Serwopneumatyczne systemy pozycjonowania serii SPC - Festo

Serwopneumatyczne systemy pozycjonowania serii SPC Festo

Serwopneumatyczne systemy pozycjonowania serii SPC firmy Festo służą do sterowania ruchem pneumatycznych napędów liniowych i obrotowych z wykorzystaniem informacji o aktualnym położeniu. System pozwala na kontrolowane przemieszczanie napędu do określonych pozycji, a także na łagodne hamowanie przed osiągnięciem położenia końcowego. Rozwiązanie znajduje zastosowanie w automatyce przemysłowej, szczególnie w aplikacjach wymagających kontrolowanego ruchu pneumatycznego.

System SPC wykorzystuje sterownik pozycjonujący współpracujący z odpowiednio wyposażonym napędem oraz układem pomiaru położenia. W zależności od konfiguracji układ może obsługiwać napędy z tłoczyskiem, napędy beztłoczyskowe oraz napędy wahadłowe. Festo przewiduje serię SPC do realizacji ruchów pomiędzy położeniami końcowymi oraz wybranymi pozycjami pośrednimi.

Jak działa serwopneumatyczny system SPC?

W serwopneumatyce położenie napędu jest kontrolowane na podstawie informacji dostarczanej przez system pomiaru położenia. Sterownik analizuje aktualne położenie napędu i odpowiednio steruje zaworem proporcjonalnym, który reguluje przepływ sprężonego powietrza do siłownika.

W efekcie możliwe jest kontrolowanie prędkości ruchu oraz hamowania napędu przed osiągnięciem określonej pozycji. Zastosowanie sprężonego powietrza jako medium roboczego sprawia, że układ zachowuje charakterystyczną dla pneumatyki podatność, a jednocześnie pozwala na bardziej kontrolowany ruch niż w przypadku standardowego siłownika pracującego wyłącznie pomiędzy mechanicznymi położeniami końcowymi.

Elementy systemu SPC

Serwopneumatyczny system pozycjonowania tworzy kilka współpracujących ze sobą elementów. Podstawowymi komponentami są napęd z układem pomiaru położenia, proporcjonalny zawór sterujący oraz sterownik pozycjonujący.

• napęd pneumatyczny – wykonuje ruch liniowy lub obrotowy,
• system pomiaru położenia – dostarcza informacji o aktualnym położeniu napędu,
• zawór proporcjonalny – steruje przepływem sprężonego powietrza i wpływa na ruch napędu,
• sterownik SPC – przetwarza informacje o położeniu i steruje pracą układu.

Dobór poszczególnych elementów powinien być wykonany jako kompletny układ. Kompatybilność sterownika, napędu, systemu pomiarowego i zaworu zależy od konkretnej konfiguracji serwopneumatycznej.

Sterowniki pozycjonujące SPC11

W ramach serii SPC dostępne są sterowniki pozycjonujące SPC11. Są one przeznaczone do sterowania serwopneumatycznymi układami pozycjonowania i współpracują z odpowiednio skonfigurowanymi napędami pneumatycznymi.

Na karcie Air-Com dostępne są między innymi sterowniki SPC11-MTS-AIF, SPC11-POT-LWG, SPC11-POT-TLF, SPC11-INC oraz SPC11-MTS-AIF-2. Poszczególne wykonania różnią się sposobem współpracy z systemem pomiaru położenia, dlatego wariant należy dobrać do zastosowanego napędu i czujnika położenia.

Pozycje końcowe i pośrednie

Jedną z funkcji systemu SPC jest możliwość realizacji ruchu do położenia końcowego z dwoma dodatkowymi położeniami pośrednimi. Pozwala to wykonać więcej niż jeden etap ruchu bez konieczności stosowania dodatkowych mechanicznych ograniczników dla każdej pozycji.

Pozycje pośrednie mogą być wykorzystywane w mechanizmach, w których napęd musi zatrzymywać się w określonych punktach podczas jednego cyklu pracy. Dzięki temu układ pneumatyczny może realizować bardziej rozbudowaną sekwencję ruchów.

Elektroniczna amortyzacja ruchu

System SPC wykorzystuje elektroniczną amortyzację w położeniach końcowych. Sterowanie ruchem napędu pozwala ograniczyć gwałtowne wyhamowanie przed osiągnięciem pozycji końcowej i uzyskać łagodniejsze przejście do zatrzymania.

Jest to szczególnie istotne w aplikacjach, w których napęd przemieszcza większą masę lub wykonuje częste cykle pracy. Kontrolowane hamowanie pozwala ograniczyć uderzenia związane z zatrzymaniem napędu oraz zmniejszyć obciążenia występujące w mechanizmie.

Szybki ruch i łagodne zatrzymanie

Jednym z założeń serwopneumatycznego pozycjonowania SPC jest połączenie szybkiego przemieszczania napędu z kontrolowanym hamowaniem. Napęd może poruszać się z większą prędkością na odcinku ruchu, a następnie stopniowo zmniejszać prędkość przed osiągnięciem zaprogramowanego położenia.

Takie sterowanie pozwala ograniczyć różnicę pomiędzy szybkim ruchem a gwałtownym zatrzymaniem, które może występować w prostych układach pneumatycznych wyposażonych w standardową amortyzację mechaniczną.

System SPC do napędów liniowych i wahadłowych

Festo przewiduje zastosowanie serwopneumatycznych systemów pozycjonowania między innymi z napędami z tłoczyskiem, napędami beztłoczyskowymi oraz napędami wahadłowymi. Odpowiednia konfiguracja umożliwia więc sterowanie zarówno ruchem liniowym, jak i obrotowym.

W przypadku napędów liniowych układ kontroluje położenie tłoka lub wózka. Przy napędach wahadłowych system wykorzystuje informację o położeniu kątowym i odpowiednio steruje ruchem obrotowym.

System pomiaru położenia

Informacja o aktualnym położeniu jest niezbędna do prawidłowego działania serwopneumatycznego układu pozycjonowania. System pomiaru położenia przekazuje do sterownika informację o rzeczywistym położeniu napędu.

Festo stosuje w swoich rozwiązaniach zarówno liniowe, jak i obrotowe systemy pomiarowe. Dobór odpowiedniego rozwiązania zależy od rodzaju zastosowanego napędu oraz wymaganego sposobu pomiaru.

Zawór proporcjonalny w układzie SPC

Zawór proporcjonalny jest elementem wykonawczym układu sterowania pneumatycznego. Na podstawie sygnału ze sterownika reguluje przepływ sprężonego powietrza doprowadzanego do napędu.

Zmiana przepływu wpływa na prędkość i kierunek ruchu siłownika. W połączeniu z informacją zwrotną z systemu pomiaru położenia umożliwia to realizację regulacji odpowiedniej do wymaganego ruchu.

Uruchomienie systemu pozycjonowania

Systemy SPC zostały zaprojektowane tak, aby konfiguracja i uruchomienie układu były możliwe bez rozbudowanego programowania. Festo opisuje dla pozycjonerów SPC11 procedurę obejmującą konfigurację i programowanie parametrów ruchu.

Podczas uruchamiania należy odpowiednio skonfigurować parametry napędu oraz systemu pomiarowego, a następnie przeprowadzić procedurę uruchomieniową zgodnie z dokumentacją konkretnego sterownika. Prawidłowa konfiguracja ma bezpośredni wpływ na zachowanie napędu podczas przyspieszania, ruchu i hamowania.

Zastosowanie serwopneumatyki

Serwopneumatyczne systemy pozycjonowania są stosowane w maszynach, w których standardowe sterowanie siłownikiem pomiędzy dwoma położeniami końcowymi nie zapewnia wymaganej funkcjonalności. System SPC pozwala rozszerzyć możliwości pneumatycznego napędu o kontrolowane pozycjonowanie.

Rozwiązanie może być stosowane między innymi w automatycznych urządzeniach montażowych, układach transportowych, mechanizmach podawania, systemach manipulacyjnych oraz maszynach, w których napęd musi zatrzymywać się w kilku określonych położeniach.

Pozycjonowanie pneumatyczne dla większych mas

Serwopneumatyka znajduje zastosowanie również w układach, w których przemieszczane są stosunkowo duże masy. W porównaniu z niektórymi rozwiązaniami elektrycznymi pneumatyczny układ wykonawczy może zapewnić odpowiednią siłę przy zachowaniu konstrukcji opartej na standardowych komponentach pneumatycznych.

Jednocześnie należy pamiętać, że sprężone powietrze jest medium ściśliwym. Charakterystyka układu zależy więc między innymi od obciążenia, ciśnienia zasilania, parametrów napędu, zaworu oraz zastosowanego systemu pomiaru położenia.

Różnica między standardowym siłownikiem a serwopneumatyką

Standardowy siłownik pneumatyczny jest najczęściej wykorzystywany do realizacji ruchu pomiędzy określonymi położeniami, na przykład położeniem wsuniętym i wysuniętym. Prędkość ruchu jest regulowana zazwyczaj za pomocą zaworów dławiących, a zatrzymanie następuje w położeniu końcowym.

W układzie serwopneumatycznym położenie napędu jest kontrolowane na podstawie sprzężenia zwrotnego z systemu pomiarowego. Dzięki temu możliwe jest sterowanie ruchem do określonych pozycji, realizacja pozycji pośrednich oraz kontrolowanie procesu hamowania.

Dobór systemu SPC

Dobór kompletnego systemu serwopneumatycznego powinien uwzględniać przede wszystkim rodzaj i wielkość napędu, długość skoku lub zakres ruchu, masę przemieszczanego elementu, wymaganą prędkość, liczbę pozycji oraz sposób pomiaru położenia.

Należy również dobrać odpowiedni zawór proporcjonalny i sterownik. Komponenty muszą być ze sobą kompatybilne pod względem elektrycznym, pneumatycznym oraz funkcjonalnym.

W przypadku wymiany istniejącego elementu systemu należy sprawdzić jego pełne oznaczenie oraz dokumentację producenta. W serii SPC występują różne warianty sterowników dostosowane do określonych systemów pomiarowych i konfiguracji napędów.

Parametry i funkcje serii SPC

• Producent: Festo
• Seria: SPC
• Typ rozwiązania: serwopneumatyczny system pozycjonowania
• Główne zastosowanie: kontrolowane pozycjonowanie napędów pneumatycznych
• Element sterujący: sterownik pozycjonujący SPC11
• Napędy: tłoczyskowe, beztłoczyskowe i wahadłowe, zależnie od konfiguracji
• Informacja zwrotna: system pomiaru położenia
• Element wykonawczy: zawór proporcjonalny
• Pozycje: położenia końcowe oraz 2 dodatkowe pozycje pośrednie
• Amortyzacja: elektroniczna w położeniach końcowych
• Rodzaj ruchu: liniowy lub wahadłowy, zależnie od zastosowanego napędu
• Medium robocze: sprężone powietrze

Dokładne parametry techniczne, sposób podłączenia, kompatybilność z napędami i systemami pomiarowymi oraz wymagania dotyczące zaworu zależą od konkretnego wariantu sterownika SPC i kompletnej konfiguracji systemu.

Serwopneumatyczne systemy pozycjonowania SPC Festo – kontrolowany ruch napędów

Serwopneumatyczne systemy pozycjonowania serii SPC Festo pozwalają rozszerzyć funkcjonalność pneumatycznych napędów o kontrolę położenia. System wykorzystuje sprzężenie zwrotne z układu pomiarowego, zawór proporcjonalny oraz sterownik pozycjonujący, dzięki czemu możliwe jest kontrolowanie ruchu napędu i jego zatrzymania w określonych pozycjach.

Seria SPC umożliwia realizację ruchu do położenia końcowego z dwiema dodatkowymi pozycjami pośrednimi oraz wykorzystuje elektroniczne hamowanie przed położeniami końcowymi. Rozwiązanie może współpracować z napędami liniowymi i wahadłowymi, zależnie od zastosowanej konfiguracji.

Systemy SPC są przeznaczone do aplikacji automatyki przemysłowej, w których wymagane jest bardziej precyzyjne sterowanie ruchem pneumatycznym niż w przypadku standardowego sterowania siłownikiem pomiędzy dwoma położeniami końcowymi.