Digitálne polohovače pre kvapalinové pohony

Pneumatické a hydraulické pohony bežne používajú nespočetné pohony klapiek, prietokové ventily, vákuové ovládače a ďalšie zariadenia v nespočetných procesných aplikáciách. Medzi konvenčnými polohovadlami s otvorenou slučkou a digitálnymi polohovadlami s uzavretou slučkou používanými pri takýchto úlohách však môže existovať značná medzera vo výkone. Problém, vysvetlil Ed Steutermann, prezident spoločnosti KyTronics, Prospect, Kyjev, spočíva v tom, že riadiace jednotky s otvorenou slučkou používajú jediný riadiaci príkaz. Bez výhody spätnej väzby môže užívateľ predpokladať iba presné výsledky, pretože neexistuje žiadna záruka, že kontrolné úsilie má požadovaný účinok.

Naproti tomu ovládacie prvky s uzavretou slučkou zaisťujú presné informácie, ktoré nepretržite prúdia v spätnoväzbovej slučke od procesného senzora k vysielaču, riadiacemu zariadeniu a aktuátoru a späť. U týchto polohovadiel táto sekvencia „merať-rozhodovať-uviesť do činnosti“ začína okamihom zmeny regulovanej premennej a nezastaví sa, kým nie je splnená požadovaná podmienka procesu, povedal Steutermann.

Digitálne polohovadlá KyTronics s uzavretou slučkou ovládajú pneumatické a hydraulické rotačné alebo lineárne pohony, ako sú valce alebo membránové pohony. (Možno ich použiť aj s elektromechanickými pohonmi.)

Napríklad v pneumatických aplikáciách používajú externé nízkonapäťové solenoidové ventily na reguláciu prietoku vzduchu do ovládača. To eliminuje vačky, pružiny, klapkové ventily a otvory, ktoré spôsobujú problémy s údržbou v konvenčných elektropneumatických polohovadlách. Elektronický modul porovnáva signály regulátora a polohy a v prípade nezhody otvára solenoidový ventil na prívod prúdu a rýchlo pohybuje ovládačom do požadovanej polohy. To vedie k spoľahlivému výkonu, pretože hnací hriadeľ sa vždy pohybuje do rovnakej polohy v reakcii na rovnaký signál, nie do polohy vyváženia sily ako v bežných polohovadlách. Polohovadlá KyTronics tak nie sú ovplyvnené nepriaznivými podmienkami, ako je „stiction“ v pohone alebo zmena tlaku vzduchu.

Na druhej strane polohovadlá s otvorenou slučkou sú v podstate proporcionálne regulátory, kde sa posúvač otvára úmerne so zmenou signálu. Pohyb ovládača sa nezačne, kým do ovládača nebude vháňať dostatočné množstvo vzduchu na dosiahnutie odtrhovacej sily. To môže viesť k viditeľným oneskoreniam, zvyšovaniu signálu riadiaceho signálu, prekmitu a kmitaniu - to všetko môže zhoršiť výkon systému.

Výhodou v hydraulických aplikáciách je aj schopnosť rýchlo dosiahnuť a zaistiť v určenej polohe. Je to preto, že polohovadlo zabraňuje pohybu hriadeľa pohonu napriek dynamickým zmenám (zvyčajne tlaku) v dôsledku prúdenia tekutiny v systéme. Na druhej strane konvenčné polohovadlá môžu nechať polohu ventilov odchýliť sa od zamýšľaných reakcií na vonkajšie sily.

Kľúčovým prvkom spätnej väzby je snímač. Nekontaktný magnetický kódovač pripevnený k hriadeľu ovládača poskytuje presný signál digitálnej polohy na riadenie prevádzky v uzavretej slučke, povedal Steutermann. Zariadenie používa diskrétne Hallove senzory v poli na doske enkodéra. Rameno magnetického zametania reaguje na pohyb hriadeľa a pohybuje sa cez pole a generuje jedinečný binárny signál pre každý prírastok pohybu. Senzory sú prakticky odolné voči nárazom a signály sa neposúvajú kvôli opotrebovaniu alebo teplote, čo efektívne vylučuje potrebu rekalibrácie v normálnej prevádzke. Podobne môžu byť signály polohy z lineárnych prevodníkov použité na riadenie zariadení, ako sú výkonové valce.

Ďalšou výhodou je, že prevádzková tekutina nevnikne do polohovadiel, takže prach alebo voda neovplyvňujú prevádzku. To sa líši od bežných polohovadiel, ktoré vyžadujú na prevádzku nepretržitý prívod vzduchu, aj keď polohovadlo nepohybuje ovládačom. (Odvzdušňovaný vzduch sa odvádza zo zberača stlačeného vzduchu, prechádza typickým polohovadlom a odsáva do atmosféry.) To zvyšuje prevádzkové náklady. Okrem toho také polohovadlá majú interagujúce elektronické, mechanické a pneumatické prvky. Odvzdušnený vzduch obsahuje strhnutú vodu, olej a nečistoty, ktoré môžu tieto prvky znečistiť a vyžadovať údržbu.

KyTronics ponúka dva základné modely polohovania. Modul DLA môže byť namontovaný na diaľku (do výšky 2 000 stôp od ventilu), aby sa zabránilo vystaveniu elektroniky vibráciám, extrémnym teplotám a nepriaznivým alebo nebezpečným prostrediam. DLA zobrazuje polohu ventilu, potvrdzuje správne fungovanie akčného člena a ručné potlačenie, aby sa obišiel riadiaci signál. Moduly MCDLU sa montujú na ventil s enkodérom a elektronikou umiestnenou v rovnakom kryte.

Polohovadlá môžu priamo nastavovať a monitorovať diaľkové ovládače, ako aj zapínacie ventily, s procesným regulátorom alebo bez neho. Uložené programy poskytujú odozvy, ktoré je možné vybrať v teréne, ako napríklad zlyhanie pri otvorení alebo zatvorenie pri strate signálu alebo napájania, ako aj vlastné reakcie vrátane čiastočného rozpätia a rozdeleného rozsahu. Nastavenie a kalibrácia sú údajne rýchle a jednoduché.

Opakovateľnosť je ± 0,5%, rozsah prevádzkových teplôt -50 ° až 300 ° F a zariadenia vyžadujú napájanie 12-24 Vdc alebo 120/240 Vac.

Jednotky DLA a MCDLU sa používajú už viac ako 15 rokov v rôznych náročných prostrediach. Väčšina pôvodných jednotiek, hovorí Steutermann, sa stále používa. Modely DLA sú zvlášť vhodné pre náročné podmienky, pretože citlivá elektronika je umiestnená mimo nepriateľských alebo nepohodlných oblastí, napríklad v ťažko prístupných polohách ovládača ventilov / tlmičov. Na pohone je iba snímač polohy. Napríklad niekoľko prevádzkovalo tlmiče horúceho vzduchu v oceľovej valcovni pri teplotách nad 100 ° F. Polohový signál sa vysiela do diaľkového ovládača vzdialeného viac ako 300 ft. Procesor DLA má tiež diagnostické schopnosti na varovanie a určenie problémov s polohovým polohovadlom alebo so systémovými problémami. Medzi ďalšie typické aplikácie patrí použitie vo vákuových strojoch na šitie a výrobu cigariet.