В большинстве систем управления условия выполнения очередного действия, т.е. шага рабочего цикла, формируется за счет реализации логических функций, где переменными выступают сигналы входных элементов – кнопок, концевых выключателей или датчиков положения. Такой способ управления называется «управление по перемещению».
Но часто требуется добавлять к этому различные выдержки по времени. Например, шток должен полностью выдвинуться, побыть в этом положении несколько секунд для склеивания детали и только потом вернуться в исходное положение. Иногда такая выдержка по времени может заменить и сам сигнал с концевого выключателя, если его нельзя использовать по каким-то причинам. В этом случае опытным путем определяется время выдвижения штока, и сигнал на обратный ход пойдет с этой задержкой после сигнала на прямой ход.
При реализации управления на базе ПЛК все задержки времени формируются с помощью встроенных в любой контроллер виртуальных таймеров, но в системах с жесткой логикой для выдержки времени используются специальные реле или клапаны.
Принцип действия пневматических реле времени
В системах с пневматической жесткой логикой для задержек времени используется специальный клапан (реле), который представляет собой комбинацию регулируемого дросселя с обратным клапаном, пневматической емкости и 3/2-распределителя с односторонним пневмоуправлением. В зависимости от ориентации дросселя с обратным клапаном, их количества и типа распределителя (НЗ или НО) можно получить задержку времени по переднему фронту сигнала (задержка включения), по заднему фронту (задержка выключения), по обоим фронтам и инвертированный сигнал для каждого случая.
Схемы клапанов выдержки времени
Клапаны с задержкой включения
В клапане с задержкой включения при подаче сигнала на вход 12 происходит заполнение емкости через дроссель, что и обуславливает задержку. При достижении в емкости достаточного давления срабатывает 3/2-распределитель, и на выходе 2 появляется сигнал. И чем больше прикрыт дроссель, тем дольше задержка этого сигнала. Но как только сигнал на входе 12 исчезнет, емкость быстро опоражнивается через обратный клапан, и сигнал на выходе 2 исчезает практически одновременно с сигналом 12.
Нормально закрытый, задержка включения
Аналогичные задержки сигналов можно получить с инвертированным сигналом, если в клапан встроен 3/2-распределитель не нормально закрытый, а нормально открытый . При этом входной сигнал будет обозначаться не 12, а 10.
Нормально открытый, задержка включения
Клапаны с задержкой выключения
Если обратный клапан развернуть, то емкость будет быстро наполняться и медленно опоражниваться, что даст задержку выключения.
Нормально закрытый, задержка выключения
Клапаны с задержкой включения и выключения
При использовании двух дросселей с обратным клапаном, подключенных на входе в емкость последовательно, но с обратными клапанами, развернутыми в разные стороны, получаем задержку включения и выключения с независимой регулировкой каждого времени.
Нормально закрытый, задержка включения и выключения
В большинстве конструкций регулировка времени производится за счет настройки дросселя, но встречаются такие клапаны, где при постоянном дросселе меняется объем емкости.
Клапаны с часовым механизмом
В последние годы появились и клапаны выдержки времени с часовым механизмом, которые имеют всего 2 канала – 1 (он же канал 12) и 2. Их проще подключать в систему, и из-за отсутствия канала 3 им не нужен глушитель. В клапанах со встроенной емкостью иногда также каналы 1 и 12 объединяют внутри, чтобы упростить монтаж.
Диапазон изменения времени задержки обычно может изменяться в диапазоне 0,25…10 с, но встречаются клапаны с задержкой времени до нескольких минут. Чтобы не увеличивать габариты самого клапана для длительной задержки времени используют дополнительную внешнюю емкость, которая подключается к встроенной емкости через канал с редким обозначением «6».
Конструкция клапана выдержки времени
Конструкция встроенного 3/2-распределителя клапанная, иногда с разделением подвижного элемента на две части. Поэтому при включении сначала канал 3 отсекается от канала 2, а потом канал 2 соединяется с каналом 1. При выключении сначала разъединяются каналы 1 и 2, а потом соединяются каналы 2 и 3. Такая конструкция позволяет избежать проскока давления из питания на выхлоп при переключении.
Клапан выдержки времени: внешний вид, конструкция, обозначение
Типовая схема применения пневмореле времени
Рассмотрим один из примеров применения клапанов выдержки времени.
Сигнал от концевого выключателя выдвинутого положения 1B2 здесь идет не сразу на переключение распределителя, а через клапан выдержки времени с задержкой включения. Поэтому втягивание штока начнется не сразу после полного выдвижения, а еще с определенной задержкой.
Такое подключение клапана выдержки времени к выходу концевого выключателя используется чаще всего, поскольку для правильной работы этого клапана требуется подавать на его вход длительный сигнал – по крайней мере, не короче самой выдержки.
Если в данной системе понадобится обеспечить еще выдержку времени в исходном положении, например, для подачи очередной детали, чтобы не запустить новый цикл преждевременно, то подключать второй клапан выдержки времени нужно между концевым выключателем 1B1 и элементом «И» 1V1, а не непосредственно перед распределителем 1V2.
Особенности применения пневмореле времени
Управление по времени чаще всего комбинируется с управлением по перемещению, хотя можно встретить и системы, управление которых реализуется только по времени. Это вызвано или невозможностью использования датчиков положения из-за окружающих условий или желанием сэкономить на них, если система управляется контроллером. Ведь в ПЛК все таймеры как бы бесплатные!
Но здесь нужно помнить, что все настройки времени в пневматической системе сильно зависят от уровня давления, сопротивления магистралей, нагрузки, сил трения и т.п. Стоит измениться какому-либо из этих факторов, как все настройки времени нужно корректировать. Иначе оборудование может выпускать бракованную продукцию или вообще выйти из строя. Поэтому не рекомендуется использовать пневмореле времени в ответственных задачах, требующих высокой точности по времени и длительности срабатывания механизмов.
