Ühe pneumosilindriga rakenduse juhtimine

Hoone katusel on aken (joonis 9.1). See on liiga kõrgel, et seda käsitsi avada ja sulgeda. Hoonesse on juba paigaldatud suruõhuvõrk, seega saame kasutada akna avamiseks ja sulgemiseks pneumosilindrit. Meil on ühtlasi üle ka üks S7-300 kontroller, mida me antud rakenduse juhtimiseks saame kasutada.

Juhtpaneelil (joonis 9.2) on kaks nuppu:

1. S1 – Avab akna
2. S2 – Sulgeb akna

Iga nupu all on LED indikaator, mis näitab akna olekut – näiteks, kui aken on kinni, siis põleb H2. Kuna aknal on kaks olekut (avatud ja suletud), siis vajame pneumosilindri külge kahte andurit (B1 ja B2).

Praktikas ei ole nii lihtsa rakenduse jaoks mõtet kallist kontrollerit raisata ja odavam on sama asi näiteks releede või keerulisemal juhul spetsiaalselt valmistatud elektroonikaplaadi baasil lahendada, kuid esimeseks katsetuseks peabki rakendus võimalikult lihtne olema.

Pneumoskeem

Antud rakenduses tuleb kogu akna liigutamiseks vajalik jõud suruõhutorustikust ehk tegelikult kusagil asuvast kompressorist. Antud pneumaatikaskeem võimaldab meil seda jõudu suunata ning meile vajalikult rakendada.

Süsteemi pneumaatilise osa (joonis 9.3) jaoks kasutame me akna täielikuks avamiseks piisavalt pika varrega kahepoolse toimega silindrit (1.0), solenoidiga 5/2 pneumojaotit (1.1) ja õhuallikat (0.1).

Pneumosilinder on täitur, mis võimaldab muuta suruõhuenergia ehk pneumaatilise energia lineaarse liikumise (sirgjoonelise liikumise) energiaks. Selles näites on kasutusel bistabiilne pneumosilinder ehk siis silinder, mille kolvil on kaks stabiilset asendit kummaski silindri otsas. Sellel puudub vedru ning seega liigub vars nii sisse kui välja õhu toimel.
Selles rakenduses kasutame silindrit, millel on kolvi külge kinnitatud magnet, et kolvi positsiooni silindri sees (ja seega seda, kas vars on väljunud) oleks võimalik tuvastada herkonanduritega.

Pneumojaoti on komponent, mille abil on võimalik muuta suruõhu liikumisteekonda pneumotorustikus. Antud juhul võimaldab solenoidi rakendumine õhusurve ühelt poolt pneumosilindri kolbi välja lasta ja survestab pneumosilindri kolvi teise poole, mille tulemusena hakkab pneumosilindri vars väljuma (või vastupidi ühendades sisenema). Kasutusel on vedruga tagastuv pneumojaoti, seega kui solenoid ei ole enam pingestatud lülitub jaoti tagasi algsesse asendisse.

Elektriskeem

Süsteemi elektriline osa (joonis 9.4) koosneb kahest normaalselt avatud nupplülitist (S1, S2), kahest herkonandurist (B1, B2), kahest indikaator-LEDist (H1, H2), ühest solenoidist (Y1) ja ühest Siemens S7-300 kontrollerist (digitaal sisend-/väljundmooduli(te)ga).

Herkonandurid on kontaktivabad andurid (st ei pea otseselt tunnetatava objektiga füüsiliselt kokku puutuma, et signaali saada), milles olev herkonkontakt lülitub läheduses asuva magnetvälja toimel.

Solenoid on seade, milles muudetakse elektrienergia võrdlemisi lühikeseks mehaaniliseks liikumiseks. Tegu on sisuliselt elektromagnetiga, mis antud rakenduses muudab pneumojaoti asendit (enamasti on pneumojaotis selleks siiski veel pneumaatiline võimendusaste, kuna pneumojaotitele mõeldud solenoididest saavutatav jõud on väike).

PLC programm

Kui nupp S1 on vajutatud, siis lülitatakse sisse solenoid Y1. S1 nuppu all hoides ei üritata solenoidi korduvalt sisse lülitada tulenevalt positiivse frondi (FP või P instruktsioon) tuvastusest. FP või P instruktsioon seab M 0.0 biti kõrgeks, et mäletada eelnevalt tuvastatud positiivset fronti ja seda bitti ei nullita enne nupu S1 lahti laskmist.

Kui vajutatakse nuppu S2, siis lülitatakse solenoid Y1 välja. Jällegi kasutatakse positiivse frondi tuvastust, et vältida mitmekordset väljalülitusoperatsiooni. Andurite B1 ja B2 väärtused kantakse otse üle lampidele H1 ja H2, peaaegu nii, nagu need oleksid elektriliselt ühendatud.

Muutujad, mida PLC programmis kasutatakse, on ära toodud tabelis 9.1.

PLC programmi muutujad

Sümbol	Aadress	Andmetüüp	Kommentaar
S1	I 0.0	BOOL	Nupp – Ava aken
S2	I 0.1	BOOL	Nupp – Sulge aken
B1	I 0.2	BOOL	Andur B1 – Aken avatud
B2	I 0.3	BOOL	Andur B2 – Aken suletud
Y1	Q 0.0	BOOL	Ava aken (Solenoid)
H1	Q 0.1	BOOL	Roheline LED
H2	Q 0.2	BOOL	Punane LED
Tmp1	M 0.0	BOOL	Mälubitt P/FP instruktsioonile
Tmp2	M 0.1	BOOL	Mälubitt P/FP instruktsioonile

PLC programmid on kirjutatud STL, LAD ja FBD keeltes. Allpool on esitatud erinevates keeltes koos kommentaaridega programmi väljatrükk.

STL (käsu list - Statement List)

Network 1: Silindri väljalükkamine 
      A     "S1" 
      FP    M      0.0 
      S     "Y1" 
Network 2: Silindri tagasitõmbamine 
      A     "S2" 
      FP    M      0.1 
      R     "Y1" 
Network 3: Roheline LED 
      A     "B1" 
      =     "H1" 
Network 4: Punane LED 
      A     "B2" 
      =     "H2"
                    

LAD (kontaktskeem)	FBD (loogikaskeem)
Network 1: Silindri väljalükkamine	Network 1: Silindri väljalükkamine
Network 2: Silindri tagasitõmbamine	Network 2: Silindri tagasitõmbamine
Network 3: Roheline LED	Network 3: Roheline LED
Network 4: Punane LED	Network 4: Punane LED