Kaip veikia proporcingi srauto reguliavimo vožtuvai belazdžių cilindrų sistemose?

SLP serijos 22 kelių elektromagnetiniai vožtuvai (normaliai uždaryti ir atviri) — SLP serijos 22 kelių elektromagnetiniai vožtuvai (normaliai uždaryti ir atidaryti)

Inžinieriai susiduria su trūkčiojančiais judesiais ir prastu greičio valdymu, taikydami pneumatinius cilindrus be lazdelių. Tradiciniai įjungimo ir išjungimo vožtuvai sukelia staigius paleidimus ir stabdymus, kurie sugadina įrangą ir sumažina tikslumą.

Proporciniai srauto reguliavimo vožtuvai veikia nuolat reguliuodami oro srautą pagal elektrinius įvesties signalus, todėl užtikrina sklandų greičio reguliavimą ir tikslų padėties nustatymą cilindruose be lazdelių.

Praėjusį mėnesį padėjau techninės priežiūros inžinieriui Marcusui iš Vokietijos, kurio pakavimo linija nuolat gedo dėl to, kad jo cilindrai be lazdelių judėjo per daug agresyviai naudojant standartinius elektromagnetinius vožtuvus.

Turinys

Kas yra proporcingi srauto reguliavimo vožtuvai?
Kaip šie vožtuvai reguliuoja oro srautą belaidėse sistemose?
Kokios sudedamosios dalys lemia proporcinių vožtuvų veikimą?
Kodėl verta rinktis proporcinį valdymą cilindrams be strypų?

Kas yra proporcingi srauto reguliavimo vožtuvai?

Proporciniai srauto reguliavimo vožtuvai yra didelė pažanga, palyginti su paprastais įjungimo ir išjungimo pneumatiniais valdikliais. Šie sudėtingi prietaisai užpildo atotrūkį tarp paprastų elektromagnetinių vožtuvų ir brangių servo sistemų.

Proporciniai srauto reguliavimo vožtuvai yra elektroniniai pneumatiniai įtaisai, kurie pagal analoginius įvesties signalus nuo 0% iki 100% tolygiai keičia oro srautą, pvz. 4-20 mA¹ arba 0-10V.

Detalus proporcinio vožtuvo skerspjūvis, kuriame pavaizduotos jo vidinės sudedamosios dalys ir oro srauto kelias, vaizduojantis, kaip prietaisas elektroniniu būdu valdo srautą. — Proporcinio vožtuvo skerspjūvio schema

Pagrindinis veikimo principas

Proporciniai vožtuvai gauna elektrinius signalus iš PLC² arba valdymo sistema. Vožtuvas šiuos signalus paverčia tiksliais mechaniniais judesiais. Taip sukuriami kintamo srauto apribojimai, kuriais valdomas oro judėjimo greitis.

Signalų tipai ir diapazonai

Signalo tipas	Diapazonas	Bendras naudojimas	Tikslumas
Dabartinis	4-20 mA	Pramoninis standartas	±1%
Įtampa	0-10V	Paprastos programos	±2%
Įtampa	0-5V	Senosios sistemos	±2%
Skaitmeninis	PWM/Fieldbus	Išplėstinis valdymas	±0,5%

Vožtuvo reakcijos charakteristikos

Dauguma proporcinių vožtuvų pasižymi tiesinėmis atsako kreivėmis. 50% įvesties signalas sukuria 50% maksimalų srautą. Kai kuriuose vožtuvuose pateikiamos specialios kreivės, pritaikytos konkrečioms reikmėms.

Atsakymo laikas paprastai svyruoja nuo 10 iki 100 milisekundžių. Tokia sparta leidžia atlikti koregavimus realiuoju laiku cilindro veikimo metu.

Belaidžių strypų sistemų taikymas

Naudoju proporcingus srauto reguliavimo vožtuvus keliose bepiločių cilindrų programose:

Greičio kontrolė atliekant ilgus smūgius
Lengvojo paleidimo / sustabdymo operacijos
Kelių greičių pozicionavimo sekos
Nuo apkrovos priklausantis greičio reguliavimas
Energiją taupantis veikimas

Kaip šie vožtuvai reguliuoja oro srautą belaidėse sistemose?

Norint valdyti oro srautą cilindruose be lazdelių, reikia tiksliai valdyti tiekiamą ir ištraukiamą orą. Proporciniai vožtuvai tai pasiekia naudodami kintamąją angą ir elektronines grįžtamojo ryšio sistemas.

Proporciniai vožtuvai valdo cilindrų be lazdelių greitį, reguliuodami tiekiamo oro slėgį ir išmetamųjų dujų srautą, taip sukurdami tolygų greitėjimo ir lėtėjimo profilį.

Tiekiamo oro kontrolės metodai

Matuoklio įjungimo valdymas

Tiekiamo oro droseliu valdomas cilindro ištraukimo greitis. Ventilis riboja tiekiamo oro srautą pagal greičio komandos signalą.

Privalumai:

Paprastas montavimas
Ekonomiškas sprendimas
Gerai tinka pastoviems kroviniams
Lengvas trikčių šalinimas

Matuoklio išjungimo kontrolė

Išleidžiamojo oro droseliavimas užtikrina didesnį greičio stabilumą. Ventilis kontroliuoja oro išėjimą iš cilindro ištraukimo metu.

Privalumai:

Stabilesnis greitis
Geresnis krovinių tvarkymas
Sklandesnis veikimas
Mažesnis oro suvartojimas

Slėgio reguliavimo metodai

Metodas	Kontrolės taškas	Greičio stabilumas	Energijos vartojimo efektyvumas	Išlaidos
Tiekimo ribojimas	Įėjimas	Geras	Vidutinio sunkumo	Žemas
Išmetamųjų dujų droselio reguliavimas	Išėjimas	Puikus	Geras	Žemas
Slėgio reguliavimas	Tiekimo slėgis	Puikus	Puikus	Aukštas
Dvikryptis	Abiem kryptimis	Aukščiausios kokybės	Aukščiausios kokybės	Aukštas

Elektroninio valdymo integracija

Šiuolaikiniai proporciniai vožtuvai tiesiogiai integruojami su PLC sistemomis. Valdymo programa siunčia analoginius signalus, atitinkančius pageidaujamus greičius.

Bendrieji integravimo metodai:

Analoginės išvesties moduliai (4-20 mA)
Įtampos išvesties kortelės (0-10 V)
Lauko magistralė³ ryšys (DeviceNet, Profibus)
Ethernet protokolai (EtherNet/IP)

Srauto apskaičiavimas ir dydžio nustatymas

Tinkamai parinkus vožtuvo dydį, užtikrinamas pakankamas srauto pajėgumas jūsų cilindro be strypelių naudojimui. Reikiamą srautą apskaičiuoju pagal cilindro angą, eigos ilgį ir pageidaujamą ciklo trukmę.

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

Q = srauto greitis (L/min)
A = cilindro plotas (cm²)
L = eigos ilgis (cm)
t = laikas (sekundės)

Kokios sudedamosios dalys lemia proporcinių vožtuvų veikimą?

Proporcinio srauto reguliavimo vožtuvuose yra sudėtingų elektroninių ir mechaninių komponentų, kurie veikia kartu, kad užtikrintų tikslų oro srauto valdymą.

Pagrindinės sudedamosios dalys yra proporciniai solenoidai, elektroninės valdymo grandinės, padėties grįžtamojo ryšio jutikliai ir preciziškai apdirbti srauto valdymo elementai, kurie užtikrina tikslią srauto moduliaciją.

Proporcinio vožtuvo išardyta schema, kurioje išskaidyti pagrindiniai atskiri komponentai, pvz., elektromagnetas, valdymo grandinė ir jutiklis, leidžiantys tiksliai valdyti srautą. — Proporcinio vožtuvo komponentų suskirstymas

Elektroninės valdymo sistemos

Mikroprocesorinis valdymas

Šiuolaikiniuose vožtuvuose signalams apdoroti naudojami įmontuoti mikroprocesoriai. Šios mikroschemos apdoroja įvesties kondicionavimą, linearizavimą ir išvesties valdymą.

Pagrindinės funkcijos:

Signalo stiprinimas ir filtravimas
Netiesiškumo kompensavimas
Temperatūros dreifo korekcija
Diagnostinis stebėjimas

Maitinimo elektronika

Didelės srovės draiverių grandinės mažos galios valdymo signalus paverčia pavaros varančiosiomis srovėmis. Šios grandinės užtikrina tikslų srovės valdymą, kad vožtuvo padėtis būtų nuosekli.

Mechaninių pavarų sistemos

Proporciniai solenoidai

Šios pavaros elektros srovę paverčia mechanine jėga. Skirtingai nuo standartinių solenoidų, kurie yra arba įjungti, arba išjungti, proporciniai solenoidai suteikia kintamą išėjimo jėgą.

Specifikacijos:

Jėgos diapazonas: 10-200N tipinis jėgos diapazonas
Reakcijos laikas: 10-50 ms
Rezoliucija: 0,1% visos skalės
Histerezė⁴: <2% tipinis

Servo variklio pavaros

Didelio tikslumo programose naudojami servo varikliai su reduktoriais. Jie užtikrina didesnį tikslumą, bet lėtesnį atsaką.

Srauto valdymo elementai

Kintamos tūtos konstrukcijos

Dizaino tipas	Kontrolės metodas	Srauto diapazonas	Tikslumas	Paraiškos
Adatinis vožtuvas	Linijinis padėties nustatymas	0-100%	Aukštas	Bendroji paskirtis
Kamuolio segmentas	Sukamasis judesys	10-100%	Vidutinis	Didelis srautas
Drugelio formos diskas	Sukamasis judesys	5-95%	Vidutinis	Didelė anga
Spiralinis vožtuvas	Linijinis slydimas	0-100%	Aukštas	Servo taikymai

Pozicijos grįžtamojo ryšio sistemos

Uždarojo kontūro vožtuvuose naudojami padėties jutikliai, kuriais tikrinamas tikrasis vožtuvo atidarymas. Įprasti jutiklių tipai:

LVDT (linijinis kintamasis diferencialinis transformatorius)⁵
Salės efekto jutikliai
Potenciometrai
Optiniai koderiai

Korpuso ir jungčių ypatybės

Vožtuvų korpusai paprastai yra aliuminio arba žalvario konstrukcijos. Galimos šios jungčių parinktys:

Įstumiamos pneumatinės jungtys
NPT srieginės angos
Kolektorių montavimo sąsajos
DIN bėgio montavimo laikikliai

Aplinkos apsaugos laipsniai yra nuo IP54 iki IP67, priklausomai nuo taikomųjų reikalavimų.

Kodėl verta rinktis proporcinį valdymą cilindrams be strypų?

Proporcinis srauto valdymas, palyginti su tradiciniais įjungimo/išjungimo vožtuvais, turi didelių privalumų, įskaitant didesnį tikslumą, mažesnį nusidėvėjimą ir geresnį sistemos veikimą.

Proporcinis valdymas užtikrina tolygų judėjimo profilį, tikslų greičio valdymą, energijos taupymą ir ilgesnį įrangos tarnavimo laiką, palyginti su standartiniais pneumatiniais vožtuvais.

Veiklos privalumai

Judesio kokybės patobulinimai

Proporcinis valdymas pašalina trūkčiojantį judėjimą, kuris būdingas įjungimo ir išjungimo vožtuvams. Jūsų cilindrai be lazdelių užtikrina tolygų greitėjimo ir lėtėjimo profilį.

Neseniai dirbau su gamybos vadove Sarah iš JK, kurios surinkimo linijoje, perėjus prie proporcinio valdymo belazdėse cilindrų padėties nustatymo sistemose, gaminių kokybė pagerėjo 40%.

Greičio valdymo tikslumas

Kintamo greičio valdymas leidžia optimizuoti darbą esant skirtingoms apkrovos sąlygoms. Sunkūs kroviniai gali judėti lėčiau, o lengvi - greičiau, taip optimizuojant ciklo trukmę.

Ekonominiai privalumai

Energijos taupymas

Proporciniai vožtuvai sumažina suslėgto oro sąnaudas, nes pašalina slėgio šuolius ir srauto šuolius. Paprastai sutaupoma 15-30%, palyginti su įjungimo/išjungimo sistemomis.

Mažesnės techninės priežiūros išlaidos

Sklandus veikimas sumažina cilindrų sandariklių, kreipiančiųjų ir mechaninių komponentų nusidėvėjimą. Tai pailgina aptarnavimo intervalus ir sumažina išlaidas keičiamoms dalims.

Konkrečios taikomosios programos privalumai

Gamybos programos

Paraiška	Nauda	Tobulinimas
Surinkimo linijos	Nuoseklus pozicionavimas	±0,1 mm pakartojamumas
Pakuotė	Švelnus produkto tvarkymas	50% mažiau žalos
Medžiagų tvarkymas	Kintamas greitis	25% greitesni ciklai
Bandymų įranga	Tikslus valdymas	Geresnis testo tikslumas

Sistemos integracijos privalumai

Proporciniai vožtuvai lengvai integruojami į šiuolaikines valdymo sistemas. Jie priima standartinius pramoninius signalus ir užtikrina diagnostinį grįžtamąjį ryšį prognozuojamai techninei priežiūrai.

Atrankos aspektai

Rinkdamiesi proporcinį srauto valdymą bepiločiui cilindrui, atsižvelkite į:

Srauto reikalavimai: Apskaičiuokite maksimalų srauto poreikį
Reakcijos laikas: vožtuvo greičio suderinimas su taikymo poreikiais
Tikslumo reikalavimai: Nustatykite priimtiną nuokrypį
Aplinkos sąlygos: Temperatūra, drėgmė, užterštumas
Valdymo sąsaja: Signalų tipai ir ryšio protokolai

Sąnaudų ir naudos analizė

Nors iš pradžių proporciniai vožtuvai kainuoja brangiau nei paprasti elektromagnetiniai vožtuvai, jų teikiama nauda paprastai pateisina investicijas:

Mažesnis oro suvartojimas taupo eksploatavimo išlaidas
Mažiau techninės priežiūros, mažiau prastovų
Geresnė produktų kokybė didina pajamas
Dėl ilgesnio įrangos eksploatavimo laiko atidedamos keitimo išlaidos.

Išvada

Proporciniai srauto reguliavimo vožtuvai veikia elektros signalus paversdami tiksliu oro srauto reguliavimu ir užtikrindami sklandų veikimą bei geresnį našumą bepiločių cilindrų sistemose.

DUK apie proporcingus srauto valdymo vožtuvus

Kaip veikia proporcingi srauto reguliavimo vožtuvai?

Proporciniai srauto reguliavimo vožtuvai veikia elektrinius įvesties signalus (4-20 mA arba 0-10 V) paversdami kintamu mechaniniu vidinių srauto reguliavimo elementų padėties nustatymu, taip sukurdami nuolat reguliuojamą oro srauto greitį tiksliam greičio reguliavimui pneumatinėse sistemose.

Kuo skiriasi proporciniai ir standartiniai elektromagnetiniai vožtuvai?

Standartiniai elektromagnetiniai vožtuvai yra visiškai atidaryti arba uždaryti, o proporciniai vožtuvai užtikrina begalinį padėties nustatymą tarp 0-100% atidarymo. Tai leidžia sklandžiai valdyti greitį, o ne staigiai įjungti/išjungti cilindruose be lazdelių.

Ar proporciniai vožtuvai gali veikti su esamomis PLC sistemomis?

Taip, proporciniai srauto valdymo vožtuvai priima standartinius pramoninius analoginius signalus, pvz., 4-20 mA ir 0-10 V, kuriuos teikia dauguma PLC. Daugelis vožtuvų taip pat palaiko skaitmeninius lauko magistralės ryšio protokolus, kad būtų galima atlikti pažangią integraciją.

Kiek oro sutaupo proporciniai vožtuvai, palyginti su įjungimo/išjungimo vožtuvais?

Proporciniai srauto reguliavimo vožtuvai paprastai sumažina suslėgto oro sąnaudas 15-30%, palyginti su standartinėmis įjungimo/išjungimo sistemomis, nes pašalina slėgio šuolius ir optimizuoja srautą pagal faktinius naudojimo reikalavimus.

Kokios techninės priežiūros reikia proporciniams srauto reguliavimo vožtuvams?

Proporcinius vožtuvus reikia periodiškai tikrinti kalibruojant, tikrinti elektros jungtis ir keisti oro filtrą. Dauguma vožtuvų turi diagnostinius išėjimus, kurie rodo, kada reikia atlikti techninę priežiūrą, todėl galima sudaryti prognozuojamos techninės priežiūros grafiką.

Supraskite 4-20 mA analoginės srovės kilpos - patikimo pramoninių prietaisų standarto - veikimo principus. ↩
Sužinokite apie programuojamų loginių valdiklių (PLC) pagrindus ir jų vaidmenį pramonės automatizacijoje. ↩
Susipažinkite su "Fieldbus" technologijos koncepcija ir tuo, kaip ši technologija suteikia galimybę pramoniniuose tinkluose vykdyti paskirstytąjį valdymą realiuoju laiku. ↩
Apžvelgti histerezės apibrėžtį ir jos, kaip matavimo ir valdymo sistemų paklaidos šaltinio, reikšmę. ↩
Žr. techninį vadovą apie linijinių kintamųjų diferencialinių transformatorių (LVDT), skirtų tiksliam poslinkio jutikliui nustatyti, veikimo principą. ↩

Sveiki, esu Chuckas, vyresnysis ekspertas, turintis 15 metų patirtį pneumatikos pramonėje. Bendrovėje "Bepto Pneumatic" daugiausia dėmesio skiriu aukštos kokybės, mūsų klientams pritaikytų pneumatinių sprendimų teikimui. Mano kompetencija apima pramonės automatizavimą, pneumatinių sistemų projektavimą ir integravimą, taip pat pagrindinių komponentų taikymą ir optimizavimą. Jei turite klausimų arba norėtumėte aptarti savo projekto poreikius, nedvejodami kreipkitės į mane el. paštu chuck@bepto.com.