Samenvatting: Industriele automatiseringstechnieken

Samenvatting industriële automatiseringstechnieken
Hoofdstuk 1: Industriële automatiseringstechniek

1.1 Inleiding
De ontwikkeling van de techniek begon pas echt in de Industriële Revolutie. Hier
werden machines voor het eerst aangedreven door mechanische energie van een
stoommachine. Wanneer er door technische hulpmiddelen, routinematig handelingen
worden overgenomen, dan wordt er gesproken over mechanisering. De technische
hulpmiddelen worden besturingen genoemd. Als de mechanisering wordt uitgebreid
en machines naast zelfwerkend ook zelf controlerend werkt dan spreken we van
automatisering.

1.2 Digitale en analoge automatisering
Commando’s die door een besturingseenheid worden gegeven of signalen die
worden ontvangen, kunnen we verdelen in 2 soorten:

 Digitale technieken
o Dit is een systeem waarbij een commando of signaal 2 waarden kan
bezitten. Een 0 of een 1. De digitale technieken worden vaak toegepast
in:
 Elektronische besturingen
 Elektrische besturingen
 Pneumatische besturingen
 Programmeerbare besturingen
 Analoge technieken
o Hier worden alle waarden gebruikt tussen hoog en laag. Het wordt
verder toegepast in de besturingssfeer.

1.3 Uitvoerorganen
De aan een machine toegevoerde energie zal door aandrijftechnieken worden
omgezet in bewegingen, krachten of combinaties daarvan. De techniek kan op
verschillende manieren werken:

 Cilinders
 Motoren
 Magneten
 Verwarmingselementen

Deze aandrijvers en energieomzetters worden uitvoerorganen genoemd. De
aandrijftechnieken die veel in automatiseringen worden toegepast zijn:

 Hydraulische aandrijftechnieken
 Pneumatische aandrijftechnieken
 Elektrische aandrijftechnieken

,1.3.1 Hydraulische uitvoerorganen
Hier wordt energie toegevoerd in de vorm van stroming en druk in vloeistof.
Hydraulische motoren zorgen voor ronddraaiende bewegingen. Hiernaast heb je ook
hydraulische cilinders. Daarvan heb je 3 verschillende soorten:

 Enkelwerkende cilinder
 Dubbelwerkende cilinder
 Differentiaalcilinder

1.3.2 Pneumatische uitvoerorganen
Pneumatische uitvoerorganen worden veel toegepast om bepaalde bewegingen tot
stand te brengen. Met pneumatiek kunnen hoge snelheden en toerentallen bereikt
worden, echter voor grote krachten en vermogens is pneumatiek minder geschikt en
kunnen we beter hydrauliek gebruiken. Een bijzondere vorm van pneumatiek is het
gebruik van vacuümtechniek. Hier staat de lucht niet onder overdruk, maar in het
systeem onderdruk. Voor het uitvoeren van een rechtlijnige beweging kunnen we bij
de pneumatiek kiezen uit een aantal typen luchtcilinders:

 Enkelwerkend
o Deze wordt gebruikt wanneer alleen een kracht tijdens de uitgaande
slag wordt gevraagd.
 Dubbelwerkend
o Hier wordt lucht toegevoerd aan de dekselzijde voor de uitgaande slag
en aan de stangzijde voor de ingaande slag.

Buffering van cilinders
Buffering wordt vaak toegepast om te voorkomen dat bij grote uit en inloopsnelheden
de zuiger met grote kracht tegen het bodemdeksel of het lagerdeksel slaat. Er zijn
driesoorten:

 Vaste buffering
 Instelbare buffering
 Zelfinstellende buffering

Snelheidsregeling van pneumatische cilinders
Om de snelheid waarmee een pneumatische cilinder uit- en inloop te kunnen
regelen, worden in de aangesloten luchtleidingen snelheidsregelventielen
aangebracht. Deze worden zodanig gemonteerd dat de lucht naar de cilinder
ongesmoord de cilinder kan binnenstormen. Op deze wijze zal er altijd lucht van de
volle druk naar de cilinder stromen en een slipstick-effect voorkomen. Dit ontstaat
normaal als lucht via een restrictie toegevoerd wordt en is het horend bewegen van
de zuiger ten gevolge van het telkens opbouwen van luchtdruk om de zuiger over de
wrijving heen te drukken.

,1.3.3 Elektrische aandrijftechniek
Dit wordt onderkent in:

 Elektromotoren
 Magneten
 Verwarmingselementen

De meest toegepaste elektromotoren in automatisering zijn:

 Draaistroommotoren
o Hier zijn 2 types
 Synchrone
 Asynchrone/inductiemotor
 Gelijkstroommotoren
o De werking hiervan is gebaseerd op het principe dat bij een
stroomvoerende de draad in het magnetische veld op de draad een
kracht ontstaat loodrecht op de stroomrichting. Onderdelen van deze
motor:
 De stator
 Het magnetisch veld van de stator
 De ankerwikkeling
 De collector/commutator
 De koolborstels
 Servomotoren
o Onder servomotoren verstaan we stuurmotoren die gebruikt worden in
de stuur- of servotechniek. Met een servomotor is het mogelijk om na
een commando een rotor een bepaalde hoekverdraaiing te laten maken
of een gestuurd onderdeel over een bepaalde afstand te verplaatsen.
 Stappenmotoren
o Behoort bij de groep van permanent bekrachtigde
wisselstroommotoren. Met een stapmotor kan bijv. een schroefspindel
aangedreven worden.

Magneten
Deze worden vaak toegepast voor het besturen van kleppen en schuiven. Verder
wordt magnetisme toegepast bij de scheiding van afval en magnetiseerbare metalen
en om metalen te verplaatsen met een kraan.

1.4 Hoofdschakelelementen
Een uitvoerorgaan moet worden aangesloten op een energiestroom van hoog
niveau.

1.4.1 Hoofdschakelelementen van de hydrauliek
Voor het bedienen hiervan, wordt gebruik gemaakt van stuurschuiven/ventielen.

, 1.4.2 Hoofdschakelelementen in de pneumatiek

Ventielen
Op dezelfde manier als bij hydrauliek worden bij de pneumatiek de uitvoerorganen
van lucht voorzien. Er zijn wel 2 verschillen: lucht is samendrukbaar en de luchtdruk
is veel lager dan de vloeistofdruk bij hydrauliek. Daarom wordt er bij de pneumatiek
gebruikgemaakt van het 5/2-ventiel voor het toevoeren van lucht aan een
dubbelwerkende cilinder.

Ventieleilanden
In oudere vormen van de automatiseringstechniek waren de hoofdschakelventielen
vaak niet gestructureerd geplaatst. Ter verbetering worden ze gemonteerd op
basisplaten en ventieleilanden.

Codering
Om de ventielen op de juiste wijze te kunnen aansluiten, worden door het
bedrijfsleven 2 montagecodes toegepast. De cijfercode is genormaliseerd in ISO
5599.

Proportionele pneumatische ventielen
Naast hoofdschakelelementen die een pneumatische cilinder geheel laten uit- en
inlopen zijn ook hoofdschakelelementen beschikbaar die een cilinder in een
bepaalde stand kunnen stilzetten en houden. Deze worden aangeduide als
proportionele ventielen.

1.4.3 Elektrische hoofdschakelelementen
Het meest toepasbare elektrische hoofdschakelelement is het elektrische relais. Een
relais bestaat uit een spel waarmee een aantal contacten bediend wordt.


Hoofdstuk 2: Signalen, signaalgevers en sensoren

2.1 Inleiding
Bij geautomatiseerde productie systemen geeft een besturing commando’s aan
hoofdschakelelementen, die de commando’s omzetten in een bepaalde
energiestroom naar een uitvoerorgaan. Deze uitvoerorganen worden ook wel
actuatoren genoemd. Er is een verschil met informatiegebruik tussen automatisering
en mechanisatie. Bij automatisering wordt online informatie toegevoegd aan de
besturing.