Продвинутые пневматические клапаны ведут к более умной автоматизации

По мере того как индустрия автоматизации продвигается к цифровой трансформации, некоторые думают, что проверенные производственные технологии, как пневматика, могут стать «устаревшими». Однако пневматические технологии, такие как регулирующие клапаны, продолжают эволюционировать, интегрируя сенсоры, промышленные сетевые интерфейсы, беспроводные технологии и сложные цифровые функции управления, которые могут значительно улучшить приложения автоматизации через доступ к более умной, действенной информации.

Эволюция технологии управления клапанами

Управление пневматическими клапанами и мониторинг сенсоров позиции цилиндров изначально достигались через дискретную проводку: Каждый выход программируемого логического контроллера (PLC) был индивидуально подключен к катушке соленоидного клапана и запускался отдельно, а сенсоры позиции на цилиндрах были подключены обратно к входной карте PLC.

Это эволюционировало в более практичное решение с созданием вкладываемых клапанов и коллекторов. Все соединения соленоидных клапанов к картам ввода/вывода (I/O) PLC могли быть достигнуты с одним кабелем.

По мере того как системы автоматизации становились более изощренными, связь через полевые шины (промышленные сети) стала более распространенной. Это означало, что PLC мог не только управлять клапанами, но и мониторить сенсоры и устройства, обмениваясь данными I/O через один коммуникационный кабель без необходимости локальных I/O карт. Пневматические коллекторы клапанов естественно начали интегрировать как полевые шинные интерфейсы, так и I/O способность для обеспечения полных пневматических клапанах пакетов, которые были более универсальными и спроектированными для легкой интеграции с более умными, более изощренными платформами автоматизации.

Электропневматический контроль оптимизирует регулирование давления

Авансы в технологии клапанов, производительности и универсальности сделали большой шаг вперед с интеграцией электропневматических возможностей контроля в коллектор клапанов. Как и с коллекторами клапанов, прогресс также был сделан с пропорциональными регуляторами. Новые технологии позволили этим устройствам быть контролируемыми более точно с использованием цифровых сигналов и также позволили интеграцию полевой шины, оптимизируя требования к силе и давлению для производственной системы.

Этот продвинутый уровень комбинирования как направляющего, так и давления контроля повышает ценность и универсальность пневматики для широкого диапазона приложений автоматизации и позволяет более великое, более точное и оптимизированное управление в производственном процессе.

Например, электропневматический контроль Emerson's AVENTICS™ используется в сварочных системах для автоматизированного производства пусковых двигателей. Здесь предварительно смонтированная якорь транспортируется на паллетах рабочих деталей, выравнивается для обнаружения позиции и вводится в позицию для сварки пневматически приводными захватами. После сварки дополнительные захваты возвращают якоря на паллеты рабочих деталей, которые транспортируют их к следующему производственному шагу.

Улучшенный мониторинг и контроль процесса предлагают новые возможности. Электропневматические регуляторы давления, комбинированные с продвинутым коллектором клапанов с интегрированной полевой шинной коммуникацией, оптимизируют процессы диффузионной сварки с динамически контролируемым давлением, которое может быть точно адаптировано к применению. В то же время интеллект, встроенный в коллектор, мониторит и документирует все функции клапана, контролируя захваты для улучшенного уровня контроля качества и отслеживания процесса.

Одной из ключевых целей цифровой трансформации в производстве является сбор действенной информации, позволяющей более изощренный и оптимизированный контроль каждого отдельного шага в производственном процессе. Интеллект, встроенный в пневматические клапанные системы, предоставляет новые возможности для такого рода мониторинга и контроля. Для клапана, рассчитанного на надлежащую рабочую жизнь 120 миллионов циклов, на 100 миллионов циклов хорошо спроектированная система предиктивного обслуживания может захватить и использовать эти данные для либо проведения инспекции и обслуживания, либо внедрения автоматизированного заказа на замену устройства до того, как блок фактически выйдет из строя.

По мере того как пневматические компоненты становятся более интеллектуальными, они генерируют дополнительные точки данных, включая диагностику, статистику использования и данные жизненного цикла через производственные системы, где они используются. Эти данные наиболее ценны, когда используются для управления производственными системами более эффективно, контроля потребления энергии и максимизации времени бесперебойной работы.

Однако все эти данные от интеллектуальных устройств и подсистем имеют потенциал перегрузить сеть машинного контроля и повлиять на производительность контроля. Некоторые производители пневматических компонентов, как Emerson, предлагают умные пневматические мониторинговые «шлюзы» или «хабы», которые агрегируют и организуют пневматические производительные данные и доставляют их через отдельные параллельные пути к системам управления заводом. Эти хабы могут быть независимы от архитектуры процессного контроля, используя OPC UA, MQTT, HTTP или email пути для доставки алертов и как системного, так и устройственного уровня производительные данные.

Преимущества критической диагностической информации или ключевых возможностей ввода в эксплуатацию могут стать трудными для реализации, когда пневматическая клапанная система смонтирована высоко в воздухе или глубоко внутри машины. Например, беспроводной модуль автовосстановления (ARM) Clip Emerson's AVENTICS обеспечивает легкий доступ к надежной диагностике и функциям ввода в эксплуатацию платформы AVENTICS Series G3 полевой шины через мобильный веб-сайт, который может использоваться на устройствах с Wi-Fi возможностью без приложения.

Пневматические клапанные системы, спроектированные для цифровой трансформации, теперь интегрируют функции и технологии, предоставляющие новый уровень точного контроля для пневматически-приводных актуаторов и приложений.

Благодаря более продвинутой электронике внутри модулей контроля клапанных систем, проектировщики теперь могут интегрировать пропорционально-интегрально-дифференциальные (PID) контроллеры для пневматических позиционирующих приложений, которые автоматически применяют точную и отзывчивую коррекцию к функции контроля.

С этими высокотехнологичными пневматическими возможностями не только возможно обеспечить более точную точность движения конечной точки системы, но в сочетании с PLC также возможно переключаться от позиционного контроля к силовому контролю в реальном времени и тонко настраивать последовательности движений для очень высоких уровней автоматизации, пропускной способности продукта, надежности и повторяемости.

Более умные пневматические клапаны для эры цифровой трансформации

Пневматические клапаны стабильно эволюционировали, чтобы помочь OEM и конечным пользователям в полной мере использовать пневматическую технологию в их системах автоматизации. Дополнительно, многие провайдеры пневматических технологий существенно обновили свои онлайн-инструменты конфигурации и заказа, чтобы сделать это как эффективным, так и легким для получения компонентов, которые машиностроителям нужны на коротких оборотах.

Эти инструменты упрощают то, что когда-то был трудоемкий процесс заказа множественных элементов, составляющих клапанную систему — подбазы, монтажи и электронику, а также сами клапаны — для покупки полной сборки. Теперь эти онлайн-конфигураторы делают легким заказ сборки клапана путем выбора полевых шинных интерфейсов, интегрированных I/O модулей и других функций, полных с CAD чертежами как частью пакета без необходимости знать номера деталей или системные нюансы. Эти инструменты позволяют как OEM, так и конечным пользователям получить полную конфигурацию в сжатом и более надежном процессе закупки.

Используя силу как электроники, так и модулярной передовой технологии, пневматические клапаны как часть полной интеллектуальной пневматической платформы движения и контроля предоставляют проверенную, экономичную и универсальную технологическую опцию для широкого диапазона инициатив цифровой трансформации для автоматизации и производственных приложений.

Эта статья написана Маршелл Фориш, менеджер по продуктовому маркетингу, Клапаны и Клапанные Системы для Управления Жидкостью и Движением в Emerson, Флорхем Парк, штат Нью-Джерси. Для получения дополнительной информации посетите .