Simulácia a modelovanie technologických procesov pomocou stavebnice FESTO

	Trenčianska Univerzita Alexandra Dubčeka v Trenčíne Fakulta Mechatroniky
	Simulácia a modelovanie technologických procesov pomocou stavebnice FESTO Bakalárska práca

Autor:	Milan Lokšík
Pedagogický vedúci:	Ing. Kopiláková Beáta
Študijný odbor:	Mechatronika
Akademický rok	2008/2009

Obsah práce

1.	Pneumatické mechanizmy
2.	Tvorba schém a označovanie
3.	Spôsoby ovládanie a regulácia
4.	Pneumatické prvky
5.	Elektropneumatické mechanizmy
6.	Návrh pneumatického ohýbacieho stroja
7.	Simulácia a modelovanie technologických procesov pomocou stavebnice FESTO - Prílohy

Abstrakt Bakalárska práca obsahuje popis základných prvkov stavebnice FESTO, popis návrhu a tvorby schém pneumatických obvodov. Práca predkladá návrhy elektropneumatických schém ohýbacieho stroja a ich rozšírenie o prvky bezpečnosti. Ďalšími časťami práce sú simulácia najobťažnejšieho zapojenia a programy pre systém PLC, ktoré riadia pneumatické obvody.

Abstract The bachelor degree work involves describing basic elements of the set of blocks FESTO, and describing a design and creating of pneumatic circuit diagrams. Designs for electropneumatic diagrams of the bending machine, with their security elements added, have been submitted in this work. Simulating the most difficult conexion and programmes for the PLC system controlling the pneumatic circuits have been involved in the next parts of the work.

Úvod

Sústavné zvyšovanie stupňa automatizácie strojov prináša stále vyššie požiadavky na presnosť, spoľahlivosť a výkonnosť stojov. Na splnenie všetkých požiadaviek je nutná zásadná zmena v štruktúre strojov, v ktorých sa stále viac využíva kombinácia rôznych prenosových systémov. K dosiahnutiu optimálneho využitia strojov je nutný komplexný prístup k syntéze strojov a tiež zjednocovanie teoretických, technologických i experimentálnych poznatkov. Pneumatické mechanizmy sú významným prostriedkom mechanizácie a automatizácie rôznych strojov a zariadení. V porovnaní s inými mechanizmami majú rad výhod, z ktorých do popredia vystupuje jednoduchosť, vysoká spoľahlivosť, v neposlednom rade i cena. Pneumatické mechanizmy majú využitie vo všetkých odvetviach priemyslu, montážnych a baliacich strojov, manipulačných a dopravných zariadeniach a pod. Aplikácia pneumatických mechanizmov vo výrobe je často spojená s kombináciou rôznych mechanizmov, ako napríklad s elektronickými či hydraulickými mechanizmami.

Pneumatické mechanizmy

S nástupom nových technológii dochádzalo k rozšíreniu oblastí využívania pneumatiky. Jej aplikačné využitie sa stalo mnohostranné. Pre jednotlivé oblasti pneumatiky existuje mnoho názvov, pričom pod názvom pneumatika sa obecne chápe priemyslové využitie tlakového vzduchu pre pracovnú činnosť, prenos a spracovanie informácií. Jednoznačné vymedzenie tohto pojmu je však veľmi zložité.

Rozdelenie mechanizmov

U týchto mechanizmov sa používa vzduch na prenos energie. Môžu vykonávať priamočiare, rotačné alebo kývavé pohyby.

Rozdelenie mechanizmov podľa druhu nositeľa energie:

1. pneumatické – nositeľom energie a informácie je vzdušnina (stlačený vzduch),
2. hydraulické – kvapalný nositeľ (minerálny olej),
3. tuhé – tuhý nositeľ (ozubené súkolesia, hriadele, páky a pod.),
4. elektrické – (prúd elektrónov).

Rozdelenie pneumatických mechanizmov podľa:

1. druhu využívanej energie:
   • pneumostatické mechanizmy (pneumatické) – využívajú tlakovú energiu plynu,
   • pneumodynamické mechanizmy – využívajú kinetickú energiu plynu.
2. použitia:
   • riadiace – na prenos informácií,
   • výkonové a silové – pre malé až stredné výkony.

Vlastnosti pneumatických mechanizmov

Pneumatika má čím ďalej, tým väčšie uplatnenie v oblasti automatizácie,mechanizácie a robotizácie. Jej široké uplatnenie má mnohé výhody a aj nevýhody.

Výhody:

• Centrálna výroba stlačeného vzduchu v priemyslových podnikoch (účinnosť,kvalita).
• Mobilné kompresorové stanice – miesta bez elektrickej energie.
• Rozvod stlačeného vzduchu je realizovaný jediným vodičom s jednoduchým a nenáročným pripojovaním.
• Odfukovanie do atmosféry, vetranie i ochladzovanie pracovných priestorov.
• Čistota prevádzky – potravinársky, farmaceutický, textilný a odevný priemysel.
• Necitlivosť na zmeny teploty.
• Preťažiteľnosť až k úplnému zastaveniu.
• Veľká rýchlosť vykonávaných operácií.
• Jednoduchá rýchlostná, otáčková, silová a výkonová regulácia jednoduchými prostriedkami a bez marenia energie.
• Možnosť automatizácie a logických pracovných funkcií. Jednoduchá kombinácia s elektrickými riadiacimi prvkami malých výkonov.
• Jednoduchá montáž a údržba bez nárokov na zvláštnu kvalifikáciu.
• Jednoduchá diagnostika porúch počuteľným únikom vzduchu či jednoduchým meracím prístrojom – manometrom.

Nevýhody:

• Úprava vzduchu – mechanické nečistoty, vlhkosť a voda, premazanie olejovou hmlou.
• Stlačený vzduch je najdrahšou energiou z hľadiska zdroja, strát v rozvodoch a nedokonalým využitím expanzie v pracovnom prvku.
• Stlačiteľnosť vzduchu spôsobuje malú tuhosť systému najmä pri premenlivom zaťažení.
• Hlučnosť od expandovaného vzduchu na výstupe z pneumatických prvkov.
• Účinnosť len 30%.
• Malý pracovný tlak stlačeného vzduchu – max 1 MPa vyžaduje pre dosiahnutie väčších síl či krútiacich momentov výrazné zväčšenie rozmerov pneumatických motorov.
• maximálna dosiahnuteľná sila 30 kN.

Nevýhody pneumatických mechanizmov sa dajú s ohľadom na prevádzkové podmienky podstatne eliminovať, najčastejšie kombináciou s iným typom mechanizmu:

1. polohovanie - elektronika v riadiacich systémoch pneumatických prvkov a systémov,
2. tuhosť a rýchlostná regulovateľnosť – kombinácia s hydraulickými motormi(HM) či tuhým mechanizmom.