Aby stroje udržely maximální funkčnost a ziskovost, musí poskytovat vyšší efektivitu a flexibilitu společně se sníženou spotřebou energie a menšími negativními vlivy, které po sobě zanechávají. V použití s proměnným tlakem nebo průtokem umožňuje technologie proporcionálního řízení konstruktérům splnit tyto požadavky nákladově efektivním způsobem. V pouhých pěti krocích mohou konstruktéři strojů a integrátoři maximálně využít této technologie pro zvýšení produktivity a dostupnosti svých řešení.
Technologie proporcionálního řízení je ideální tam, kde je vyžadován přesný výkon při použití s proměnným tlakem nebo průtokem, jako je napínání pásu/válce, laserové/plasmové řezání, testování těsnosti, nástřik kapalinami nebo potahování, bodové svařování, vyfukování PET, vyvažování pneumatik a napínání, jakož i v případě analytických a lékařských přístrojů. Proporcionální ventily jsou navrženy tak, aby měnily výstupní hodnoty v poměru ke vstupním hodnotám, a přitom poskytovaly spolehlivé, nákladově efektivní a kompaktní řešení pro rychlou odezvu a konzistentní řízení. Na rozdíl od ON/OFF spínacích ventilů představují moderní pneumatické proporcionální ventily širokou škálu použití pro řízení tlaku, průtoku, síly, rychlosti a pojezdu nebo různého polohování. K výběru správného proporcionálního ventilu stačí, aby návrháři odpověděli na následujících pět otázek:
- Jakou strategii řízení chci použít?
- Jaké jsou konkrétní požadavky použití?
- Která konstrukce ventilu splňuje požadavky zákazníka?
- Mohu zrychlit uvedení do provozu pomocí digitálního ladění parametrů?
- Má ventil pokročilé funkce, které zapadají do architektur IIoT a Industry 4.0?
Metody ovládání: Otevřené, uzavřené nebo kaskádové?
Proporcionální ventily lze provozovat v otevřených, uzavřených nebo kaskádových řídících smyčkách. Rozhodující je použití. Pokud je úkolem jednoduchá operace ON / OFF, nebo pokud má být jednou nastavená hodnota po dlouhou dobu udržována beze změny s mírnými požadavky na přesnost, obvykle postačuje otevřená řídící smyčka bez zpětné vazby.
V případě proměnných hodnot a vyšších požadavků na přesnost bude splňovat požadavky pouze uzavřená řídící smyčka. V uzavřené smyčce je nutné sledovat výsledek činnosti ventilu, aby aplikace fungovala správně. Interně uzavírá řídící smyčku a zvyšuje přesnost opakování a vytváří flexibilitu pro proměnné požadované hodnoty. V procesech plnění mohou proporcionální ventily například řídit průtok takovým způsobem, že zpočátku naplňují nádoby velkým množstvím, aby se minimalizovala doba cyklu. Ke konci cyklu ventil omezuje průtok, aby zabránil turbulencím, které by mohly být příčinou např. přetečení.
Třetí variantou řízení je kaskádové řízení, které může obsahovat více komponent zpětné vazby. Každá zpětnovazební smyčka bude zapojena do monitorování jiné proměnné, jako je teplota, průtok, tlak, síla nebo poloha. Tím je možno dosáhnout maximální přesnosti aplikace.
Záleží to na konkrétním použití
Pro OEM inženýry je pro další vymezení vhodného ventilu vždy rozhodující jeho speciální použití v závislosti na specifických podmínkách. Za prvé, jakou proměnnou je třeba ovládat? Inženýři by měli vzít v úvahu některé z následujících aspektů: specifikovaný vstupní tlak a maximální regulovatelný výstupní tlak, požadovaný průtok, teplotu média a okolního prostředí, jakož i podmínky prostředí, jako jsou vibrace, dostupný prostor pro instalaci nebo přítomnost nebezpečných látek. V každém případě musí návrháři zohlednit chování ventilu v případě výpadku proudu.
Úvahy o koncepci ventilu?
Z různých variant ventilů pokrývají většinu aplikací dvě provedení: ventily s pomocným ovládáním a přímo ovládané proporcionální elektromagnetické ventily. U pulzních proporcionálních ventilů řízených vzduchem je stlačený vzduch tlačen do pomocné komory, která působí na píst a otevírá nebo zavírá ventil. Tento typ ventilu je zvláště nákladově efektivní a je vhodný pro použití se statickou požadovanou hodnotou a delšími dobami cyklu.
Dynamičtější použití je vhodnější v případě přímo řízených proporcionálních elektromagnetických ventilů s cívkou. Zde solenoid přímo pohybuje vnitřním mechanismem a otevírá otvor ventilu podle zadaných hodnot. Díky ovládání v uzavřené smyčce nabízí vysoký stupeň přesnosti opakování. Rovněž dosahují podstatně většího počtu spínacích cyklů, a tedy podstatně delší životnosti i při použití s krátkými cykly.
Při uvádění do provozu se počítá každá hodina
Stále existuje řada tlakových regulačních ventilů, které je třeba při uvádění do provozu individuálně nastavovat pomocí šroubováku i odborných znalostí. Technici mění nastavení potenciometrů krok za krokem, v dalších cyklech kontrolují odezvy a dále pokračují v optimalizaci nastavení. Toto je časově náročný a nereprodukovatelný proces, protože závisí na dovednostech a zkušenostech techniků.
Současným stavem techniky je software pro digitální ladění. V softwaru technici zadávají parametry a kontrolují je například pomocí integrované funkce digitálního osciloskopu přímo na obrazovce počítače. To umožňuje technikům mít mnohem větší vliv na vysoce přesné a dynamické procesy za podstatně kratší dobu. Mohou uložit všechna nastavení a odeslat je e-mailem výrobci ventilu, nebo technikům, což umožňuje přednastavení požadovaných parametrů ventilu ve výrobě.
Vytváření sítí pro budoucnost
Koncoví uživatelé ve všech průmyslových odvětvích stále více požadují, aby nové továrny, stroje a výrobní moduly byly schopny komunikovat v rámci sítí a bylo tak možné využívat výhod IIoT a Industry 4.0. Jde o diagnostiku poruch z jakéhokoli místa, záznam a hlášení opotřebení zařízení a dat procesu výroby. IO-Link v současné době nabízí nejlepší poměr nákladů a přínosů. Norma nezávislá na výrobci poskytuje nákladově efektivní připojení typu point-to-point a činí připojené komponenty digitálně viditelnými. Uživatelé mohou použít zaznamenaná data k implementaci monitorování stavu a ke zlepšení svých procesů.
Příklad skupiny AVENTICSTM SENTRONIC od společnosti Emerson
Skupina AVENTICSTM - SENTRONIC od společnosti Emerson pokrývá celou řadu aplikací, pokud jde o co nejvyšší přesnost, nízkou spotřebu energie, snadné uvedení do provozu a diagnostiku. Přímo ovládané proporcionální ventily umožňují přesnou regulaci tlaku, průtoku, síly, rychlosti a také polohy dráhy nebo úhlu. Podporují uzavřené a kaskádové řídicí smyčky s krátkými dobami odezvy. V mnoha verzích, od ATEX-kompatibilních až po vakuové verze, pokrývají požadavky většiny použití. Bezplatný software pro nastavení regulačních parametrů šetří technikům čas při uvádění do provozu a v diagnostice. Připojení IO-Link dále zjednodušuje uvádění do provozu, protože ventily SENTRONIC se automaticky identifikují a také se konfigurují. Během běžícího procesu mohou uživatelé používat IO-Link ke změně parametrů zařízení přímo přes PLC bez nutnosti speciálního softwaru. Komunikace IO-Link poskytuje uživatelům přímý přístup k těmto ventilům během výrobního provozu. To podporuje budoucí implementaci aplikací pro Industry 4.0 a Industrial Internet of Things (IIoT), které pomohou zvýšit spolehlivost, dostupnost a ziskovost zařízení.