Slimmere pneumatische kleppen verbeteren automatiseringssystemen

Naarmate de automatiseringsindustrie op weg is naar digitale transformatie, denken sommigen dat beproefde productietechnologieën zoals pneumatiek "verouderd" kunnen worden. Pneumatische technologieën zoals regelkleppen blijven echter evolueren, met sensoren, industriële netwerkinterfaces, draadloze technologie en complexe digitale besturingsfuncties die automatiseringstoepassingen aanzienlijk kunnen verbeteren door toegang tot slimmere, bruikbare informatie.

Valve Control Technology evolueert

De besturing van pneumatische kleppen en de bewaking van cilinderpositiesensoren werden oorspronkelijk bereikt door discrete bedrading:elke uitgang van de programmeerbare logische controller (PLC) werd afzonderlijk aangesloten op een magneetventielspoel en afzonderlijk getriggerd, en positiesensoren op cilinders werden terug aangesloten op de ingangskaart van de PLC .

Dit evolueerde naar een meer praktische oplossing met de creatie van plug-in kleppen en spruitstukken. Alle magneetklepverbindingen naar de PLC-ingangs-/uitgangskaarten (I/O) kunnen worden gerealiseerd met een enkele kabel.

Naarmate automatiseringssystemen geavanceerder werden, kwamen veldbuscommunicatie (industriële netwerken) steeds vaker voor. Dit betekende dat de PLC niet alleen kleppen kon regelen, maar ook sensoren en apparaten kon bewaken, waarbij I/O-gegevens via één communicatiekabel konden worden uitgewisseld zonder dat er lokale I/O-kaarten nodig waren. Pneumatische klepverdeelstukken begonnen natuurlijk zowel veldbusinterfaces als I/O-mogelijkheden te bevatten om complete pneumatische kleppakketten te bieden die veelzijdiger waren en ontworpen om gemakkelijk te worden geïntegreerd met slimmere, meer geavanceerde automatiseringsplatforms.

Elektropneumatische regeling optimaliseert drukregeling

Vooruitgang in kleptechnologie, prestaties en veelzijdigheid hebben een grote stap voorwaarts gemaakt met de integratie van elektropneumatische regelmogelijkheden in het klepverdeelstuk. Zoals te zien is bij klepverdeelstukken, werden er ook stappen gemaakt met proportionele regelaars. Dankzij nieuwe technologieën konden deze apparaten nauwkeuriger worden bestuurd met behulp van digitale signalen en konden veldbusconnectiviteit worden geïntegreerd, waardoor de kracht- en drukvereisten voor het productiesysteem werden geoptimaliseerd.

Dit geavanceerde niveau van combinatie van zowel directionele als drukregeling verhoogt de waarde en veelzijdigheid van pneumatiek voor een breed scala aan automatiseringstoepassingen en zorgt voor een grotere, nauwkeurigere en geoptimaliseerde controle in het productieproces.

De AVENTICS™ elektropneumatische regeling van Emerson wordt bijvoorbeeld gebruikt in lassystemen voor de geautomatiseerde productie van motorstarters. Hier wordt een voorgemonteerd anker op werkstukpallets getransporteerd, uitgelijnd voor positiedetectie en in positie gebracht om te lassen door pneumatisch aangedreven grijpers. Na het lassen brengen extra grijpers de armaturen terug naar werkstukpallets die ze naar de volgende productiestap transporteren.

Verbeterde procesbewaking en -regeling bieden nieuwe kansen Elektropneumatische drukregelaars, gecombineerd met een geavanceerd ventielspruitstuk met geïntegreerde veldbuscommunicatie, optimaliseren de diffusielasprocessen met dynamisch geregelde druk die precies kan worden aangepast aan de toepassing. Tegelijkertijd bewaakt en documenteert de intelligentie in het verdeelstuk alle functies van de klep, waarbij de grijpers worden bestuurd voor een verbeterd niveau van kwaliteitscontrole en procestracking.

Een van de belangrijkste doelen van digitale transformatie in de productie is het verzamelen van bruikbare informatie die een meer geavanceerde en geoptimaliseerde controle van elke afzonderlijke stap in een productieproces mogelijk maakt. De intelligentie die in pneumatische klepsystemen is ingebouwd, biedt nieuwe mogelijkheden voor dat soort bewaking en besturing. Voor een klep met een nominale levensduur van 120 miljoen cycli, bij 100 miljoen cycli, kan een goed ontworpen voorspellend onderhoudssysteem die gegevens vastleggen en gebruiken om ofwel een inspectie- en onderhoudsactie uit te voeren of een geautomatiseerd aankoopverzoek voor een vervanging te implementeren apparaat voordat het apparaat daadwerkelijk uitvalt.

Naarmate pneumatische componenten intelligenter worden, genereren ze extra datapunten, waaronder diagnostiek, gebruiksstatistieken en levensduurgegevens voor de productiesystemen waar ze worden gebruikt. Deze gegevens zijn het meest waardevol wanneer ze worden gebruikt om productiesystemen efficiënter te beheren, het energieverbruik te beheersen en de uptime te maximaliseren.

Al deze gegevens van intelligente apparaten en subsystemen hebben echter het potentieel om het machinebesturingsnetwerk te overweldigen en de besturingsprestaties te beïnvloeden. Sommige fabrikanten van pneumatische componenten, zoals Emerson, bieden slimme "gateways" of "hubs" voor pneumatische bewaking die pneumatische prestatiegegevens verzamelen en organiseren en deze via afzonderlijke parallelle paden naar fabrieksbeheersystemen leveren. Deze hubs kunnen onafhankelijk zijn van de procesbesturingsarchitectuur en gebruiken OPC UA-, MQTT-, HTTP- of e-mailpaden om waarschuwingen en prestatiegegevens op systeem- en apparaatniveau te leveren.

De voordelen van kritische diagnostische informatie of belangrijke inbedrijfstellingsmogelijkheden kunnen moeilijk te realiseren zijn wanneer een pneumatisch klepsysteem hoog in de lucht of diep in een machine is gemonteerd. De AVENTICS Wireless Auto Recovery Module (ARM) Clip van Emerson biedt bijvoorbeeld gemakkelijke toegang tot de robuuste diagnose- en inbedrijfstellingsfuncties van het AVENTICS Series G3-veldbusplatform via een mobiele website die zonder app kan worden gebruikt op apparaten met Wi-Fi-mogelijkheden.

Pneumatische klepsystemen die zijn ontworpen voor digitale transformatie, bevatten nu functies en technologie die een nieuw niveau van precisieregeling bieden voor pneumatisch aangedreven actuatoren en toepassingen.

Dankzij meer geavanceerde elektronica in regelmodules voor klepsystemen, kunnen ontwerpers nu proportioneel-integraal-afgeleide (PID)-controllers opnemen voor pneumatische positioneringstoepassingen die automatisch nauwkeurige en responsieve correctie toepassen op een regelfunctie.

Met deze hightech pneumatische mogelijkheden is het niet alleen mogelijk om nauwkeurigere systeemeindpuntbewegingsnauwkeurigheid te bieden, maar in combinatie met de PLC is het ook mogelijk om in realtime over te schakelen van positiecontrole naar geforceerde controle en om bewegingssequenties nauwkeurig af te stemmen voor zeer hoge niveaus van automatisering, productdoorvoer, betrouwbaarheid en herhaalbaarheid.

Slimmere pneumatische ventielen voor het tijdperk van digitale transformatie

Pneumatische kleppen zijn gestaag in ontwikkeling om OEM's en eindgebruikers te helpen volledig gebruik te maken van pneumatische technologie in hun automatiseringssystemen. Bovendien hebben veel leveranciers van pneumatische technologie hun online configuratie- en besteltools aanzienlijk geüpgraded om het zowel efficiënt als gemakkelijk te maken om de componenten die machinebouwers nodig hebben met korte doorlooptijden te krijgen.

Deze tools vereenvoudigen wat eens een tijdrovend proces was van het bestellen van meerdere elementen waaruit het klepsysteem bestaat - subbases, bevestigingen en elektronica, evenals de kleppen zelf - om een ​​complete assemblage aan te schaffen. Nu maken deze online configurators het eenvoudig om een ​​klepassemblage te bestellen door de veldbusinterfaces, geïntegreerde I/O-modules en andere functies te selecteren, compleet met CAD-tekeningen als onderdeel van het pakket, zonder dat u onderdeelnummers of systeemnuances hoeft te kennen. Met deze tools kunnen zowel OEM's als eindgebruikers een complete configuratie krijgen in een beknopt en betrouwbaarder aankoopproces.

Door gebruik te maken van de kracht van zowel elektronica als modulaire, geavanceerde technologie, bieden pneumatische kleppen als onderdeel van een compleet intelligent bewegings- en besturingsplatform voor pneumatiek een bewezen, kosteneffectieve en veelzijdige technologische optie voor een breed scala aan digitale transformatie-initiatieven voor automatisering en productietoepassingen.

Dit artikel is geschreven door Marchelle Forish, Product Marketing Manager, Valves and Valve Systems for Fluid and Motion Control bij Emerson, Florham Park, NJ. Voor meer informatie, bezoek hier .