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Cenni di automatismo industriale 1. Pneumatica - Elettropneumatica Pneumatica - Elettropneumatica Pneumatica - Elettropneumatica 2. Attuatori: cilindri.

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1 Cenni di automatismo industriale 1. Pneumatica - Elettropneumatica Pneumatica - Elettropneumatica Pneumatica - Elettropneumatica 2. Attuatori: cilindri pneumatici Attuatori: cilindri pneumatici Attuatori: cilindri pneumatici 3. Sensori Sensori 4. Sistemi di comando: valvole Sistemi di comando: valvole Sistemi di comando: valvole 5. Simulazione banco pneumatico Simulazione banco pneumatico Simulazione banco pneumatico 6. Diagramma di fase - ciclo Diagramma di fase - ciclo Diagramma di fase - ciclo 7. Schemi elettrici Schemi elettrici Schemi elettrici -Argomenti tratti da: Tecnica Professionale vol. 2 (volume in uso classe V° TIM/TSE) Materiale trovato su internet

2 INTRODUZIONE ALLELETTROPNEUMATICA Generalmente con il termine automatico si intende qualunque operazione che viene eseguita senza lintervento manuale delluomo a seguito di un comando. Per raggiungere questo risultato è necessario introdurre un sistema capace di mettere a disposizione lenergia necessaria al compimento dellazione. Fra i vari metodi studiati per ottenere un automatismo nellambito della produzione industriale quelli più usati sono la pneumatica e lelettropneumatica pneumatica lelettropneumaticapneumatica lelettropneumatica Pg

3 PNEUMATICA Nella pneumatica ed elettropneumatica lenergia impiegata è quella di PRESSIONE presente nell aria compressa Se per mezzo di un compressore si comprime una certa quantità daria, questa alla fine del processo per il Se per mezzo di un compressore si comprime una certa quantità daria, questa alla fine del processo per il principio di conservazione dellenergia, si troverà arricchita di una quantità di energia (PRESSIONE) pari al lavoro meccanico speso.

4 Schema a blocchi di un sistema automatico UNITA DI ELABORAZIONE E/O DI COMANDO COMANDO / ATTUATORE SENSORI UNITA DI ATTUAZIONE O DI LAVORO Blocco di comandoBlocco di potenza Controllo ad anello chiuso

5 Schema a blocchi di un sistema automatico ad anello aperto UNITA DI ELABORAZIONE E/O DI COMANDO COMANDO / ATTUATORE UNITA DI ATTUAZIONE O DI LAVORO Blocco di comandoBlocco di potenza

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

7 Sistema pneumatico Sistema pneumaticoSistema pneumatico Sistema pneumatico: quando sia il blocco di comando che di controllo sono realizzati con tecnologia pneumatica Sistema elettropneumatico Sistema elettropneumaticoSistema elettropneumatico Sistema elettropneumatico: quando il blocco di: - comando è realizzato con tecnologia pneumatica - controllo è realizzato con tecnologia elettronica

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.

9 CLASSIFICAZIONE DEI SENSORI -G-Grandezza di ingresso: -M-Meccanici (di spostamento, di velocità, si accellerazione, ecc…) -T-Temperatura -L-Livello ecc… Pg A seconda del segnale fornito in uscita i sensori si dividono in -A-Analogici (segnale elettrico ha una variazione continua) -D-Digitali (segnali sono discreti e assumono solo due valori alto – basso)

10 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 relèrelè 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.

11 SENSORI MECCANICI DI POSIZIONE : rilevano la posizione del pistone nei cilindri con lausilio di un anello magnetico, che in prossimità del contatto REED ne provoca la chiusura o, quando se ne allontana lapertura vedi Fig.1. Sensori magnetici : rilevano la posizione del pistone nei cilindri con lausilio di un anello magnetico, che in prossimità del contatto REED ne provoca la chiusura o, quando se ne allontana lapertura vedi Fig.1. Contatto apertoContatto chiuso

12 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. RELE

13 ATTUATORI: CILINDRI PNEUMATICI Cilindro pneumatico ad aria compressa: dispositivo capace di esercitare una forza in una determinata direzione che provoca uno spostamento.

14 CILINDRI PNEUMATICI Semplice effettoDoppio effetto

15 CILINDRI A SEMPLICE EFFETTO Per questo tipo di attuatore laria compressa può agire solo su una faccia del pistone. Solitamente, La pressione agisce dalla parte della camera positiva.

16 CILINDRI A DOPPIO EFFETTO Per questo tipo laria compressa può agire in entrambe le camere. In tal modo laria compressa provoca lo spostamento dello stelo del pistone in entrambe i sensi di marcia senza lausilio di altri mezzi meccanici

17 LAVORO A B Fa Fb Fa = Pa * S Fb = Pb * S Ftot = Fa-Fb = (Pa-Pb) * S Pa = pressione dellaria compressa nella camera positiva Pb = pressione dellaria compressa nella camera negativa S = sezione del pistone

18 LAVORO Pa diminuisce Pb aumenta Ipotesi Fa > Fb Trasformazione Adiabatica In questo caso non la Trasformazione avviene senza Scambio di calore con lesterno Movimento Per effetto di questa condizione fisica a un certo punto si avrà Una condizione di equilibrio per cui Ftot = 0 L = F * X L = Lavoro eseguito F = Forza sviluppata X = Spostamento provocato a b X Posizione InizialePosizione Finale

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 dellaria compressa in ingresso e in uscita dai cilindri.

20 Struttura di una valvola distributrice corpoOrgano mobileCondotto di collegamento con lutilizzatore Condotto di alimentazione aria compressa Condotto di scarico aria compressa Lazionamento dellorgano mobile della valvola può essere manuale, automatico meccanico, pneumatico, elettrico

21 Simbologia secondo le norme ISO 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

22 Simbologia secondo le norme ISO 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.

23 Simbologia secondo le norme ISO 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.

24 Simbologia secondo le norme ISO 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 a pulsante A pedaleMeccanico a molla Meccanico a rullo Elettrico con bobina Pneumatico

25 Esempio: 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).

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 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 monostabili 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 bistabili

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. Laccensione del led indica leccitazione del finecorsa o lattivazione del solenoide. I distributori sono forniti di pulsante di comando manuale.

28 Principio di Funzionamento 1.POSIZIONE STABILE: In posizione di equilibrio la camera negativa è in pressione per cui Il pistone è nella posizione di fine corsa negativo

29 Principio di Funzionamento 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 Corsa positiva

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.

31 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). Ciclo e Fase Definizione: Fase del ciclo di un cilindro Periodo di tempo entro cui avviene lintero movimento del pistone

32 Ciclo e Fase: diagramma delle fasi DIAGRAMMA DELLE FASI - Tratto ab rappresenta il cilindro fermo - Tratto bc corsa positiva A+ - Tratto cd corsa negativa A-

33 Esempio_1: diagramma a 2 fasi di 2 cilindri A+ B+ / A- B-

34 Esempio_2: diagramma a 3 fasi di 2 cilindri A+ / B+ / A- B-

35 Esempio: sistema pneumatico

36 Esempio: sistema elettropneumatico

37 Simboli elettrici PULSANTE MANUALE Bobina applicata allelettrovalvola FINE CORSA OFF ON

38 Schema elettrico esempio: A+ Pulsante manuale Finecorsa A0: in questo caso viene rappresentato come un contatto chiuso, perché è impegnato (schiacciato) dallo stelo del cilindro Bobina di andata A+ SHEMA ELETTRICO Rappresentazione grafica dello stato del sistema ALIMENTAZIONE

39 A+ 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+ Questo numero indica la linea di circuito ( o di programmazione)

40 A-

41 A+B+A-B- E importante notare che lordine 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

42 A+B+A-B- Nella situazione iniziale, prima che venga premuto PM la prima linea è alimentata e tiene il pistone nella posizione iniziale

43 A+B+A-B- Alla chiusura del PM anche la linea 3 viene alimentata e provoca il primo moto del ciclo.

44 A+B+A-B- A1 si chiude e B+ viene attivata

45 A+B+A-B-

46 A+B+A-B-

47 A+B+A-B- (posizionamento finecorsa) A+ a1 B+ b1 A- a0 B- b0

48 A+B+A-B-

49 A+B+A-B-

50 A+B+A-B-


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