Умные пневматические клапаны совершенствуют системы автоматизации

По мере того, как индустрия автоматизации продвигается к цифровой трансформации, некоторые считают, что проверенные производственные технологии, такие как пневматика, могут «устареть». Тем не менее, пневматические технологии, такие как регулирующие клапаны, продолжают развиваться, включая датчики, промышленные сетевые интерфейсы, беспроводные технологии и сложные цифровые функции управления, которые могут значительно улучшить приложения автоматизации за счет доступа к более интеллектуальной и полезной информации.

Технологии управления клапанами развиваются

Управление пневматическими клапанами и мониторинг датчиков положения цилиндров изначально осуществлялись с помощью дискретной проводки:каждый выход программируемого логического контроллера (ПЛК) был индивидуально подключен к катушке электромагнитного клапана и запускался отдельно, а датчики положения на цилиндрах были подключены обратно к плате ввода ПЛК. .

Это превратилось в более практичное решение с созданием вставных клапанов и коллекторов. Все соединения электромагнитных клапанов с платами ввода-вывода (I/O) ПЛК могут быть выполнены с помощью одного кабеля.

По мере того как системы автоматизации становились все более сложными, коммуникационные возможности полевой шины (промышленной сети) становились все более распространенными. Это означало, что ПЛК мог не только управлять клапанами, но и контролировать датчики и устройства, обмениваясь данными ввода-вывода по одному коммуникационному кабелю без необходимости использования локальных плат ввода-вывода. Коллекторы пневматических клапанов естественным образом начали включать как интерфейсы полевой шины, так и возможности ввода-вывода, чтобы обеспечить полные пакеты пневматических клапанов, которые были более универсальными и спроектированы так, чтобы их можно было легко интегрировать с более интеллектуальными и сложными платформами автоматизации.

Электропневматическое управление оптимизирует регулирование давления

Достижения в технологии клапанов, производительности и универсальности сделали большой шаг вперед благодаря интеграции возможностей электропневматического управления в клапанный блок. Как и в случае с клапанными блоками, успехи были достигнуты и с пропорциональными регуляторами. Новые технологии позволили более точно управлять этими устройствами с помощью цифровых сигналов, а также интегрировать возможности подключения к полевой шине, оптимизировав требования к силе и давлению для производственной системы.

Этот продвинутый уровень сочетания управления направлением и давлением повышает ценность и универсальность пневматики для широкого спектра приложений автоматизации и обеспечивает более точное и оптимизированное управление производственным процессом.

Например, электропневматическое управление AVENTICS™ от Emerson используется в сварочных системах для автоматизированного производства стартеров двигателей. Здесь предварительно установленная арматура транспортируется на поддонах для заготовок, выравнивается для определения положения и приводится в положение для сварки с помощью захватов с пневматическим приводом. После сварки дополнительные захваты возвращают арматуру на поддоны для заготовок, которые транспортируют их на следующий этап производства.

Усовершенствованный мониторинг и управление процессом открывают новые возможности Электропневматические регуляторы давления в сочетании с усовершенствованным клапанным блоком со встроенной связью по полевой шине оптимизируют процессы диффузионной сварки с динамически регулируемым давлением, которое можно точно настроить для конкретного применения. В то же время интеллектуальные функции, встроенные в коллектор, отслеживают и документируют все функции клапана, контролируя захваты для повышения уровня контроля качества и отслеживания процесса.

Одной из ключевых целей цифровой трансформации производства является сбор полезной информации, которая позволяет более сложно и оптимизировать контроль над каждым этапом производственного процесса. Интеллект, встроенный в системы пневматических клапанов, предоставляет новые возможности для такого рода контроля и управления. Для клапана, рассчитанного на обеспечение надлежащего срока службы в 120 миллионов циклов при 100 миллионах циклов, хорошо спроектированная система профилактического обслуживания может собирать и использовать эти данные либо для проведения проверки и технического обслуживания, либо для реализации автоматизированного запроса на покупку для замены. устройства до того, как устройство действительно выйдет из строя.

По мере того, как пневматические компоненты становятся более интеллектуальными, они генерируют дополнительные точки данных, включая диагностику, статистику использования и данные о сроке службы в производственных системах, в которых они используются. Эти данные наиболее ценны, когда используются для более эффективного управления производственными системами, контроля энергопотребления и увеличения времени безотказной работы.

Однако все эти данные от интеллектуальных устройств и подсистем могут привести к перегрузке сети управления машиной и повлиять на эффективность управления. Некоторые производители пневматических компонентов, такие как Emerson, предлагают интеллектуальные «шлюзы» или «концентраторы» для мониторинга пневматических систем, которые собирают и систематизируют данные о производительности пневматических систем и передают их по отдельным параллельным путям в системы управления предприятием. Эти концентраторы могут быть независимыми от архитектуры управления процессами, используя OPC UA, MQTT, HTTP или пути электронной почты для доставки предупреждений и данных о производительности как на уровне системы, так и на уровне устройства.

Преимущества критической диагностической информации или ключевых возможностей ввода в эксплуатацию могут быть труднореализуемыми, когда система пневматических клапанов установлена ​​высоко в воздухе или глубоко внутри машины. Например, беспроводной модуль автоматического восстановления AVENTICS (ARM) Clip от Emerson обеспечивает простой доступ к надежным функциям диагностики и ввода в эксплуатацию платформы полевой шины AVENTICS Series G3 через мобильный веб-сайт, который можно использовать на устройствах с поддержкой Wi-Fi без приложения.

Системы пневматических клапанов, предназначенные для цифровой трансформации, теперь включают в себя функции и технологии, обеспечивающие новый уровень точности управления приводами и приложениями с пневматическим приводом.

Благодаря более совершенной электронике в модулях управления системой клапанов разработчики теперь могут использовать пропорционально-интегрально-дифференциальные (ПИД) контроллеры для пневматических приложений позиционирования, которые автоматически применяют точную и быструю коррекцию к функции управления.

Благодаря этим высокотехнологичным пневматическим возможностям можно не только обеспечить более точную точность движения в конечной точке системы, но и в сочетании с ПЛК также можно переключаться с управления положением на управление усилием в режиме реального времени и точно настраивать последовательности движения. для очень высокого уровня автоматизации, производительности, надежности и воспроизводимости.

Умные пневматические клапаны для эпохи цифровой трансформации

Пневматические клапаны постоянно развиваются, чтобы помочь OEM-производителям и конечным пользователям в полной мере использовать пневматические технологии в своих системах автоматизации. Кроме того, многие поставщики пневматических технологий существенно обновили свои онлайн-инструменты для конфигурирования и заказа, чтобы сделать получение компонентов, необходимых машиностроителям, более эффективным и простым.

Эти инструменты упрощают то, что когда-то было трудоемким процессом заказа нескольких элементов, составляющих систему клапанов — монтажных плит, креплений и электроники, а также самих клапанов — для покупки полной сборки. Теперь эти онлайн-конфигураторы упрощают заказ клапана в сборе, выбирая интерфейсы полевой шины, встроенные модули ввода-вывода и другие функции, дополненные чертежами CAD как часть пакета, без необходимости знать номера деталей или нюансы системы. Эти инструменты позволяют OEM-производителям и конечным пользователям получить полную конфигурацию в сжатом и более надежном процессе покупки.

Используя мощь как электроники, так и модульной передовой технологии, пневматические клапаны как часть полной интеллектуальной пневматической платформы движения и управления обеспечивают проверенный, экономичный и универсальный технологический вариант для широкого спектра инициатив цифрового преобразования для автоматизации и производственные приложения.

Эта статья была написана Марчел Фориш, менеджером по маркетингу продукции, клапаны и системы клапанов для управления жидкостями и движением в Emerson, Florham Park, NJ. Для получения дополнительной информации посетите здесь .