Dołącz do czytelników
Brak wyników

Zastosowanie regulatorów w aplikacjach napędu pneumatycznego

Artykuł | 16 grudnia 2020 | NR 2
0 72

W artykule omówiono podstawowe zastosowania regulatorów w technikach sterowania oraz napędów pneumatycznych. Przedstawione zostały także funkcje, zakres zastosowań oraz ograniczenia wynikające z funkcjonalności poszczególnych typów regulatorów. Wskazano też elementarne wymagania, które powinny zostać spełnione w fazie doboru regulatora do konkretnej aplikacji przemysłowej. Skrótowo opisano zastosowanie poszczególnych typów regulatorów oraz istotę działania członów składowych.

 

Wstęp

Procesy, w których znajdują zastosowanie elementy pneumatyki oraz elektropneumatyki przemysłowej [1, 4, 5], podzielone są na dwie odrębne grupy obejmujące sterowanie w układzie zamkniętym albo otwartym [2, 7, 8]. Sterowanie w układzie otwartym (rys. 1a)
nie wymaga przetwarzania informacji o bieżących wartościach sygnału sterującego parametrami pracy elementów wykonawczych. Typowym reprezentantem tej grupy są układy tradycyjnych napędów pneumatycznych o działaniu sekwencyjnym (z pozycjonowaniem opartym o czujniki dwustanowe położenia lub wyłączniki krańcowe), ręcznych nastawach ciśnienia oraz objętościowego natężenia przepływu [6].

Techniki serwo lub proporcjonalna służą do dokładnego pozycjonowania elementów wykonawczych, więc wymagają sprzężenia zwrotnego odnośnie wartości bieżących pozycji, prędkości lub siły użytecznej. Taka realizacja funkcji sterowania możliwa jest jedynie w układach automatycznej regulacji (rys. 1b).

Sprzężenie zwrotne może wynikać z dwóch źródeł [1, 4, 5]:

  • Zastosowania siłowników skonfigurowanych w technologii PFC (ang. Position Feedback Cylinders) doposażonych w sensory stykowe z pasywną sondą pomiarową (najczęściej stosowaną grupą czujników są liniowe sensory rezystancyjne zabudowane wewnątrz cylindrów siłowników roboczych, których wartość napięcia wyjściowego jest proporcjonalna do bieżącej wartości wysuwu tłoczyska; wymagają czystego, suchego oraz niesmarowanego powietrza; są również podatne na uszkodzenia mechaniczne oraz wytarcia ślizgaczy) oraz bezstykowe z aktywną sondą pomiarową – sonda magnetostrykcyjna; brak ślizgaczy lub mechanicznych elementów, które podlegają szybkiemu zużyciu; odporność na obecność wilgoci lub zanieczyszczeń stałych; konieczność zastosowania elektroniki pomiarowej i przetwarzającej wartość zmierzoną.
  • Zamkniętej pętli sterowania z pomiarem ciśnienia komór roboczych siłownika – regulator pneumatyczny obsługujący siłownik doposażony jest w elektronikę przetwarzającą sygnały oraz sensory ciśnienia, które porównują wartość napięcia sterującego w stosunku do pozycji cylindra (pomiar analogowy położenia tłoka), a następnie dokonują dodatkowego pomiaru ciśnienia sprężonego powietrza po obu stronach tłoka; działanie układu regulacji zakończone jest przez zrównanie wartości ciśnień w obu komorach siłownika.

 

Rys.1. Schemat blokowy sterowania w układzie: a) otwartym, b) zamkniętym [2]

 

Zastosowania układów ze sprzężeniem zwrotnym obejmują automatyzację procesów o często zmienianych ustawieniach zakresu ruchu siłowników (zmienność produkcji, konieczność przezbrojeń), wartości sił oraz czasów cykli roboczych.

Obecne trendy skłaniają użytkowników do zastosowań regulatorów z elektronicznym interfejsem sterowania. W dalszym ciągu istotny pozostaje jednak wybór parametrów funkcjonalnych regulatora, które zależą od pola zastosowań (m.in. regulatory ogólnego oraz specjalnego przeznaczenia, a także jednostki precyzyjne).

 

Zasada działania regulatora oraz ogólna charakterystyka regulatorów

Regulator jest elementem, który kształtuje sygnał sterujący przy użyciu porównania wartości zadanej oraz wartości zmierzonej z procesu, minimalizując jednocześnie różnicę (tzw. uchyb) pomiędzy wartościami wymienionych sygnałów [2, 3].

Ogólnie regulatory, pod względem działania, można podzielić na kilka odrębnych grup (rys. 2). Regulatory bezpośredniego działania (rys. 2) używane są w systemach pneumatyki konwencjonalnej.

W układach sterowania z elektrozaworami, wyspami zaworowymi lub zaworami proporcjonalnymi oraz sterowaniem za pomocą dedykowanych sterowników (o elektrycznym charakterze sygnału sterującego) lepszym rozwiązaniem jest zastosowanie regulatorów pośredniego działania.

 

Rys. 2. Ogólny schemat podziału regulatorów...

Dalsza część jest dostępna dla użytkowników z wykupionym planem

Przypisy