Kuidas töötavad proportsionaalse voolu reguleerimise ventiilid vardata silindrisüsteemides?

SLP seeria 22-tee magnetventiilid (normaalselt suletud avatud) — SLP seeria 22-tee magnetventiilid (normaalselt suletud-avatud)

Insenerid võitlevad oma vardata pneumosilindri rakendustes tõrksa liikumise ja halva kiiruse kontrolliga. Traditsioonilised sisse/välja ventiilid tekitavad järske käivitusi ja peatusi, mis kahjustavad seadmeid ja vähendavad täpsust.

Proportsionaalsed voolu reguleerimisventiilid töötavad elektriliste sisendsignaalide alusel pidevalt õhuvoolu kiirust reguleerides, tagades sujuvat kiiruse reguleerimist ja täpset positsioneerimist vardata silindri rakenduste jaoks.

Eelmisel kuul aitasin Marcust, hooldusinseneri Saksamaalt, kelle pakendiliinil esines pidevaid rikkeid, sest tema vardata silindrid liikusid standardsete magnetventiilidega liiga agressiivselt.

Sisukord

Mis on proportsionaalse voolu reguleerimisventiilid?
Kuidas need ventiilid reguleerivad õhuvoolu varraseta süsteemides?
Millised komponendid muudavad proportsionaalventiilid toimivaks?
Miks valida vardata silindrite jaoks proportsionaalne juhtimine?

Mis on proportsionaalse voolu reguleerimisventiilid?

Proportsionaalsed voolu reguleerimisventiilid kujutavad endast olulist edasiminekut võrreldes lihtsate sisse-välja pneumaatiliste juhtimisseadmetega. Need keerukad seadmed ületavad lõhe tavaliste magnetventiilide ja kallite servosüsteemide vahel.

Proportsionaalsed voolu reguleerimisventiilid on elektroonilised pneumaatilised seadmed, mis muudavad õhuvoolu pidevalt vahemikus 0% kuni 100% analoogsisendussignaalide alusel, näiteks 4-20mA¹ või 0-10V.

Proportsionaalse ventiili üksikasjalik läbilõige, mis illustreerib selle sisemisi komponente ja õhuvoolu teed, mis näitab, kuidas seade voolu elektrooniliselt reguleerib. — Proportsionaalse ventiili ristlõike skeem

Põhiline tööpõhimõte

Proportsionaalsed ventiilid saavad elektrilisi signaale oma PLC² või juhtimissüsteem. Klapp muudab need signaalid täpseteks mehaanilisteks liikumisteks. See loob muutuva voolu piirangud, mis reguleerivad õhu kiirust.

Signaali tüübid ja vahemikud

Signaali tüüp	Range	Üldine kasutamine	Täpsus
Praegune	4-20mA	Tööstuslik standard	±1%
Pinge	0-10V	Lihtsad rakendused	±2%
Pinge	0-5V	Vanad süsteemid	±2%
Digitaalne	PWM/Fieldbus	Täiustatud kontroll	±0,5%

Klapi reaktsiooni omadused

Enamik proportsionaalventiilidest pakub lineaarseid reageerimiskõveraid. 50% sisendsignaal annab 50% maksimaalse vooluhulga. Mõned ventiilid pakuvad kohandatud kõveraid konkreetsete rakenduste jaoks.

Reaktsiooniaeg jääb tavaliselt vahemikku 10-100 millisekundit. See kiirus võimaldab silindri töö ajal reaalajas reguleerida.

Rakendused varraseta süsteemides

Ma kasutan proportsionaalseid voolu reguleerimisventile mitmetes vardata silindri rakendustes:

Kiiruse reguleerimine pikkade löökide ajal
Pehme käivitamine/peatamine
Mitmekiiruselised positsioneerimisjärjestused
Koormusest sõltuv kiiruse reguleerimine
Energiatõhus töö

Kuidas need ventiilid reguleerivad õhuvoolu varraseta süsteemides?

Õhuvoolu reguleerimine varraseta balloonides nõuab nii sisse- kui ka väljalaskeõhu täpset juhtimist. Proportsionaalsed ventiilid saavutavad selle muutuva ava reguleerimise ja elektrooniliste tagasisidesüsteemide abil.

Proportsionaalsed ventiilid reguleerivad vardata silindrite kiirust, moduleerides etteandeõhu rõhku ja heitgaasi vooluhulka, luues sujuvad kiirendus- ja aeglustusprofiilid.

Tarneõhu kontrollimise meetodid

Meter-In kontroll

Toitevoolu drosseliga reguleeritakse silindri pikendamise kiirust. Klapp piirab sissetulevat õhuvoolu teie kiiruse käsu signaali alusel.

Eelised:

Lihtne paigaldus
Kulutõhus lahendus
Hea järjepideva koormuse jaoks
Lihtne tõrkeotsing

Meter-Out kontroll

Väljalaskeõhu drosseldamine tagab parema kiiruse stabiilsuse. Klapp kontrollib silindrist väljuvat õhku tagasitõmbamise ajal.

Eelised:

Stabiilsemad kiirused
Parem koormuse käsitlemine
Sujuvam töö
Vähendatud õhutarbimine

Rõhu reguleerimise tehnika

Meetod	Kontrollpunkt	Kiiruse stabiilsus	Energiatõhusus	Kulud
Pakkumise drosseldamine	Sisselaskeava	Hea	Mõõdukas	Madal
Heitgaasi drosselus	Väljalaskeava	Suurepärane	Hea	Madal
Rõhu reguleerimine	Tarnerõhk	Suurepärane	Suurepärane	Kõrge
Kahesuunaline	Mõlemad suunad	Superior	Superior	Kõrge

Elektroonilise juhtimise integreerimine

Kaasaegsed proportsionaalventiilid on otse integreeritavad PLC-süsteemidega. Teie juhtimisprogramm saadab analoogsignaalid, mis vastavad soovitud kiirustele.

Ühised integratsioonimeetodid:

Analoogväljundmoodulid (4-20mA)
Pinge väljundkaardid (0-10V)
Välisbuss³ side (DeviceNet, Profibus)
Ethernet-põhised protokollid (EtherNet/IP)

Vooluhulga arvutamine ja dimensioneerimine

Ventiili õige mõõtmine tagab piisava vooluvõimsuse teie vardata balloonide rakenduses. Ma arvutan vajaliku vooluhulga, kasutades silindri läbimõõdu, löögi pikkust ja soovitud tsükli kestust.

Vooluvormel: Q = (A × L × 60) / (t × 1000)

Q = voolukiirus (L/min)
A = silindri pindala (cm²)
L = löögi pikkus (cm)
t = aeg (sekundites)

Millised komponendid muudavad proportsionaalventiilid toimivaks?

Proportsionaalsed voolu reguleerimisventiilid sisaldavad keerukaid elektroonilisi ja mehaanilisi komponente, mis töötavad koos, et tagada täpne õhuvoolu reguleerimine.

Põhikomponentide hulka kuuluvad proportsionaalsed solenoidid, elektroonilised juhtimisahelad, asukoha tagasisideandurid ja täpselt töödeldud voolujuhtimiselemendid, mis võimaldavad täpset voolu moduleerimist.

Proportsionaalse ventiili plahvatusvaate skeem, kus on näidatud põhilised üksikud komponendid, nagu solenoid, juhtimiskontuur ja andur, mis võimaldavad täpset voolu reguleerimist. — Proportsionaalse ventiili komponentide jaotus

Elektroonilised juhtimissüsteemid

Mikroprotsessorjuhtimine

Kaasaegsed ventiilid kasutavad signaalitöötluseks sisseehitatud mikroprotsessoreid. Need kiibid tegelevad sisendi konditsioneerimise, lineariseerimise ja väljundi juhtimisega.

Põhifunktsioonid:

Signaali võimendamine ja filtreerimine
Mitte-lineaarsuse kompenseerimine
Temperatuuri triivi korrigeerimine
Diagnostiline jälgimine

Võimsuselektroonika

Suure voolutugevusega juhtseadmete vooluahelad muudavad väikese võimsusega juhtsignaalid ajamite sõiduvooludeks. Need vooluahelad tagavad täpse voolujuhtimise, mis tagab klapi järjekindla positsioneerimise.

Mehaanilised ajamite süsteemid

Proportsionaalsed solenoidid

Need ajamid muudavad elektrivoolu mehaaniliseks jõuks. Erinevalt tavalistest solenoididest, mis on kas sisse või välja lülitatud, pakuvad proportsionaalsed solenoidid muutuvat jõudu.

Spetsifikatsioonid:

Jõuvahemik: 10-200N tüüpiline
Reaktsiooniaeg: 10-50ms
Resolutsioon: Täisskaala 0,1%
Hüsteerism⁴: <2% tüüpiline

Servomootori ajamid

Suure täpsusega rakendustes kasutatakse käiguvahetusega servomootoreid. Need tagavad parema täpsuse, kuid aeglasema reageerimisaja.

Voolukontrolli elemendid

Muutuva avausega konstruktsioonid

Disaini tüüp	Kontrollimeetod	Vooluhulk	Täpsus	Rakendused
Nõelklapp	Lineaarne positsioneerimine	0-100%	Kõrge	Üldine otstarve
Palli segmendi	Pöörlev liikumine	10-100%	Keskmine	Suur vooluhulk
Liblikas ketas	Pöörlev liikumine	5-95%	Keskmine	Suur avaus
Spool-klapp	Lineaarne libisemine	0-100%	Kõrge	Servo rakendused

Asendi tagasiside süsteemid

Suletud ventiilid kasutavad asendiandureid, et kontrollida ventiili tegelikku avanemist. Tavalised anduritüübid on järgmised:

LVDT (lineaarne muutuv diferentsiaalmuundur)⁵
Halliefektandurid
Potentsiomeetrid
Optilised kodeerijad

Korpus ja ühendusomadused

Klappide korpused on tavaliselt alumiiniumist või messingist. Ühendusvõimalused on järgmised:

Pneumaatilised survekinnitused
NPT keermestatud porte
Manifoldi paigaldusliidesed
DIN rööbastee kinnitusklambrid

Keskkonnakaitse klassid ulatuvad IP54-st kuni IP67-ni, sõltuvalt kasutusnõuetest.

Miks valida vardata silindrite jaoks proportsionaalne juhtimine?

Proportsionaalne voolujuhtimine pakub märkimisväärseid eeliseid võrreldes traditsiooniliste sisse-välja ventiilidega vardata silindri rakendustes, sealhulgas suuremat täpsust, väiksemat kulumist ja paremat süsteemi jõudlust.

Proportsionaalne juhtimine pakub sujuvat liikumisprofiili, täpset kiiruse reguleerimist, energiasäästu ja pikemat seadme kasutusiga võrreldes tavaliste pneumaatiliste ventiilidega.

Tulemuslikkuse eelised

Liikumise kvaliteedi parandamine

Proportsionaalne juhtimine välistab sisselülitus- ja väljalülitusventiilide puhul tavalise hüppelise liikumise. Teie vardata silindrid saavutavad sujuvad kiirendus- ja aeglustusprofiilid.

Töötasin hiljuti koos Sarah'ga, tootmisjuhiga Ühendkuningriigist, kelle koosteliinil paranes toote kvaliteet 40% võrra pärast seda, kui nad läksid oma vardata silindrite positsioneerimissüsteemides üle proportsionaalsele juhtimisele.

Kiiruse reguleerimise täpsus

Muutuva kiiruse reguleerimine võimaldab optimeerida erinevaid koormustingimusi. Rasked koormused võivad liikuda aeglasemalt, samas kui kerged koormused liiguvad kiiremini, optimeerides tsükli kestust.

Majanduslikud eelised

Energia kokkuhoid

Proportsionaalsed ventiilid vähendavad suruõhu tarbimist, kõrvaldades rõhu tõusud ja vooluhulga tõusud. Tüüpiline kokkuhoid on 15-30% võrreldes sisse-välja süsteemidega.

Vähendatud hoolduskulud

Sujuv töö vähendab silindrite tihendite, juhikute ja mehaaniliste komponentide kulumist. See pikendab hooldusintervalle ja vähendab varuosade kulusid.

Rakendusspetsiifilised eelised

Tootmisrakendused

Taotlus	Kasu	Parandamine
Kokkupanemisliinid	Järjepidev paigutus	±0,1 mm korratavus
Pakend	Õrn tootekäitlus	50% vähem kahju
Materjalide käitlemine	Reguleeritavad kiirused	25% kiiremad tsüklid
Katseseadmed	Täpne kontroll	Parem katse täpsus

Süsteemi integreerimise eelised

Proportsionaalsed ventiilid on hõlpsasti integreeritavad kaasaegsete juhtimissüsteemidega. Nad võtavad vastu standardseid tööstussignaale ja annavad diagnostilist tagasisidet ennetava hoolduse jaoks.

Valikuga seotud kaalutlused

Proportsionaalse vooluhulga reguleerimise valimisel vardata silindri rakendusse arvestage:

Voolunõuded: Arvutage maksimaalne vooluhulk
Reageerimisaeg: Klapi kiiruse sobitamine rakenduse vajadustega
Täpsusnõuded: Määrata vastuvõetav tolerants
Keskkonnatingimused: Temperatuur, niiskus, saastumine
Juhtimisliides: Signaaltüübid ja sideprotokollid

Tasuvusanalüüs

Kuigi proportsionaalsed ventiilid maksavad algselt rohkem kui lihtsad magnetventiilid, õigustab kasu tavaliselt investeeringut:

Vähenenud õhutarbimine säästab tegevuskulusid
Vähem hooldustöid vähendab seisakuid
Parem tootekvaliteet suurendab tulu
Seadmete pikem kasutusiga lükkab edasi asenduskulusid

Kokkuvõte

Proportsionaalsed voolu reguleerimisventiilid töötavad elektriliste signaalide muundamise teel täpseks õhuvoolu reguleerimiseks, tagades sujuvat tööd ja täiustatud jõudlust vardata silindrisüsteemides.

Korduma kippuvad küsimused proportsionaalse voolu reguleerimisventiilide kohta

Kuidas töötavad proportsionaalsed voolu reguleerimisventiilid?

Proportsionaalsed voolu reguleerimisventiilid töötavad, muundades elektrilised sisendsignaalid (4-20mA või 0-10V) sisemiste voolu reguleerimiselementide muutuvaks mehaaniliseks positsioneerimiseks, luues pidevalt reguleeritava õhuvoolu kiiruse täpseks reguleerimiseks pneumaatilistes süsteemides.

Mis vahe on proportsionaalse ja tavalise magnetventiili vahel?

Standardsed magnetventiilid on kas täielikult avatud või suletud, samas kui proportsionaalventiilid võimaldavad lõpmatut positsioneerimist vahemikus 0-100% avatud. See võimaldab sujuvat kiiruse reguleerimist järsu sisse-välja lülitamise asemel vardata silindrirakendustes.

Kas proportsionaalsed ventiilid võivad töötada olemasolevate PLC-süsteemidega?

Jah, proportsionaalse voolu reguleerimise ventiilid aktsepteerivad standardseid tööstuslikke analoogsignaale, nagu 4-20mA ja 0-10V, mida enamik PLCsid pakub. Paljud ventiilid toetavad ka digitaalseid välibussi kommunikatsiooniprotokolle täiustatud integreerimiseks.

Kui palju õhku säästavad proportsionaalsed ventiilid võrreldes sisse/välja ventiilidega?

Proportsionaalsed voolu reguleerimisventiilid vähendavad tavaliselt suruõhu tarbimist 15-30% võrra võrreldes tavaliste sisse-välja süsteemidega, kõrvaldades rõhu piigid ja optimeerides vooluhulga tegelikele rakendusnõuetele.

Millist hooldust vajavad proportsionaalse voolu reguleerimisventiilid?

Proportsionaalsed ventiilid vajavad perioodilist kalibreerimise kontrollimist, elektriühenduste kontrollimist ja õhufiltri vahetamist. Enamik ventiile pakub diagnostilisi väljundeid, mis näitavad, millal on vaja hooldustöid teha, mis võimaldab prognoosivat hoolduse planeerimist.

Mõista 4-20mA analoogvoolusilmuse põhimõtteid, mis on tööstusliku mõõteriistade kindel standard. ↩
Tutvuge programmeeritavate loogikakontrollerite (PLC) põhialustega ja nende rolliga tööstusautomaatikas. ↩
Tutvuge Fieldbus'i tehnoloogia kontseptsiooniga ja sellega, kuidas see võimaldab reaalajas hajutatud juhtimist tööstusvõrkudes. ↩
Vaadake üle hüsteerismi määratlus ja selle tähtsus mõõte- ja kontrollisüsteemide veaallikana. ↩
Vaata tehnilist juhendit lineaarsete muutuvate diferentsiaalmuundurite (LVDT) tööpõhimõtte kohta täpseks nihke mõõtmiseks. ↩

Tere, ma olen Chuck, vanemekspert, kellel on 15-aastane kogemus pneumaatikatööstuses. Bepto Pneumaticus keskendun kvaliteetsete ja kohandatud pneumaatiliste lahenduste pakkumisele meie klientidele. Minu teadmised hõlmavad tööstusautomaatikat, pneumaatikasüsteemide projekteerimist ja integreerimist, samuti võtmekomponentide rakendamist ja optimeerimist. Kui teil on küsimusi või soovite arutada oma projekti vajadusi, võtke minuga ühendust aadressil chuck@bepto.com.