromeccanici: questi dispositivi hanno un funzionamento
simile a quello già definito nel caso precedente solo che in questo
caso il dispositivo di azionamento eccita o diseccita un relè
Sensori induttivi: funzionano come rilevatori di prossimità,
mediante lo sfruttamento delle variazioni di campi
elettromagnetici.
Sensori ottici: funzionano come rivelatori di presenza, sfruttando
ad esempio il principio di una cellula fotoelettrica
Sensori capacitivi: sfruttano la capacità che si crea tra essi e il
corpo da rilevare.
Slide 11
SENSORI MECCANICI DI POSIZIONE
Sensori magnetici: rilevano la posizione del pistone nei cilindri con
l’ausilio di un anello magnetico, che in prossimità del contatto REED ne
provoca la chiusura o, quando se ne allontana l’apertura vedi Fig.1.
Contatto aperto
Contatto chiuso
Slide 12
RELE’
Un relè è sostanzialmente un interruttore, cioè un
dispositivo in grado di aprire e chiudere un
circuito.
A differenza dell'interruttore però, il relè non viene
azionato a mano, ma da un elettromagnete,
costituito da una bobina di filo avvolto intorno ad
un nucleo di materiale magnetico.
Quando passa corrente nella bobina di filo, si crea un
campo magnetico che attira l'ancoretta secondo la
freccia rossa verticale; l'ancoretta ruota e spinge il
contatto centrale C verso destra, secondo la freccia
orizzontale.
In questo modo, il collegamento tra il contatto
centrale e quello di sinistra (nc) si apre, mentre si
chiude il collegamento tra il contatto centrale e
quello di destra (na).
Il contatto di sinistra viene definito nc, cioè
normalmente chiuso, perchè è tale quando il relè è
a riposo.
Allo stesso modo l'altro contatto, aperto quando il
relè non è eccitato, viene definito na, cioè
normalmente aperto.
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ATTUATORI: CILINDRI PNEUMATICI
Cilindro pneumatico ad aria compressa:
dispositivo capace di esercitare una forza in
una determinata direzione che provoca uno
spostamento.
Slide 14
CILINDRI PNEUMATICI
Semplice effetto
Doppio effetto
Slide 15
CILINDRI A SEMPLICE EFFETTO
Per questo tipo di attuatore l’aria compressa
può agire solo su una faccia del pistone.
Solitamente, La pressione agisce dalla
parte della camera positiva.
Slide 16
CILINDRI A DOPPIO EFFETTO
Per questo tipo l’aria compressa può agire in
entrambe le camere. In tal modo l’aria
compressa provoca lo spostamento dello
stelo del pistone in entrambe i sensi di marcia
senza l’ausilio di altri mezzi meccanici
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LAVORO
Fa = Pa * S
A
B
Fa
Fb
Ftot = Fa-Fb = (Pa-Pb) * S
Fb = Pb * S
Pa = pressione dell’aria compressa nella camera positiva
Pb = pressione dell’aria compressa nella camera negativa
S = sezione del pistone
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LAVORO
Posizione Iniziale
Posizione Finale
Movimento
a
X
b
Ipotesi Fa > Fb
Trasformazione Adiabatica
In questo caso non la
Trasformazione avviene senza
Scambio di calore con l’esterno
Pa diminuisce
Pb aumenta
L=F*X
Per effetto di questa condizione fisica a un certo punto si avrà
Una condizione di equilibrio per cui Ftot = 0
L = Lavoro eseguito
F = Forza sviluppata
X = Spostamento provocato
Slide 19
Valvole Elettropneumatiche
Sono dispositivi di comando atti a pilotare
attuatori in modo che questi abbiano la
possibilità di compiere lavoro.
Questi dispositivi hanno la capacità di
“distribuire”, “regolare” e “intercettare” il flusso
dell’aria compressa in ingresso e in uscita dai
cilindri.
Slide 20
Struttura di una valvola distributrice
Organo mobile
Condotto di collegamento
con l’utilizzatore
Condotto di alimentazione
aria compressa
corpo
Condotto di scarico
aria compressa
L’azionamento dell’organo mobile della valvola può essere manuale,
automatico meccanico, pneumatico, elettrico
Slide 21
Simbologia secondo le norme ISO 1219
1. Ogni valvola direzionale è costituita da un numero di quadrati
corrispondente al numero delle diverse commutazioni che la valvola può
subire.
2. Lungo il perimetro di ogni quadrato, in alto e in basso, si segnano i punti
di collegamento con il circuito pneumatico esterno.
3. All'interno di ciascun quadrato, sono indicati per mezzo di frecce
orientate (nel senso del percorso dell'aria compressa), i collegamenti tra
le diverse vie realizzati dalla valvola in quella posizione.
4. Il punto che impedisce il passaggio dell'aria compressa è indicato con un
trattino orizzontale
Slide 22
Simbologia secondo le norme ISO 1219
5. Ogni valvola può assumere una posizione di riposo: essa corrisponde
alla posizione che la valvola assume in assenza di comando e con aria
compressa presente nell'impianto. Nelle valvole a due posizioni, la
posizione di riposo è quella del quadrato di destra; in quelle a tre
posizioni, invece, la posizione di riposo è quella centrale.
• Se nella posizione di riposo, l'alimentazione è bloccata, la valvola si
dice normalmente chiusa (N.C.),
• se invece si ha il collegamento di un utilizzatore con l'alimentazione,
allora la valvola si dice normalmente aperta (N.A.).
6. La rappresentazione di una valvola viene sempre effettuata nella
posizione di riposo
7. Le vie di una valvola sono contrassegnate da numeri secondo il seguente
criterio:
• il numero 1 è riservato all'alimentazione
• i numeri dispari (3,5, ecc.) sono riservati agli scarichi
• i numeri pari (2,4, ecc.) sono riservati alle vie che portano l'aria
compressa agli utilizzatori.
Slide 23
Simbologia secondo le norme ISO 1219
8. Ogni valvola è caratterizzata da una sigla di identificazione composta da
due numeri separati da una barra: il numero a sinistra indica il numero
delle vie caratterizzanti la valvola, il numero a destra indica il numero
delle posizioni che la valvola può assumere.
9. Generalmente:
• l'alimentazione della pressione viene indicata con un cerchio con un
puntino al centro
• lo scarico dell'aria in atmosfera con un triangolino.
Slide 24
Simbologia secondo le norme ISO 1219
10.Ogni tipo di azionamento è caratterizzato da un particolare simbolo
grafico, che viene posto all'esterno del quadrato corrispondente alla
posizione comandata dallo stesso azionamento. Diamo, per esempio,
alcuni simboli.
Manuale
Manuale
a
pulsante
A pedale
Meccanico
a
molla
Meccanico
a
rullo
Elettrico
con
bobina
Pneumatico
Slide 25
Esempio: Valvola 4/2 NA
La rappresentazione schematica della valvola in figura dice che: la valvola è:
• a quattro vie (1,2,3,4)
• a due posizioni (denotate dai due quadrati)
• può essere movimentata da due azionamenti,
uno manuale a pulsante (simbolo a sinistra)
uno automatico a molla (simbolo a destra);
• nella posizione di riposo (quadrato a destra), l'alimentazione (1) è collegata con
l'utilizzatore (2), mentre l'utilizzatore (4) è collegato con lo scarico in atmosfera
(3);
la valvola può assumere ancora un'altra posizione (quadrato a sinistra) in cui
l'alimentazione (1) è collegata con l'utilizzatore (4) e l'utilizzatore (2) è collegato
con lo scarico in atmosfera (3) .
Slide 26
Stabilità delle valvole
DEFINIZIONE: una posizione si dice stabile quando permane
indefinitamente nel tempo senza che ci sia bisogno di nessuna azione di
comando
In tal senso, le valvole si dividono in due classi
monostabili
sono quelle che hanno una sola
posizione stabile nella quale
permangono indefinitamente in
assenza di un segnale di comando.
Quando il dispositivo di azionamento
entra in funzione, si modifica la
posizione della valvola, ma quando la
sua azione finisce, il sistema ritorna
nella posizione di stabilità
bistabili
sono quelle che hanno due posizioni
stabili, in cui permangono
indefinitamente in assenza di segnale
di comando. Queste valvole sono
caratterizzate da due dispositivi di
azionamento: uno per ogni posizione
stabile; a differenza dell'altro tipo,
quando si disattiva il dispositivo di
azionamento, la valvola rimane nella
nuova posizione
Slide 27
Simulazione di un banco per esercitazioni di elettropneumatica.
Sistema composto da:
3 cilindri pneumatici a doppio
effetto (A, B e C) pilotati ognuno
da un distributore 5/2 monostabile.
Il comando dei distributori è di tipo
elettrico, ognuno di essi è fornito di
solenoide positivo (A+, B+ e C+),
il ritorno è di tipo meccanico a
molla. Tutti i cilindri sono
equipaggiati con finecorsa negativi
(a0, b0 e c0) e positivi (a1, b1 e
c1). Finecorsa dei cilindri e
solenoidi dei distributori sono
dotati di led di segnalazione dello
stato. L’accensione del led indica
l’eccitazione del finecorsa o
l’attivazione del solenoide. I
distributori sono forniti di pulsante
di comando manuale.
Slide 28
Principio di Funzionamento
2
4
3
5
1
1. POSIZIONE STABILE: In posizione di equilibrio la camera negativa è in
pressione per cui Il pistone è nella posizione di fine corsa negativo
Slide 29
Principio di Funzionamento
Corsa positiva
2
4
3
5
1
2. ATTIVO il solenoide A+ : questo fa commutare la valvola di distribuzione e
l'aria compressa può affluire nella camera positiva del cilindro e fuoriuscire da
quella negativa. Il pistone si muoverà compiendo la corsa positiva, raggiungerà
il finecorsa positivo.
Slide 30
Principio di Funzionamento
La disattivazione del solenoide permette alla molla di riportare la valvola
nella posizione stabile.
L'aria compressa può affluire, questa volta, nella camera negativa e
fuoriuscire da quella positiva. Il pistone si muoverà, abbandonando il
finecorsa positivo; quindi, compiendo la corsa negativa, raggiungerà il
finecorsa negativo.
Appena eccitato il solenoide, il distributore commuta e, essendo
monostabile, permane in quella posizione, finché il solenoide rimane
alimentato. Togliendo l'alimentazione, il distributore si riporta nella
posizione originaria.
Nota: Il pulsante di comando al lato di ogni distributore ne consente la
commutazione manuale e risulta perciò utile in fase di messa a punto del
programma.
Slide 31
Ciclo e Fase
Nota: Solitamente un cilindro si identifica con una lettera A (B o C, ecc.)
Definizione: ciclo di A la successione dei due
movimenti del suo stelo, cioè l'insieme delle
sue due corse.
- (A +) la sua corsa positiva (stelo in uscita dal
corpo del cilindro)
- (A-) la sua corsa negativa (stelo in rientro nel
corpo del cilindro).
Definizione: Fase del ciclo di un cilindro
Periodo di tempo entro cui avviene l’intero
movimento del pistone
Slide 32
Ciclo e Fase: diagramma delle fasi
- Tratto “ab” rappresenta il cilindro fermo
- Tratto “bc” corsa positiva A+
- Tratto “cd” corsa negativa A-
DIAGRAMMA DELLE FASI
Slide 33
Esempio_1: diagramma a 2 fasi di 2 cilindri
A+ B+ / A- B-
Slide 34
Esempio_2: diagramma a 3 fasi di 2 cilindri
A+ / B+ / A- B-
Slide 35
Esempio: sistema pneumatico
Slide 36
Esempio: sistema elettropneumatico
Slide 37
Simboli elettrici
PULSANTE MANUALE
Bobina applicata all’elettrovalvola
FINE CORSA
OFF
ON
Slide 38
Schema elettrico esempio: A+
SHEMA ELETTRICO
Rappresentazione grafica
dello stato del sistema
Pulsante
manuale
1
0V
Finecorsa A0: in questo
caso viene
rappresentato come un
contatto chiuso, perché
è impegnato
(schiacciato) dallo stelo
del cilindro
A0
ALIMENTAZIONE
Bobina di andata A+
A0
4
2
A+
A+
+24V
A5
3
1
A1
Slide 39
A+
Questo numero indica la linea di
circuito ( o di programmazione)
1
0V
2
A0
A1
v =1.07
A1
4
2
A+
A0
A-
A5
3
1
A+
+24V
Una volta chiuso il
pulsante manuale si
chiude il circuito
elettrico e passa la
corrente. Se questa
trova il finecorsa A0
chiuso (schiacciato
dallo stelo del
cilindro) attiva la
bobina A+ che
scambia la valvola
5/2 provocando la
fuoriuscita del
pistone, cioè il moto
A+
Slide 40
A1
0V
2
A0
v =-1.23
A1
4
2
A+
A0
A-
A5
3
1
A+
+24V
A1
Slide 41
A+B+A-BA0
4
B0
A1
2
A+
2
5
3
B+
A5
4
3
B-
1
1
1
0V
B1
2
3
4
PM
A0
B-
+24V
A1
B+
B0
A+
B1
A-
E’ importante notare che
l’ordine con cui vengono scritte
le linee di circuito (di
programmazione) non è
importante, visto che la
sequenza del ciclo è scandita
dai contatti elettrici che istante
per istante trasformano il
circuito “attivo”
Slide 42
A+B+A-BA0
B0
A1
v =0
v =0
4
4
2
A+
B5
3
3
1
1
1
0V
2
B+
A5
B1
2
3
4
PM
A0
B-
+24V
A1
B+
B0
A+
B1
A-
Nella situazione
iniziale, prima che
venga premuto PM
la prima linea è
alimentata e tiene il
pistone nella
posizione iniziale
Slide 43
A+B+A-BB-
B+
A-
1
1
4
3
2
1
0V
3
5
3
5
2
4
2
A+
Alla chiusura del PM anche
la linea 3 viene alimentata
e provoca il primo moto del
ciclo.
v =0
v =1.07
4
B1
B0
A1
A0
PM
A0
B-
+24V
A1
B+
B0
A+
B1
A-
Slide 44
A+B+A-Bv =1.07
v =0
B-
B+
A-
A+
A1 si chiude e B+ viene attivata
1
1
4
3
2
1
0V
3
5
3
5
2
4
2
4
B1
B0
A1
A0
PM
A0
B-
+24V
A1
B+
B0
A+
B1
A-
Slide 45
A+B+A-BA0
B0
A1
v =0
v =-1.23
4
2
A+
4
2
5
3
B+
A5
3
B-
1
1
1
0V
B1
2
3
4
PM
A0
B-
+24V
A1
B+
B0
A+
B1
A-
Slide 46
A+B+A-BA0
v =-1.23
v =0
B-
B+
A-
A+
1
1
4
3
2
1
0V
3
5
3
5
2
4
2
4
B1
B0
A1
PM
A0
B-
+24V
A1
B+
B0
A+
B1
A-
Slide 47
A+B+A-B- (posizionamento
finecorsa)
A+ B+ A- Ba1
4
b1
a0
4
2
A+
A5
B+
B5
3
B-
3
1
1
A0
2
A1
B+
B0
A+
B1
A-
b0
Slide 48
A+B+A-B-
A+ B+ A- Ba1
4
b1
a0
4
2
A+
A5
B+
B5
3
B-
3
1
1
A0
2
A1
B+
B0
A+
B1
A-
b0
Slide 49
A+B+A-B-
A+ B+ A- Ba1
4
b1
a0
4
2
A+
A5
B+
B5
3
B-
3
1
1
A0
2
A1
B+
B0
A+
B1
A-
b0
Slide 50
A+B+A-B-
A+ B+ A- Ba1
4
b1
a0
4
2
A+
A5
B+
B5
3
B-
3
1
1
A0
2
A1
B+
B0
A+
B1
A-
b0
Cenni di automatismo industriale
2.
Pneumatica - Elettropneumatica
Attuatori: cilindri pneumatici
3.
Sensori
4.
Sistemi di comando: valvole
1.
5.
Simulazione banco pneumatico
6.
Diagramma di fase - ciclo
Schemi elettrici
7.
-Argomenti tratti da:
Tecnica Professionale vol. 2 (volume in uso classe V° TIM/TSE)
Materiale trovato su internet
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Pg. 462-463
INTRODUZIONE
ALL’ELETTROPNEUMATICA
Generalmente con il termine “automatico” si intende
qualunque operazione che viene eseguita senza
l’intervento manuale dell’uomo a seguito di un comando.
Per raggiungere questo risultato è necessario introdurre
un sistema capace di mettere a disposizione “l’energia
necessaria al compimento” dell’azione.
Fra i vari metodi studiati per ottenere un automatismo
nell’ambito della produzione industriale quelli più usati
sono la pneumatica e l’elettropneumatica
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PNEUMATICA
Nella pneumatica ed elettropneumatica
l’energia impiegata è quella di PRESSIONE
presente nell’aria compressa
Se per mezzo di un compressore si comprime una certa
quantità d’aria, questa alla fine del processo per il
principio di conservazione dell’energia, si troverà
arricchita di una quantità di energia (PRESSIONE) pari al
lavoro meccanico speso.
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Schema a blocchi di un sistema automatico
COMANDO /
ATTUATORE
UNITA’ DI
ELABORAZIONE
E/O DI COMANDO
UNITA’ DI
ATTUAZIONE O DI
LAVORO
SENSORI
Blocco di comando
Controllo ad anello chiuso
Blocco di potenza
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Schema a blocchi di un sistema automatico ad
anello aperto
COMANDO /
ATTUATORE
UNITA’ DI
ELABORAZIONE
E/O DI COMANDO
Blocco di comando
UNITA’ DI
ATTUAZIONE O DI
LAVORO
Blocco di potenza
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Definizione dei vari Blocchi
SENSORI: componenti che determinano lo stato fisico del sistema
convertendolo in segnali elettrici
COMANDO : sistema che serve a prendere le opportune decisioni
CONTROLLO: sistema che serve ad elaborare la logica di
comando
ATTUATORI: sistema che serve ad eseguire le decisioni prese dal
sistema di comando
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Sistema pneumatico: quando sia il blocco di
comando che di controllo sono realizzati con
tecnologia pneumatica
Sistema elettropneumatico: quando il blocco
di:
- comando è realizzato con tecnologia
pneumatica
- controllo è realizzato con tecnologia
elettronica
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SENSORI e/o trasduttori
Termine generico impiegato per indicare tutti gli elementi in
grado di fornire informazioni (che possono essere anche
semplici impulsi elettrici) a strumenti di misura, centraline
elettroniche ecc.
In pratica i sensori trasformano in segnali elettrici quelli di tipo
meccanico, ottico, termico, di posizione, ecc.
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CLASSIFICAZIONE DEI SENSORI
Pg. 486-487
-Grandezza di ingresso:
-Meccanici (di spostamento, di velocità, si accellerazione, ecc…)
-Temperatura
-Livello ecc…
A seconda del segnale fornito in uscita i sensori si
dividono in
-Analogici (segnale elettrico ha una variazione continua)
-Digitali (segnali sono discreti e assumono solo due valori
alto – basso)
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SENSORI MECCANICI DI POSIZIONE
Fine corsa pneumatici: questo tipo di sensori determinano se è
stata raggiunta una determinata posizione per cui il dispositivo
azionato (leva, rullo, ecc…) determina la commutazione della
valvola (sistema di comando)
Elettromeccanici: questi dispositivi hanno un funzionamento
simile a quello già definito nel caso precedente solo che in questo
caso il dispositivo di azionamento eccita o diseccita un relè
Sensori induttivi: funzionano come rilevatori di prossimità,
mediante lo sfruttamento delle variazioni di campi
elettromagnetici.
Sensori ottici: funzionano come rivelatori di presenza, sfruttando
ad esempio il principio di una cellula fotoelettrica
Sensori capacitivi: sfruttano la capacità che si crea tra essi e il
corpo da rilevare.
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SENSORI MECCANICI DI POSIZIONE
Sensori magnetici: rilevano la posizione del pistone nei cilindri con
l’ausilio di un anello magnetico, che in prossimità del contatto REED ne
provoca la chiusura o, quando se ne allontana l’apertura vedi Fig.1.
Contatto aperto
Contatto chiuso
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RELE’
Un relè è sostanzialmente un interruttore, cioè un
dispositivo in grado di aprire e chiudere un
circuito.
A differenza dell'interruttore però, il relè non viene
azionato a mano, ma da un elettromagnete,
costituito da una bobina di filo avvolto intorno ad
un nucleo di materiale magnetico.
Quando passa corrente nella bobina di filo, si crea un
campo magnetico che attira l'ancoretta secondo la
freccia rossa verticale; l'ancoretta ruota e spinge il
contatto centrale C verso destra, secondo la freccia
orizzontale.
In questo modo, il collegamento tra il contatto
centrale e quello di sinistra (nc) si apre, mentre si
chiude il collegamento tra il contatto centrale e
quello di destra (na).
Il contatto di sinistra viene definito nc, cioè
normalmente chiuso, perchè è tale quando il relè è
a riposo.
Allo stesso modo l'altro contatto, aperto quando il
relè non è eccitato, viene definito na, cioè
normalmente aperto.
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ATTUATORI: CILINDRI PNEUMATICI
Cilindro pneumatico ad aria compressa:
dispositivo capace di esercitare una forza in
una determinata direzione che provoca uno
spostamento.
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CILINDRI PNEUMATICI
Semplice effetto
Doppio effetto
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CILINDRI A SEMPLICE EFFETTO
Per questo tipo di attuatore l’aria compressa
può agire solo su una faccia del pistone.
Solitamente, La pressione agisce dalla
parte della camera positiva.
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CILINDRI A DOPPIO EFFETTO
Per questo tipo l’aria compressa può agire in
entrambe le camere. In tal modo l’aria
compressa provoca lo spostamento dello
stelo del pistone in entrambe i sensi di marcia
senza l’ausilio di altri mezzi meccanici
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LAVORO
Fa = Pa * S
A
B
Fa
Fb
Ftot = Fa-Fb = (Pa-Pb) * S
Fb = Pb * S
Pa = pressione dell’aria compressa nella camera positiva
Pb = pressione dell’aria compressa nella camera negativa
S = sezione del pistone
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LAVORO
Posizione Iniziale
Posizione Finale
Movimento
a
X
b
Ipotesi Fa > Fb
Trasformazione Adiabatica
In questo caso non la
Trasformazione avviene senza
Scambio di calore con l’esterno
Pa diminuisce
Pb aumenta
L=F*X
Per effetto di questa condizione fisica a un certo punto si avrà
Una condizione di equilibrio per cui Ftot = 0
L = Lavoro eseguito
F = Forza sviluppata
X = Spostamento provocato
Slide 19
Valvole Elettropneumatiche
Sono dispositivi di comando atti a pilotare
attuatori in modo che questi abbiano la
possibilità di compiere lavoro.
Questi dispositivi hanno la capacità di
“distribuire”, “regolare” e “intercettare” il flusso
dell’aria compressa in ingresso e in uscita dai
cilindri.
Slide 20
Struttura di una valvola distributrice
Organo mobile
Condotto di collegamento
con l’utilizzatore
Condotto di alimentazione
aria compressa
corpo
Condotto di scarico
aria compressa
L’azionamento dell’organo mobile della valvola può essere manuale,
automatico meccanico, pneumatico, elettrico
Slide 21
Simbologia secondo le norme ISO 1219
1. Ogni valvola direzionale è costituita da un numero di quadrati
corrispondente al numero delle diverse commutazioni che la valvola può
subire.
2. Lungo il perimetro di ogni quadrato, in alto e in basso, si segnano i punti
di collegamento con il circuito pneumatico esterno.
3. All'interno di ciascun quadrato, sono indicati per mezzo di frecce
orientate (nel senso del percorso dell'aria compressa), i collegamenti tra
le diverse vie realizzati dalla valvola in quella posizione.
4. Il punto che impedisce il passaggio dell'aria compressa è indicato con un
trattino orizzontale
Slide 22
Simbologia secondo le norme ISO 1219
5. Ogni valvola può assumere una posizione di riposo: essa corrisponde
alla posizione che la valvola assume in assenza di comando e con aria
compressa presente nell'impianto. Nelle valvole a due posizioni, la
posizione di riposo è quella del quadrato di destra; in quelle a tre
posizioni, invece, la posizione di riposo è quella centrale.
• Se nella posizione di riposo, l'alimentazione è bloccata, la valvola si
dice normalmente chiusa (N.C.),
• se invece si ha il collegamento di un utilizzatore con l'alimentazione,
allora la valvola si dice normalmente aperta (N.A.).
6. La rappresentazione di una valvola viene sempre effettuata nella
posizione di riposo
7. Le vie di una valvola sono contrassegnate da numeri secondo il seguente
criterio:
• il numero 1 è riservato all'alimentazione
• i numeri dispari (3,5, ecc.) sono riservati agli scarichi
• i numeri pari (2,4, ecc.) sono riservati alle vie che portano l'aria
compressa agli utilizzatori.
Slide 23
Simbologia secondo le norme ISO 1219
8. Ogni valvola è caratterizzata da una sigla di identificazione composta da
due numeri separati da una barra: il numero a sinistra indica il numero
delle vie caratterizzanti la valvola, il numero a destra indica il numero
delle posizioni che la valvola può assumere.
9. Generalmente:
• l'alimentazione della pressione viene indicata con un cerchio con un
puntino al centro
• lo scarico dell'aria in atmosfera con un triangolino.
Slide 24
Simbologia secondo le norme ISO 1219
10.Ogni tipo di azionamento è caratterizzato da un particolare simbolo
grafico, che viene posto all'esterno del quadrato corrispondente alla
posizione comandata dallo stesso azionamento. Diamo, per esempio,
alcuni simboli.
Manuale
Manuale
a
pulsante
A pedale
Meccanico
a
molla
Meccanico
a
rullo
Elettrico
con
bobina
Pneumatico
Slide 25
Esempio: Valvola 4/2 NA
La rappresentazione schematica della valvola in figura dice che: la valvola è:
• a quattro vie (1,2,3,4)
• a due posizioni (denotate dai due quadrati)
• può essere movimentata da due azionamenti,
uno manuale a pulsante (simbolo a sinistra)
uno automatico a molla (simbolo a destra);
• nella posizione di riposo (quadrato a destra), l'alimentazione (1) è collegata con
l'utilizzatore (2), mentre l'utilizzatore (4) è collegato con lo scarico in atmosfera
(3);
la valvola può assumere ancora un'altra posizione (quadrato a sinistra) in cui
l'alimentazione (1) è collegata con l'utilizzatore (4) e l'utilizzatore (2) è collegato
con lo scarico in atmosfera (3) .
Slide 26
Stabilità delle valvole
DEFINIZIONE: una posizione si dice stabile quando permane
indefinitamente nel tempo senza che ci sia bisogno di nessuna azione di
comando
In tal senso, le valvole si dividono in due classi
monostabili
sono quelle che hanno una sola
posizione stabile nella quale
permangono indefinitamente in
assenza di un segnale di comando.
Quando il dispositivo di azionamento
entra in funzione, si modifica la
posizione della valvola, ma quando la
sua azione finisce, il sistema ritorna
nella posizione di stabilità
bistabili
sono quelle che hanno due posizioni
stabili, in cui permangono
indefinitamente in assenza di segnale
di comando. Queste valvole sono
caratterizzate da due dispositivi di
azionamento: uno per ogni posizione
stabile; a differenza dell'altro tipo,
quando si disattiva il dispositivo di
azionamento, la valvola rimane nella
nuova posizione
Slide 27
Simulazione di un banco per esercitazioni di elettropneumatica.
Sistema composto da:
3 cilindri pneumatici a doppio
effetto (A, B e C) pilotati ognuno
da un distributore 5/2 monostabile.
Il comando dei distributori è di tipo
elettrico, ognuno di essi è fornito di
solenoide positivo (A+, B+ e C+),
il ritorno è di tipo meccanico a
molla. Tutti i cilindri sono
equipaggiati con finecorsa negativi
(a0, b0 e c0) e positivi (a1, b1 e
c1). Finecorsa dei cilindri e
solenoidi dei distributori sono
dotati di led di segnalazione dello
stato. L’accensione del led indica
l’eccitazione del finecorsa o
l’attivazione del solenoide. I
distributori sono forniti di pulsante
di comando manuale.
Slide 28
Principio di Funzionamento
2
4
3
5
1
1. POSIZIONE STABILE: In posizione di equilibrio la camera negativa è in
pressione per cui Il pistone è nella posizione di fine corsa negativo
Slide 29
Principio di Funzionamento
Corsa positiva
2
4
3
5
1
2. ATTIVO il solenoide A+ : questo fa commutare la valvola di distribuzione e
l'aria compressa può affluire nella camera positiva del cilindro e fuoriuscire da
quella negativa. Il pistone si muoverà compiendo la corsa positiva, raggiungerà
il finecorsa positivo.
Slide 30
Principio di Funzionamento
La disattivazione del solenoide permette alla molla di riportare la valvola
nella posizione stabile.
L'aria compressa può affluire, questa volta, nella camera negativa e
fuoriuscire da quella positiva. Il pistone si muoverà, abbandonando il
finecorsa positivo; quindi, compiendo la corsa negativa, raggiungerà il
finecorsa negativo.
Appena eccitato il solenoide, il distributore commuta e, essendo
monostabile, permane in quella posizione, finché il solenoide rimane
alimentato. Togliendo l'alimentazione, il distributore si riporta nella
posizione originaria.
Nota: Il pulsante di comando al lato di ogni distributore ne consente la
commutazione manuale e risulta perciò utile in fase di messa a punto del
programma.
Slide 31
Ciclo e Fase
Nota: Solitamente un cilindro si identifica con una lettera A (B o C, ecc.)
Definizione: ciclo di A la successione dei due
movimenti del suo stelo, cioè l'insieme delle
sue due corse.
- (A +) la sua corsa positiva (stelo in uscita dal
corpo del cilindro)
- (A-) la sua corsa negativa (stelo in rientro nel
corpo del cilindro).
Definizione: Fase del ciclo di un cilindro
Periodo di tempo entro cui avviene l’intero
movimento del pistone
Slide 32
Ciclo e Fase: diagramma delle fasi
- Tratto “ab” rappresenta il cilindro fermo
- Tratto “bc” corsa positiva A+
- Tratto “cd” corsa negativa A-
DIAGRAMMA DELLE FASI
Slide 33
Esempio_1: diagramma a 2 fasi di 2 cilindri
A+ B+ / A- B-
Slide 34
Esempio_2: diagramma a 3 fasi di 2 cilindri
A+ / B+ / A- B-
Slide 35
Esempio: sistema pneumatico
Slide 36
Esempio: sistema elettropneumatico
Slide 37
Simboli elettrici
PULSANTE MANUALE
Bobina applicata all’elettrovalvola
FINE CORSA
OFF
ON
Slide 38
Schema elettrico esempio: A+
SHEMA ELETTRICO
Rappresentazione grafica
dello stato del sistema
Pulsante
manuale
1
0V
Finecorsa A0: in questo
caso viene
rappresentato come un
contatto chiuso, perché
è impegnato
(schiacciato) dallo stelo
del cilindro
A0
ALIMENTAZIONE
Bobina di andata A+
A0
4
2
A+
A+
+24V
A5
3
1
A1
Slide 39
A+
Questo numero indica la linea di
circuito ( o di programmazione)
1
0V
2
A0
A1
v =1.07
A1
4
2
A+
A0
A-
A5
3
1
A+
+24V
Una volta chiuso il
pulsante manuale si
chiude il circuito
elettrico e passa la
corrente. Se questa
trova il finecorsa A0
chiuso (schiacciato
dallo stelo del
cilindro) attiva la
bobina A+ che
scambia la valvola
5/2 provocando la
fuoriuscita del
pistone, cioè il moto
A+
Slide 40
A1
0V
2
A0
v =-1.23
A1
4
2
A+
A0
A-
A5
3
1
A+
+24V
A1
Slide 41
A+B+A-BA0
4
B0
A1
2
A+
2
5
3
B+
A5
4
3
B-
1
1
1
0V
B1
2
3
4
PM
A0
B-
+24V
A1
B+
B0
A+
B1
A-
E’ importante notare che
l’ordine con cui vengono scritte
le linee di circuito (di
programmazione) non è
importante, visto che la
sequenza del ciclo è scandita
dai contatti elettrici che istante
per istante trasformano il
circuito “attivo”
Slide 42
A+B+A-BA0
B0
A1
v =0
v =0
4
4
2
A+
B5
3
3
1
1
1
0V
2
B+
A5
B1
2
3
4
PM
A0
B-
+24V
A1
B+
B0
A+
B1
A-
Nella situazione
iniziale, prima che
venga premuto PM
la prima linea è
alimentata e tiene il
pistone nella
posizione iniziale
Slide 43
A+B+A-BB-
B+
A-
1
1
4
3
2
1
0V
3
5
3
5
2
4
2
A+
Alla chiusura del PM anche
la linea 3 viene alimentata
e provoca il primo moto del
ciclo.
v =0
v =1.07
4
B1
B0
A1
A0
PM
A0
B-
+24V
A1
B+
B0
A+
B1
A-
Slide 44
A+B+A-Bv =1.07
v =0
B-
B+
A-
A+
A1 si chiude e B+ viene attivata
1
1
4
3
2
1
0V
3
5
3
5
2
4
2
4
B1
B0
A1
A0
PM
A0
B-
+24V
A1
B+
B0
A+
B1
A-
Slide 45
A+B+A-BA0
B0
A1
v =0
v =-1.23
4
2
A+
4
2
5
3
B+
A5
3
B-
1
1
1
0V
B1
2
3
4
PM
A0
B-
+24V
A1
B+
B0
A+
B1
A-
Slide 46
A+B+A-BA0
v =-1.23
v =0
B-
B+
A-
A+
1
1
4
3
2
1
0V
3
5
3
5
2
4
2
4
B1
B0
A1
PM
A0
B-
+24V
A1
B+
B0
A+
B1
A-
Slide 47
A+B+A-B- (posizionamento
finecorsa)
A+ B+ A- Ba1
4
b1
a0
4
2
A+
A5
B+
B5
3
B-
3
1
1
A0
2
A1
B+
B0
A+
B1
A-
b0
Slide 48
A+B+A-B-
A+ B+ A- Ba1
4
b1
a0
4
2
A+
A5
B+
B5
3
B-
3
1
1
A0
2
A1
B+
B0
A+
B1
A-
b0
Slide 49
A+B+A-B-
A+ B+ A- Ba1
4
b1
a0
4
2
A+
A5
B+
B5
3
B-
3
1
1
A0
2
A1
B+
B0
A+
B1
A-
b0
Slide 50
A+B+A-B-
A+ B+ A- Ba1
4
b1
a0
4
2
A+
A5
B+
B5
3
B-
3
1
1
A0
2
A1
B+
B0
A+
B1
A-
b0