מערכת אוטומטית דמויית זרוע של רובוט (מניפולטור)
תיאור תרשים חיצים מעגלי של מחזור הפעולות עם שסתומי הגבול ולחצן ההפעלה המתחיל את פעולת המחזור הפניאומטי.
להלן דיאגרמת זמן תנועה של המעגל האוטומטי לפי תרשים חיצים של מחזור הפעולות (המעגלי):
פיתרון של פיקוד כפול באמצעות חותך אות (.S.B):
שיטת קסקדה:
לאחר שגילינו שקיים פיקוד כפול באמצעות דיאגרמת זמן תנועה, מחלקים את מחזור הפעולה לשני חלקים כך שפעולת כל בוכנה תתבצע רק פעם אחת בכל אחד מחלקי המחזור.
תיאור תרשים חיצים עם שסתומי הגבול והחלוקה לשני חלקים של מחזור הפעולות:
תרשים המעגל הפניאומטי עם פתרון בשיטת קסקדה:
חותך אות ומיכל השהיה (הפתרון בוצע ע"י דר' דני קלוס ז"ל)
באיורים א' ו- ב' מופיעים שני מכלולים. האחד מתאר מערכת חותך אות והשנייה מתארת מערכת השהייה.
א1. תאר את פעולת כל אחד מהרכיבים בשני האיורים, כאשר מפסק הגבול מופעל.
א2. ציין איזה איור מתאר מכלול חותך אות ואיזה איור מתאר מכלול השהייה. נמק את תשובתך.
ב. כתוב את שמות הרכיבים המיוצגים באיור א' מיוצג על ידי הספרות 1, 2 ו-3.
ג. רשום על גבי האיור את הספרה 4 ליד הרכיב שנקרא שסתום 3/2 אויר קפיץ. והסבר את אופן פעולת השסתום ?
פתרון:
א1. באיור א' – כאשר מפסק הגבול מופעל, לחץ האויר יזרום דרך המעקף ויאפשר פיקוד על +A דרך שסתום ההפעלה (2). לאחר שהפקודה תעבור, לחץ האויר יזרום דרך הצמצם למכל. כאשר ייווצר מספיק לחץ במכל יופעל הפיקוד של השסתום 3/2 אויר קפיץ וינתק את הפקודה A+.
באיור ב' – כאשר מפסק הגבול מופעל, לחץ האויר יזרום במעקף וייעצר בפתח הסגור של השסתום 3/2 אויר קפיץ. כתוצאה מכך לחץ האויר יבחר לזרום דרך הצמצם ומשם למכל (השהיית פקודה). כאשר ייווצר מספיק לחץ במכל יופעל הפיקוד של השסתום 3/2 אויר קפיץ ומשם תתאפשר הפקודה שתתקבל מהמעקף.
א2. באיור א' רואים חותך אות משום שכאשר שסתום הגבול מופעל, הפקודה עוברת באופן מידי דרך המעקף ורק אחר כך מתנתקת.
באיור ב' רואים מערכת השהיה משום שכאשר שסתום הגבול מופעל, הפקודה לא עוברת (פתח חסום) עד שבמכל יצטבר לחץ שיכול לאפשר את מעבר הפקודה.
ב. 1 – שסתום פניאומטי 3/2 עם גלגלת דו כיוונית מוחזר קפיץ
2 – שסתום פניאומטי 5/2 אויר אויר
3 – שסתום פניאומטי אל חוזר
ג. לשסתום זה יש שלושה פתחים ושני מצבים. כאשר הוא לא מופעל (איור א') האויר עובר דרכו לביצוע פקודה. כאשר הוא מופעל האויר מתאוורר דרכו. כאשר הוא לא מופעל (איור ב') האויר מתאוורר דרכו. וכאשר הוא מופעל לחץ האויר זורם דרכו.
פיקוד כפול נוצר כאשר לחץ אויר מנסה להפעיל את שסתום 5/2 משני צידיו בו זמנית. פתרון פיקוד כפול מתבצע באחת משתי דרכים: חותך אות, או שיטת קסקדה שמשתמשים בה גם עם בקר (PLC).
חותך אות:
תפקידה של יחידת "חותך אות" S.B. - (Signal-Breaker) הינה להפסיק (לחתוך) את האות (Signal) באופן פניאומטי. אות הפיקוד (או ההפעלה) הפניאומטי משנה את מצב שסתום ההפעלה 5/2 - תוך זמן קצר ביותר ובכך מסיים למעשה את ייעודו!
בזמן שמוט הבוכנה מבצע את דרכו למצב החדש אין יותר צורך בקיומו של אות פיקוד זה. בהגיע קצה מוט הבוכנה לשסתום הגבול השני (a1) יופעל מיד אות חדש ומנוגד (במקרה הזה - הפעלת תנועת כניסה של מוט הבוכנה). האות האחרון יכול לפעול רק בתנאי שהאות הקודם (זה שגרם ליציאת מוט הבוכנה) הפסיק לפעול. תופעה זו ניתנת לתיאור גרפי בדיאגרמת זמן תנועה.
קיימת אפשרות להרכיב יחידת חותך אות (S.B.) באמצעות:
שסתום 3/2 מופעל אויר מוחזר קפיץ
צמצם עם שסתום על חוזר
בזמן שמוט הבוכנה מבצע את דרכו למצב החדש אין יותר צורך בקיומו של אות פיקוד זה. בהגיע קצה מוט הבוכנה לשסתום הגבול השני (a1) יופעל מיד אות חדש ומנוגד (במקרה הזה - הפעלת תנועת כניסה של מוט הבוכנה). האות האחרון יכול לפעול רק בתנאי שהאות הקודם (זה שגרם ליציאת מוט הבוכנה) הפסיק לפעול. תופעה זו ניתנת לתיאור גרפי בדיאגרמת זמן תנועה.
חיבור אויר לשסתום 3/2 בשיטה של חיבור "רגיל פתוח" (NO). רגיל פתוח פירושו שבמצבו הרגיל של השסתום הוא פתוח כלומר מאפשר מעבר אויר.
בספר, "בקרת מערכות הנדסיות תשפ"א", נראה שבמפסקים חשמליים המשמעות של מצב רגיל פתוח הוא שהמפסק פתוח כלומר לא עובר זרם חשמלי.
תיאור פעולת חותך אות:
שלב א: באמצעות מפסק V1 מסופק לחץ אויר P1 דרך שסתום V2.
שלב ב: במקביל מסופק לחץ אויר P2 דרך צמצם V3, כדי לדרוך את השסתום V2כנגד הקפיץ.
שלב ג: לאחר שהלחץ P2 גובר על קפיץ השסתום תיפסק זרימת הלחץ P1 - והאות נחתך (מפסיק לפעול).
פתרון לפיקוד כפול באמצעות חותך אות
שילוב קוטע /חותך אות על שסתומי הגבול הגורמים לפיקוד כפול שסתום הגבול הגורם לפיקוד כפול יהיה זה שפעל ראשון מבין שני השסתומים המחוברים לשסתום הזיכרון. ניתן לזהות אותו לפי ציר הזמן.
הערה: בדוגמא זו חותכי האות מקוצרים למקסימום זמן שניתן להפעיל אותם (לפני שהאות הנגדי מופעל).
בדוגמא הבאה נראה הרחבה על חותך אות ועל פתרון בשיטת הקסקדה למניעה של פיקוד כפול.
אופן פעולתו של שסתום צמצם אל-חוזר
לשסתום זה שני מעברים לאויר, והוא משמש כחלק משלים של חותך אות:
שסתום בורר (שסתום המאפשר יציאת אויר אם מתקיים תנאי אחד או מתקיים תנאי שני = פעולת "או") נקרא גם שער "או" – OR. באיור רואים כי יציאת אויר ל- c תתרחש אם השסתום נמצא במצב a או במצב b. כרגע, הכדור מונע את מעבר האויר מכיוון a.