Пневмораспределители и пневмоострова
В современном технологическом оборудовании число совместно работающих пневматических исполнительных механизмов (цилиндров, поворотных приводов, захватов и др.) может исчисляться десятками единиц. При этом множество пневмораспределителей оказывается сконцентрированным в ограниченном пространстве. В таких случаях применяется групповой монтаж распределителей в блоки. Это снижает затраты ресурсов на проведение пуско-наладочных и ремонтных работ, облегчает сопряжение с электронной системой управления (например, включение в промышленную сеть), сокращает общую протяженность пневмолиний и электрических кабелей. По мере усложнения пневмосистем преимущества группового монтажа становятся все более существенными, поэтому блоки распределителей являются неотъемлемым атрибутом современной пневмоавтоматики. Рассмотрим конструкции блоков распределителей с трех различных позиций:
1. Монтаж.
2. Присоединение пневмолиний.
3. Присоединение линий электроуправления.
Монтаж
Применяется стыковой монтаж, который может быть модульным и блочным. При модульном монтаже общие каналы подачи сжатого воздуха и выхлопа формируются путём соединения стыковочных поверхностей элементов, а их удержание в блоке осуществляется либо с помощью общего несущего элемента, роль которого выполняет DIN-рейка (рис.1), либо с помощью индивидуальных замков на каждом модуле (рис.2). Как правило, модульный блок объединяет распределители одного типо-размера. Существуют модульные конструкции с унифицированной стыковочной поверхностью, позволяющие собирать в единый блок распределители разных типоразмеров. Важным преимуществом модульного монтажа является возможность изменения размера блока путем установки/изъятия модулей. Эта операция, достаточно проста, хотя и требует частичного демонтажа блока. При блочном монтаже распределители устанавливаются на общем несущем элементе блока - многоместной плите, что позволяет заменять отдельные распределители без демонтажа других элементов. Блочный способ монтажа может применяться и к распределителям индивидуального монтажа, у которых три присоединительных отверстия (1, 3 и 5) выведены на нижнюю плоскость корпуса (рис.3). Недостатком блочного монтажа на цельной плите является ограниченная возможность наращивания размера блока. На случай дальнейшего наращивания требуется резервирование мест на плите. Комбинированный монтаж соединяет преимущества модульного и блочного типов монтажа: плита также собирается из отдельных модулей (рис.4). При этом текущая замена распределителей так же проста, как при блочном монтаже, а изменение размеров
блока выполняется, как при модульном монтаже.
Присоединение пневмолиний
Блок пневмораспределителей должен иметь присоединения к пневмолинии, идущей от источника воздуха, и к линии выхлопа (либо встроенный выхлопной пневмоглушитель). Соединение блока с исполнительными механизмами выполняется по-разному. При модульном монтаже пневмолинии присоединяются непосредственно к распределителю (см. рис.1, 2), и отсоединение пневмолиний Рис.1. Модульный монтаж на DIN-рейке при замене распределителя необходимо всегда. Тоже самое требуется и в случае блочного монтажа, если на плите устанавливаются распределители, у которых порты 1, 3 и 5 расположены на нижней плоскости, а 2 и 4 – на верхней (см. рис.3). Блочный тип монтажа открывает возможность размещения всех соединений с пневмолиниями на монтажной плите – как цельной, так и модульной (рис.5). Во-первых, операция по замене распределителя теперь не требует отсоединения пневмолиний. С помощью дополнительных модулей-проставок можно отсечь пневмолинии отдельного распределителя и произвести его замену без сброса давления из блока. Во-вторых, при блочном монтаже появляется возможность вывода присоединений на любую поверхность монтажной плиты (рис.6), что дает существенное преимущество при размещении блока в шкафу управления.
Присоединение линий электроуправления
При небольшом количестве распределителей подача электрического питания может осуществляется так же, как при индивидуальном монтаже – по отдельным кабелям, ведущим к каждому электромагниту (см.рис.4, 5). С увеличением числа распределителей пучок подводимых к блоку кабелей удобнее заменить на многожильный кабель, подключаемый с помощью разъема или терминальной коробки (рис.7). При этом в конструкции блока появляется разводка питания от контактов разъема к электромагнитам распределителей. Простейшие решения (рис.8) представляют собой упорядоченные варианты индивидуального подвода питания. Наибольшие преимущества даёт скрытая разводка в монтажной плите. Она осуществляется либо с помощью специального кабель-канала в плите (рис.9), либо с помощью разъемов, устанавливаемых на стыковочных поверхностях каждого модуля (рис.10). При этом на каждом распределителе имеется электрический разъем, который автоматически соединяется с линиями питания. В блоках со скрытой разводкой степень защиты элементов электрической схемы от пыли и влаги может достигать IP67, а в специальных исполнениях – IP69K. Подача питания через многожильный кабель является оптимальным решением для широкого круга задач, но имеет и ограничения, как по количеству линий, так и по их протяженности. Современная производственная линия может содержать сотни и даже тысячи объектов. Системы управления ими строятся на основе промышленной сети (Profibus DP, DeviceNet™, CANopen, CCLink, AS-Interface, ControlNet™, EtherNet/IP™ и др.). Это сводит к минимуму количество проводов и трудоемкость электромонтажных работ, облегчает диагностику, делает систему гибкой и наращиваемой. Для подключения к сети блоки распределителей снабжаются интерфейсными модулями, которые принимают команды, поступающие через сеть, и выполняют их, подавая/снимая питание на электромагниты распределителей, принимают сигналы от датчиков и через сеть передают их в контроллер, управляют внешними устройствами и обрабатывают аналоговые сигналы.
Блоки распределителей: общий взгляд
К блокам распределителей с интерфейсными модулями прочно прикрепилось название «пневмоострова», под которым подразумеваются многофункциональные управляющие устройства, объединяющие в себе элементы пневмоавтоматики и электроники. Это наиболее совершенные изделия в ряду блоков распределителей, реализующие максимум их функций. Рассмотренные выше более простые варианты блоков распределителей также актуальны, т. к. обеспечивают в каждом конкретном случае разумный баланс между уровнем технического совершенства и ценой решения задачи. Представленная на рис.11 диаграмма является попыткой систематизировать конструкции блоков распределителей по трем рассмотренным выше позициям на примере продукции SMC. Типовой пневмоостров содержит три основных структурных элемента: блок распределителей, стыковочный модуль и интерфейсный модуль. Стыковочный модуль обеспечивает как механическое, так и электрическое соединение интерфейсного модуля с блоком распределителей. Один и тот же интерфейсный модуль может стыковаться с блоками распределителей различных серий и типоразмеров.
Интерфейсные модули SMC
Основные характеристики пневмоострова определяются свойствами интерфейсного модуля. Рассмотрим несколько вариантов интерфейсных модулей на примере продукции SMC: серии EX180, EX250, EX260, EX500, EX510 и EX600 (рис.12). В качестве основных показателей для сравнения выбраны следующие: количество дискретных входов и выходов, степень защиты от пыли и влаги, объем диагностики, наличие дополнительных возможностей. Все серии интерфейсных модулей, за исключением EX180, являются универсальными и совместимыми с целым рядом серий и типоразмеров распределителей. Наибольшие возможности по оптимальному размещению оборудования дает «бюджетная» серия EX510. Серия EX600 относится к новейшим разработкам SMC и продолжает развиваться.
Автоматизированный выбор пневмоострова
Понятия «стандартный» пневмоостров не существует. Каждое изделие синтезируется для конкретной задачи и может заметно отличаться от других. В этих условиях конфигурирование пневмоострова становится самостоятельной и достаточно сложной задачей. Инструментом для ее успешного решения является компьютерная программа “Valve Configurator” (рис.13). На основе данных о типе и количестве распределителей в блоке, типе и наборе функций интерфейсного модуля программа формирует номер для заказа конкретного пневмоострова. Это помогает избежать многих ошибок, таких как несовместимость элементов, невозможность собрать комбинацию, несуществующее сочетание параметров и т.п. Конфигуратор позволяет поставщику составить полный список комплектующих и выполнить сборку. Качество сборки пневмоострова контролируется с помощью специального тестового оборудования, позволяющего проверить все электрические цепи и выявить возможную негерметичность пневматических соединений.
г. Челябинск, пос. Шершни, ул. Северная, д. 36
