Podręcznik

W poprzednich trzech modułach wprowadzono Czytelnika w zagadnienia budowy aktorów pneumatycznych oraz hydraulicznych, które zastąpiły czynnik ludzki w dostarczaniu użytecznej siły lub momentu napędowego, niezbędnych wielkości fizycznych w sterowaniu procesami produkcyjnymi lub procesami technologicznymi. 
Już wiemy, że aktor pneumatyczny jest dostarczycielem wielokrotnie lub nawet wielosetkrotnie mniejszych sił oraz momentów napędowych, niż aktor hydrauliczny, przy czym ten drugi w wielu przypadkach przyczynił się również i do tego, że sterowane nim urządzenia mogły zacząć pracować tylko dlatego, że są nim właśnie sterowane. Przykładem może być tutaj napęd trzpienia (dużego) zaworu kulowego z rysunku 79, który wydaje się, że nie mógłby być tej wielkości, gdyby nie wykorzystanie aktora hydraulicznego. Po prostu, siła rąk ludzkich mogłaby być niewystarczająca, aby móc przemieszczać trzpień tego zaworu i tym samym regulować przepływ czynnika pod wysokim ciśnieniem.   
Autor ma nadzieję, iż pomimo użycia w tekście dla celów wyjaśnień tylko kilku przykładów konstrukcji aktorów pneumatycznych oraz hydraulicznych stało się dla Czytelnika zrozumiałe, że każdy aktor bez względu na rodzaj medium roboczego dla którego jest zaprojektowany jest tak naprawdę zespołem funkcjonalnym. Składa się zatem z odpowiednio dobranego nastawnika, którym już wiemy jest zazwyczaj odpowiedni rozdzielacz sprężonego medium oraz składa się z odpowiednio dobranego przetwornika energii tego medium na siłę lub moment użyteczny, którym też już wiemy jest zazwyczaj siłownik liniowy, siłownik membranowy, siłownik miechowy lub silnik na sprężone medium. Wiemy już także, że konstrukcja określonego aktora jako końcowego zespołu wykonawczego może być wielostopniowa. W takim zespole mniejszy aktor (czyli o mniejszej sile lub momencie napędowym na tłoczysku lub wale) pierwszego stopnia steruje nastawnikiem drugiego stopnia przetwornika w efekcie czego końcowa siła lub moment osiągany jest dopiero na tłoczysku lub wale napędowym siłownika lub silnika ostatniego stopnia dużego aktora pneumatycznego lub hydraulicznego.  
Należy zaznaczyć, że wyżej wzmiankowana konstrukcja aktorów jako zespołów, złożonych przynajmniej z dwóch elementów pneumatycznych lub hydraulicznych wynika po prostu z wykorzystania w nich praw fizyki: aby można było czerpać korzyść z siły lub momentu dostępnego na tłoczysku lub obracanym wale przetwornika energii do ich cylindrów lub komór należy dostarczyć sprężone medium, czyli go odpowiednio rozdzielić (stąd pojęcie rozdzielacza jako nastawnika). Przy czym (jak już wspomniano), ponieważ zadaniem opracowanych aktorów było stopniowe wypieranie czynnika ludzkiego, jako dostarczyciela sił i momentów do realizacji procesów produkcyjnych (również i wypieranie człowieka jako kontrolera swoich czynności oraz ich wpływu na realizowany proces produkcyjny), to należało zaproponować, aby sterowanie aktorami i ich kontrola działania były realizowane tylko przez sygnały pochodzące z układu sterowania procesem produkcyjnym. Założono, że człowiek jako operator procesu miałby co najwyżej zainicjować pracę układu sterowania (już cyfrowego opartego na odpowiedniej mocy obliczeniowej mikroprocesorze) za pomocą odpowiednich czynności fizycznych, które nie wymagały od niego dużej siły lub momentu. Czyniłby to on np. za pomocą wirtualnych komend, realizowanych przy użyciu odpowiedniego środowiska komputerowego typu SCADA (ang. Supervisory Control And Data Acquisition). W praktyce zazwyczaj czynności te oznaczają (oprócz włączenia samego układu sterowania procesem) pobudzenie fizyczne przycisku sterującego na panelu sterującym, naciśnięcie odpowiedniego klawisza na klawiaturze komputerowej lub wybranie myszą komputerową odpowiedniego działania na wirtualnym pulpicie sterującym, opracowanym dla konkretnego procesu produkcyjnego. Taki układ sterowania procesem pokazano schematycznie na rysunku 82.

Rysunek 82: Aktor hydrauliczny w „komplecie” ze sterownikiem PLC oraz wirtualnym pulpitem

Analizując rysunek 82 można dostrzec, że aktor (hydrauliczny) złożony jest z nastawnika - zasuwy elektrycznie sterowanej przez odpowiedni mechanizm obrotowy oraz złożony jest z przetwornika energii, czyli odpowiedniej turbiny, zamontowanej w rurociągu. Sygnał elektryczny dla nastawnika pobierany jest z modułu wyjść sterownika PLC, zaś położenie zasuwy kontroluje odpowiedni czujnik, który wysyła sygnał elektryczny do modułu wejść sterownika PLC. Na rysunku 82 ten fragment większej całości uruchamiany jest oraz obserwowany z wirtualnego pulpitu, którym jest tzw. mapa synoptyczna oprogramowania typu SCADA.   
Rysunek 82 pokazuje, że aby można było w ogóle mówić o parametrach technicznych dowolnego aktora we współcześnie realizowanych procesach produkcyjnych czy technologicznych musimy brać pod uwagę nie tylko jego sposób sterowania, co mogłoby być zrealizowane w stosunkowo prostym układzie sterowania, ale przede wszystkim musimy brać pod uwagę jakość pracy aktora, czyli jego kontroli działania, a to już jest tylko możliwe przy udziale cyfrowego układu sterowania, do którego pamięci wbudowano odpowiedni program sterujący. 
Biorąc powyższe pod uwagę autor proponując Czytelnikowi do analizy wybrane przykłady działań w procesach produkcyjnych pokazał sterowanie aktorami w prostych aplikacjach robiąc to łącznie z dedykowanymi dla tychże układami sterowania. Dla właściwej zrozumiałości prezentowanego materiału autor „podparł” się rodzajem rysunków (schematów) wyjaśniających, które są połączeniem znanych już Czytelnikowi układów zasilających aktory w medium robocze ze schematami elektrycznymi, które pokazują rozpływ sygnałów między urządzeniem sterującym a użytymi aktorami oraz odpowiednimi czujnikami, które kontrolują ich działanie. Zatem rysunki (schematy), o których mowa składają się z części pneumatycznej lub hydraulicznej oraz z części elektrycznej. Czytelnik zapewne będzie w stanie odróżnić te części od siebie. Jest rzeczą zrozumiałą, że każdy przykład wykorzystania danego aktora poprzedzony jest słownym opisem działania fragmentu dyskutowanego procesu produkcyjnego oraz rysunkiem poglądowym, który wyjaśnia zasadność użycia aktora w określonym sterowaniu. 
Ponieważ, jak już wspomniano wcześniej współczesne rodzaje sterowań w procesach produkcyjnych narzucają wręcz wykorzystanie urządzeń cyfrowych (czytaj: sterowników PLC) jako głównych urządzeń układów sterowania, to autorowi wydało się wskazane, aby jako urządzenie sterujące wykorzystać tutaj sterownik PLC wraz z jego całą „infrastrukturą”, czyli do każdego omawianego przykładu zaproponować również i program sterujący, poprzedzony utworzonym wcześniej algorytmem sterowania SFC. Autor nadmieni, że zaprezentowany układ każdego omawianego w module czwartym przykładu aplikacji aktorów pneumatycznych oraz hydraulicznych może być porównany do dokumentacji projektowej wybranego procesu produkcyjnego.