Digitale positionere til væskekraftaktuatorer

Pneumatiske og hydrauliske aktuatorer betjener rutinemæssigt spjælddrev, flowventiler, vakuumkontroller og andre enheder i utallige procesapplikationer. Der kan imidlertid være en betydelig præstationsgap mellem konventionelle open-loop positioneringsanordninger og lukkede loop-positioneringspositioner, der anvendes i sådanne opgaver. Problemet, forklarede Ed Steutermann, præsident for KyTronics, Prospect, Ky., Er, at open-loop-controllere anvender en enkelt kontrolkommando. Uden fordel af feedback kan brugeren kun antage nøjagtige resultater, da der ikke er nogen sikkerhed for, at kontrolindsatsen har den ønskede effekt.

I modsætning hertil sikrer kontroller med lukket sløjfe præcis information flyder kontinuerligt i en feedbacksløjfe fra procesføleren til senderen, controlleren og aktuatoren og tilbage. Med disse positioneringer begynder denne "måle-beslutte-aktivere" -sekvens i det øjeblik, en kontrolleret variabel ændres og stopper ikke, før den ønskede procesbetingelse er opfyldt, sagde Steutermann.

KyTronics lukkede digitale positioneringsanordninger styrer pneumatiske og hydrauliske roterende eller lineære aktuatorer, såsom cylindre eller membranoperatører. (De kan også bruges sammen med elektromekaniske aktuatorer.)

I pneumatiske applikationer bruger de for eksempel eksterne lavspændings magnetventiler til at styre luftstrømmen til aktuatoren. Dette eliminerer knastene, fjedrene, klapperventilerne og åbningerne, der medfører vedligeholdelsesproblemer i konventionelle elektropneumatiske positioneringsanordninger. Et elektronisk modul sammenligner styre- og positionssignaler og åbner magnetventilen for i tilfælde af forkert sammenkobling af strømmen og flytter aktuatoren hurtigt til setpunktpositionen. Dette resulterer i pålidelig ydelse, fordi aktuatorakslen altid bevæger sig til den samme position som respons på det samme signal, ikke til en kraftbalanceposition som i konventionelle positioneringsanordninger. KyTronics-positioneringsanlæg påvirkes således ikke af ugunstige forhold som ”stiktion” i aktuatoren eller variation i lufttryk.

Åben sløjfepositionering er på den anden side i det væsentlige proportionalstyreenheder, hvor en glideventil åbner i forhold til en signalændring. Aktuatorbevægelse begynder først, før der er tilstrækkelig luft blødning ind i aktuatoren til at nå udbryderstyrken. Dette kan føre til mærkbare forsinkelser, styring af signalstyring, overskydning og svingning - alt sammen kan skade systemets ydelse.

Evnen til hurtigt at nå og låse på den specificerede position har også en fordel i hydrauliske applikationer. Det skyldes, at positioneren forhindrer bevægelse af aktuatorakslen trods dynamiske ændringer (normalt tryk) på grund af væske, der strømmer i systemet. På den anden side kan traditionelle positioneringsanlæg lade ventilpositionen afvige fra tilsigtet som reaktion på eksterne kræfter.

Et vigtigt feedbackelement er sensoren. En ikke-kontakt, magnetisk kode, der er fastgjort til aktuatorakslen, giver et præcist signal om digital position til at kontrollere lukket sløjfe, sagde Steutermann. Enheden bruger diskrete Hall-effekt sensorer i en matrix på et koderkort. En magnetisk fejningsarm reagerer på akselbevægelse og bevæger sig over matrixen for at generere et unikt binært signal for hvert bevægelsesforøgelse. Sensorerne er praktisk talt immun mod stød, og signalerne driver ikke på grund af slid eller temperatur, hvilket effektivt eliminerer behovet for genkalibrering ved normal service. Ligeledes kan positionssignaler fra lineære transducere bruges til at køre enheder som kraftcylindre.

En anden fordel er, at driftsvæske ikke kommer ind i positionerne, så støv eller vand ikke ødelægger driften. Dette adskiller sig fra konventionelle positioneringsanordninger, der kræver en kontinuerlig luftudluftning til drift, selv når positioneringsenheden ikke bevæger en aktuator. (Udluftet luft trækkes fra anlæggets trykluftshoved, passerer gennem en typisk positioner og udstødes til atmosfæren.) Det øger driftsomkostningerne. Derudover har sådanne positioneringsindretninger interagerende elektroniske, mekaniske og pneumatiske elementer. Udluftet luft indeholder indesluttet vand, olie og snavs, der kan ødelægge disse elementer og kræve vedligeholdelse.

KyTronics tilbyder to grundlæggende positioneringsmodeller. DLA-modulet kan monteres eksternt (op til 2.000 ft fra ventilen) for at undgå at udsætte elektronikken for vibrationer, ekstreme temperaturer og barske eller farlige miljøer. DLA viser ventilposition, bekræftelse af, at aktuatoren fungerer korrekt, og en manuel tilsidesættelse for at omgå styresignalet. MCDLU-moduler monteres på ventilen med indkoder og elektronik indeholdt i samme kabinet.

Positioneringerne kan direkte justere og overvåge fjernaktuatorer såvel som on-off ventiler, med eller uden en procescontroller. Gemte programmer giver felt-valgbare svar, såsom fail-open eller closed på signal eller strømtab, såvel som brugerdefinerede svar inklusive delvise spænd og split-intervaller. Opsætning og kalibrering er angiveligt hurtig og ligetil.

Gentagbarhed er ± 0,5%, driftstemperaturområde -50 ° til 300 ° F, og enhederne kræver 12-24 Vdc eller 120/240 Vac strøm.

DLA- og MCDLU-enheder er blevet brugt i mere end 15 år i en række krævende indstillinger. De fleste af de originale enheder, sagde Steutermann, er stadig i brug. DLA-modeller er især velegnede til barske forhold, fordi den følsomme elektronik er placeret uden for fjendtlige eller ubelejlige områder, f.eks. I steder, der er vanskelige at nå til ventil / dæmper. Kun koderen er på aktuatoren. For eksempel har flere betjent varmluftsdæmpere i en stålvalsemølle ved temperaturer langt over 100 ° F. Positionssignalet transmitteres til en fjernbetjening, der er placeret mere end 300 fod væk. DLA-processoren har også diagnosefunktioner til at advare og finde positioner eller systemproblemer. Andre typiske anvendelser inkluderer anvendelse i vakuumdrevne symaskiner og cigaretfremstillingsmaskiner.