Akční členy v systémech automatizace sléváren

Akční členy v systémech automatického řízení procesů jsou navrženy tak, aby přímo ovlivňovaly řízený objekt nebo jeho ovládací prvky.

Požadavky

Pohony musí splňovat následující požadavky:

• mít pokud možno lineární statické charakteristiky;

• mít dostatečný výkon k uvedení ovládacího objektu nebo jeho orgánů do pohybu ve všech provozních režimech;

• mít požadovaný výkon;

• zajistit co nejjednodušší a nejhospodárnější regulaci hodnoty produkce;

• mají nízký výkon řízení.

Vlastnosti při práci ve slévárnách

Automatizační systémy pro slévárenské procesy se vyznačují přítomností dvou režimů řízení: vzdáleného a automatického.

U pohonů v systémech dálkového ovládání jsou hlavními ukazateli energie, kromě toho jsou vyžadovány provozní, strukturální a ekonomické charakteristiky.

Pro pohony v systémech automatického řízení jsou nejdůležitější jejich statické a dynamické vlastnosti, které ovlivňují stabilitu a kvalitu regulace. Tyto vlastnosti výběru aktuátorů v automatizačních systémech pro procesy odlévání musí být zohledněny při jejich návrhu.

Hlavními energetickými parametry pohonů (dálkové ovládání) jsou jmenovitý moment (síla vyvinutá při jmenovitém ovládání) a rozběhový moment (síla vyvinutá v okamžiku zapnutí působením jmenovitého řídícího signálu).

Poměr rozběhového momentu ke zmenšenému momentu setrvačnosti pohonu určuje jeho setrvačnost, tedy dobu od zahájení pohybu do jmenovité rychlosti pohybu výstupního prvku v ustáleném stavu. Pro zkrácení doby zrychlení by startovací moment neměl překročit 2 – 2,5 jmenovitého momentu.

V polohových řídicích systémech, kde má regulační akce dvě požadované hodnoty, musí akční členy poskytovat možnost změnit regulační akci z maximální hodnoty.

V systémech s regulátory konstantní rychlosti je regulační působení na objekt určeno časem pohybu regulačního orgánu, jehož rychlost permutace závisí na technických datech servomotorů.

V systémech proporcionálního řízení je regulační působení na objekt úměrné odchylce parametru od nastavené hodnoty a faktor úměrnosti závisí na konstrukci akčního členu, brzdových zařízení a po vypnutí po vypnutí.

V řadě automatických řídicích systémů pro slévárenské procesy jsou akční členy pokryty zpětnou vazbou o poloze regulátoru. Provádí se pokročilé hodnocení statických a dynamických vlastností pohonů s ohledem na jejich přesnost a rychlost.

Při návrhu servomotorů je nutné nastavit rychlost pohybu jeho výstupního zařízení při jmenovité zátěži a řídicí signál odpovídající jmenovité rychlosti pohybu výstupního zařízení.

V automatizačních systémech sléváren se používá široká škála pohonů. Podle konstrukce se dělí na elektromechanické, elektromagnetické, hydraulické, pneumatické a kombinované.

Elektromechanické pohony

Elektromechanické pohony se používají k ovládání různých zastavovacích a regulačních pracovních orgánů automatizačních systémů. Sady mohou obsahovat elektromotor, převodovku, koncové spínače, spojku omezující točivý moment a snímač zpětné vazby.

Mezi elektromechanické pohony patří zařízení pro otáčení korečků pro automatické nalévání, otevírání a zavírání násypek pro vážení dávkovačů v míchacích a míchacích systémech, zavážecích hutích apod.

V těchto procesech odlévání zajišťují elektromechanické pohony:

• dálkové nebo automatické spuštění elektrického pohonu pomocí startovacích tlačítek "Zavřít" a "Otevřít";

• zastavení elektrického pohonu v libovolné mezipoloze pomocí tlačítek nebo kontaktů koncových spínačů;

• nouzové vypnutí v případě kritického přetížení;

• dálková světelná signalizace koncových poloh pracovního tělesa (výtah, dno násypky, nalévací pánev apod.;

• elektrické blokování jinými mechanismy.

Elektromagnetické pohony

Elektromagnetické pohony jsou kombinací elektromagnetu s mechanickým zařízením, které se jím pohybuje. Udělují dopředný pohyb pohonu řízeného orgánu.

Elektromagnetické pohony se používají k ovládání ventilů, šoupátek, ventilů a šoupátek v automatizačních systémech pro regulaci dodávky dómových trysek, vytápění, dodávky kyslíku v procesu výroby oceli, v systémech využívajících elektrohydraulická nebo elektropneumatická zařízení, ve kterém solenoid pohybuje řídicím ventilem atd.

Nevýhodou solenoidových ventilů a ventilů je, že při téměř okamžitém sepnutí může dojít k vodnímu rázu.

Hydraulické pohony

Hydraulické pohony jsou široce používány v automatických licích linkách a systémech kvůli skutečnosti, že umožňují významné krátkodobé akce 5-7krát přetížení, mají velké výstupní momenty (síly) při malých velikostech a mohou poskytovat úhlové zrychlení přesahující 20 000 rad / s

Nejpoužívanější hydraulické pístové pohony, kde se jako pracovní kapalina používají ropné oleje, syntetické kapaliny, směs alkohol-glycerin apod.

V licích systémech se nejčastěji používají pístové pohony jednočinné a dvojčinné.

Mezi nevýhody hydraulických pohonů patří jejich velká hmotnost, značná spotřeba energie na ovládání a potíže s odstraňováním nehod.

Pro nápravu některých hlavních nedostatků je zvláště důležitý výběr způsobu a zákona brzdění a výpočet konstrukčních parametrů brzdových zařízení hydraulických válců používaných ve slévárně.

Výběr určitých hydraulických válců a brzdových zařízení je dán způsobem jejich práce. Při nízkých rychlostech je přípustné použít hnací hydraulické válce bez brzdových zařízení s brzděním pohyblivých částí konstrukcí nebo zařízení proti omezovači. Při zvýšení pracovní rychlosti na 80 mm/s je nutné použít brzdová zařízení.

Pneumatické pohony

Pneumatické pohony konstrukce stejným způsobem jako hydraulika. Jejich rozdíly spočívají ve vlastnostech pracovního média (plyn a kapalina) Stlačitelnost plynu má negativní vliv na provoz systému, zejména při značném zatížení a zrychlení.

Pneumatické pohony se dělí na pístové a membránové. Pneumatické pístové pohony jsou ve slévárenství běžné díky své jednoduchosti a nízké ceně.

Agresivní prostředí v procesech odlévání zároveň nutí konstruktéry vyvíjet speciální pneumatické válce pro automatické licí stroje. Takové pneumatické válce jsou vyráběny v uzavřeném provedení, kde jejich tyče nepřicházejí do styku s okolím.

Používají jednosměrné válce spojené jedním hřebenem s ozubeným kolem na výstupním hřídeli. Otáčení hřídele je klikou převáděno na lineární pohyb, a přestože dvojitá konverze má za následek ztrátu výkonu, jsou tyto mechanismy odolné.

Kombinované pohony

Nová zařízení od Festo vám umožňují řešit úlohy jednoduchými motorizovanými pohyby a inteligentně vyměňovat data z řídicí jednotky do PLC prostřednictvím IO-Link. Tato řada elektrických pohonů spojuje jednoduchost pneumatiky s výhodami elektrické automatizace.

Elektrické pohony řady Simplified Motion jsou pohybová řešení s integrovanou motorizací a ovládáním pro jednoduché úkoly. Umožňují provoz a uvedení do provozu bez softwaru, na principu „plug and play“.

Parametry pro rychlost posuvu a zpětného chodu, ovládací sílu, nastavení koncové polohy, tlumení a ruční ovládání lze nastavit přímo na pohonu pomocí fyzických tlačítek.

Výběr

Při výběru pohonů pro automatizační systémy sléváren zvažte jejich rychlost, účinnost, tichý chod. Každá z těchto metrik může být v té či oné míře důležitá pro řešení konkrétního problému automatizace.

Existuje však jedno hlavní kritérium, které by mělo být upřednostňováno při návrhu nebo výběru jakéhokoli pohonu – a to je vysoká spolehlivost.

V tomto ohledu se doporučuje šířeji používat, kdykoli je to možné, elektromagnetické a elektromechanické pohony s jednoduchými kinematickými schématy.

V případech, kdy se používají hydraulické nebo pneumatické pohony, je třeba dbát na spolehlivost těsnících zařízení a na snížení hmotnosti pohyblivých částí.

Viz také: Technické prostředky měření a regulace ve slévárenství