Электрическое подключение пневмоостровов: многополюсное и по шине

В зависимости от способа подключения катушек к системе управления и наличия в электрической периферии собственного контроллера пневмоострова можно разбить на следующие типы:

Пневмоострова с многополюсным разъёмом

Самый простой пневмоостров имеет на конце внутренней шины многополюсный разъем, где один контакт (пин) является общим для всех катушек «0», а остальные являются выводами «+». Т.е. максимальное число катушек в пневмоострове соответствует числу контактов в разъеме минус 1. Форма разъема может быть любая, но чаще всего используется разъем типа Sub-D, по форме напоминающий букву D. Этот разъем стандартизирован и выпускается в 9-, 15-, 25-, 37- и 44-пиновом вариантах. Существуют и острова с клеммной колодкой, которые могут работать не только на напряжении 24 В.

Фактически такой пневмоостров по сравнению с батареей распределителей только сокращает объем монтажных работ и позволяет обойтись без промежуточных клеммных колодок и проводов. Но сам разъем, а также ширина внутренней электрической шины являются факторами, ограничивающими число катушек в острове. Шина представляет собой печатную плату, цельную или составную, и по ней должны проходить столько дорожек, сколько контактов в разъеме. В первых пневмоостровах с МП-разъемом из-за сложности с конфигурацией дорожек на цельной плате существовал определенный порядок расположения распределителей с одной и с двумя катушками. С переходом на составную плату это ограничение сняли, но сами части внутренней шины под распределителями с одной и двумя катушками отличаются друг от друга.

Пример внутренней шины в компактном пневмоострове с многополюсным разъемом

Конструкция многополюсной шины в модульных пневмоостровах

В модульных пневмоостровах, где можно сочетать распределители разных размеров, а на плитах пневматических модулей может стоять разное число распределителей с одной или двумя катушками, конструкция внутренней шины другая. Она набирается из большего числа разных плат, например, для двух, четырех и восьми катушек. Плата на 2 катушки стоит в модуле для на 2 больших моностабильных распределителей, плата на 4 катушки – в модуле для 2-х больших бистабильных или 4-х моностабильных меньшего размера, а плата на 8 катушек – в модуле для 4 бистабильных распределителей меньшего размера. Платы можно набирать в любом порядке. Ограничение только одно: на модули с платами под распределители с 2 катушками можно ставить распределители с одной катушкой (часть адресов катушек 12 не используется), а наоборот нет.

На рис. выше представлены схемы вариантов таких составных плат на 2, 4 и 8 катушек. Показанный там же пневмоостров имеет внутри три средних платы (фото справа): в нем 6 больших распределителей с двумя катушками каждый – итого 12 катушек.

Пневмоострова с интерфейсом полевой шины

В островах с шинным узлом каждая часть печатной платы рассчитана на максимально возможное число катушек на ее пневматическом модуле, т.е. на максимальное число адресов. Здесь ограничений по габаритам нет, и число распределителей/катушек в острове определяется конструктивной прочностью и целесообразностью. В пневмоострове можно иметь более ста распределителей, но это означает, что рядом с ним должно находиться такое же количество пневмоцилиндров.

Шинные узлы для разных протоколов отличаются друг от друга числом и формой разъемов для подключения к шине, числом и расположением переключателей настройки адреса в сети и некоторых параметров, а также числом светодиодов диагностики. Один и тот же тип пневмоострова может иметь разные шинные узлы. В модульных пневмоостровах наличие шинного узла позволяет подключать к острову различные датчики и катушки распределителей, которые не могут быть встроены в остров из-за своих размеров или из-за желания расположить их рядом с цилиндрами.

Ограничения на одновременное включение и быстродействие

Из-за последовательного управления в шинном пневмоострове нельзя одновременно включить несколько катушек или выходных каналов. При такой необходимости они включаются друг за другом с интервалом в несколько миллисекунд. Максимальное время запаздывания при максимальной протяженности шины и максимальном числе станций с максимальным числом входом/выходов не превышает 20 мс. В большинстве случаев таким запаздыванием можно пренебречь. Но при использовании быстродействующих устройств, например, распределителей со временем переключения 1…2 мс, управлять ими по шине бессмысленно. Эта проблема решается двумя путями: устройство подключается напрямую к главному ПЛК или в пневмоостров, к которому подключается это устройство, дополнительно к шинному узлу устанавливают свой ПЛК. Теперь этот встроенный ПЛК управляет всеми выходами данного острова, а по шине проходит более общая информация.

Пневмоостровы со встроенным контроллером

Если в пневмоостров встроен только ПЛК, а шинного узла нет, то данный остров является самостоятельной системой, которая реализует какой-то процесс, не связанный с другими. Такой остров, естественно, нуждается в электропитании процессорной, сигнальной и выходной частей. В нем присутствует диагностика, а число входов и выходов может достигать нескольких сотен. Так же как и в острове с шинным узлом, большие и быстродействующие распределители подключаются к выходам.

Часть шинной системы с пневмоостровами двух типов: слева с шинным узлом, справа со встроенным ПЛК

Пневмоострова с шинными узлами систем низшего уровня подключаются кабелем, по которому идут не только сигналы, но и питание. За это приходится жертвовать поканальной диагностикой и передачей аналоговых сигналов. Диагностика в них модульная – идентифицируется только модуль с ошибкой, но проверять в нем приходится все каналы друг за другом. Никакой электрической периферии в таких островах нет, но пневматическая часть может быть как компактной, так и модульной. В системах AS-i к такому пневмоострову также могут подключаться датчики.

«Недоостровы» с индивидуальным подключением катушек

Иногда можно встретить применение слова «пневмоостров» к батареям распределителей с индивидуальным подключением катушек. За исключением тех случаев, когда эта батарея получается из острова за счет предусмотренного конструкцией снятия МП-разъема или шинного узла, это чаще всего означает, что данную батарею можно сконфигурировать как пневмоостров и заказать одной позицией, чтобы не заниматься потом сборкой. Такие устройства правильнее было бы называть «полуостров» или «недоостров». По сути, это обычные распределители стыкового или полустыкового монтажа, установленные на коллекторную плиту.

Примеры «полуостровов» или «недоостровов», выдающих себя за пневмоострова

Ну, и конечно, встречаются ошибки, когда выдают батарею за пневмоостров, чтобы повысить ее статус и произвести впечатление на заказчика.

© По материалам книги "Проектирование и обслуживание пневматических систем", Сулига С.В. , 2021 г. согласно лицензионному договору с ООО "Би Энд Би Инжиниринг". Копирование запрещено.