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SMC气动执行器控制选项

发布时间:2021-12-03 点击量:429

SMC气动执行器是机器和设备运动的主力。以下是有关控制和监视的不同风格的一些提示。

SMC气动执行器通常用于无数类型的设备和机械,因为它们提供了一种简单、经济且耐用的方式来实现线性或其他类型或运动。它们紧凑而强大,可提供强大的力,并且通常是电动或液压驱动的解决方案,这两者都会增加重量和复杂性。

另一方面,由于外形尺寸、选项和配置的多样性,选择可能会变得复杂。也许受欢迎的配置是基本的SMC气缸,但即使是这种样式也有许多排列。不仅有几种物理样式,而且还有许多控制和监视方法。本文将回顾一些气动执行器的基础知识,并考虑与其控制方式相关的主要概念。

SMC气动执行器基础知识

气动执行器将压缩空气的能量转化为直线运动。常见样式包括 NFPA 拉杆、ISO 15552、圆形主体、导杆和紧凑型版本。大多数执行器都包含一个封闭的气缸外壳,该外壳包含一个连接到杆的可移动活塞。提供给活塞或从活塞移除的空气压力移动它和相关联的杆。轴产生线性运动,附加机构可以将这种运动转化为旋转或抓握动作。

气动阀控制从气缸的一侧或两侧供应或排出的压缩空气的流量。这些阀门可以通过外部气源电动驱动或由机器操作员手动驱动。

执行器可以使用不同的构造方法由多种材料制成。必须考虑设备几何形状以选择合适的安装和连接方法,并且必须确定执行器的尺寸以确保其能够提供适当的动力。

何时加强控制

有几个条件会影响气动执行器的性能。不一致的气压或可变的有效载荷会改变运行速度。磨损部件和过期维护,无论是在执行器内部还是在外部连杆和机构内,也会影响按设计运行的能力。

使用手动控制的人工操作员可以观察设备运行并根据需要进行调整。然而,许多类型的机械具有更复杂和自动的序列和交互,需要监控以确定正确的操作。

任何时候一个动作直接影响后续动作,在进入第二个步骤之前确认第一步的位置已经达到是很重要的。位置传感器执行此功能,并让自动化系统在第一步完成时继续进行第二步。这样,即使设备性能和速度随时间发生变化,也可以保持顺序功能。

许多用户选择监控所有气动动作。大多数气缸工作在两个位置,伸出和缩回。通过为每种情况安装位置开关,控制系统可以配置为在气缸未按预期到达指令位置时发出警报。还可以添加更多开关以指示执行器何时到达中间位置。

另一个改进是系统评估执行器移动到指令位置所需的时间。在设备设置和调整期间,可以确定每个运动的标称启动时间。使用此信息,可以配置控制系统,以便任何比预期时间长的操作,即使它们最终完成,也会触发警告。因此,在发生完全故障之前,最终用户会收到即将发生故障的通知。

选择正确的选项

一旦决定监测执行器位置,就需要更多的选择。根据要求,可以在执行器本身或从动设备上感测位置。在所有情况下,传感器环境保护等级(NEMA 或 IP)必须适合安装位置。

在执行器上安装传感器是一种可靠且经过验证的方法,可以在整个机器中始终如一地应用,但这不会检测到机械联动装置或机构内的故障。为此,设计人员可以选择在被驱动设备上安装位置开关。

许多致动器和气缸包括槽或其他容纳装置以容易地接受兼容的位置开关。常见的样式有 T 形槽、圆形和燕尾形。对于没有这些功能的应用,一些传感器配置为与安装带或其他适配器支架配合使用。

正向感应装置还要求内部活塞具有磁性。位置开关可以安装在气缸表面的一个或多个位置,以指示活塞的存在,从而指示机构的存在。

尽管可以使用旧式机械簧片开关并且价格稍低,但固态开关提供了更现代和更可靠的选择,因为它们没有可磨损的移动部件。这些还可能包括指示 LED 以帮助人员设置和观察操作,并且某些类型带有连接器以便快速安装和更换。

有两种主要的固态传感技术。巨磁阻适用于大多数应用,并且比各向异性磁阻便宜。然而,各向异性磁阻技术表现出更高的灵敏度和更窄的感应场,使其成为短行程气缸的更好选择。

当确定被驱动设备的位置更为关键时,最好使用气缸外部的传统限位开关。这些可以是机械式或固态接近式,每个都可能需要额外的金属目标或配件来激活开关。

无论位置开关位于何处,它都必须具有适当的电气特性。可以使用 120 Vac 进行机器控制,但为了用户安全和方便,大多数设计人员已改用 24 Vdc。机械开关的操作类似于继电器触点。固态开关有 PNP(源型)和 NPN(漏型)两种,必须选择它们以匹配控制系统特性。在驱动继电器或灯等其他负载时,工程师必须评估开关功率和额定电流。

最常见的是使用常开 (NO) 开关,当检测到位置时关闭。但是,在某些情况下需要常闭 (NC)。大多数交换机仅配置一种方式或另一种方式。从电气角度来看,总是希望选择具有故障安全功能的逻辑,这样如果接线或开关出现故障,设备将以安全的方式停止。

成本考虑

SMC传感元件物有所值,尤其是在关键应用需要时。但必须注意的是,对于最基本的气缸,在行程两端添加位置开关的成本可能等于气缸本身的成本

添加传感元件会产生材料和劳动力影响的连锁反应。必须选择开关部件以匹配精确的物理传感需求和预期控制系统的电气特性。设计人员必须在机械和电气接线图上包括传感器。在安装过程中,电工必须安装现场接线并确保仔细布线以适应任何运动。启动时,每个执行器都必须在其范围内操作,技术人员必须相应地调整位置开关。

为了充分利用限位开关提供的优势,工程师必须在某种类型的操作顺序文档中定义操作和报警特性。控制可能是硬接线来实现这一点,这反过来可能需要额外的互锁和指示。更常见的是,PLC 和可能的 HMI 将用于此目的,因此需要对这些进行编程。

设备初次调试后,必须对完整的机器功能进行全面测试,以适应所有可能的操作条件。执行此操作是为了确认基本操作和更高级的时序条件。

执行器自动化可以帮助操作和维护人员,特别是如果系统配置了足够的诊断以指示故障。另一方面,传感元件会带来额外的维护问题——因为它们可能会出现故障或无法调整。

底线是气缸控制和监测元件是一个有价值的补充,但会引入某些成本,必须与预期收益进行权衡。

混合方法

为了帮助控制成本,许多设计人员采用混合方法来执行器控制,尤其是在开发将批量生产的系统或子系统时。当一件设备进行开发时,工程师可能倾向于过度仪器并将传感器放置在所有可能的位置。

当系统处于原型模式时,这允许他们完全访问使用自动化平台来跟踪周期时间和其他操作参数。这有助于微调操作、调整时序和解决问题。

然而,一旦机器根据需要运行,设计人员就可以削尖铅笔并准确评估操作和维护所需的位置开关。在这个价值工程阶段,可以去除不必要的元素以降低成本,同时仍然提供安全可靠运行所需的仪器。

气动执行器是许多不同类型机器的主力。无论是手动控制还是作为自动化系统的一部分操作,监控执行器位置并将此信息集成到控制方案中的原因有很多。仔细注意所需的物理和电气特性将有助于设计人员选择适合任何应用的产品。


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