Πνευματικοί ενεργοποιητές: Αμφίδρομη μετάδοση κίνησης και επαναφορά ελατηρίου-ανάλυση αρχής διπλής και απλής δράσης

Στα συστήματα ελέγχου βιομηχανικού αυτοματισμού, οι πνευματικοί ενεργοποιητές λειτουργούν ως βιομηχανικός εξοπλισμός "muscles", μετατρέποντας την ενέργεια πεπιεσμένου αέρα σε μηχανική ροπή και τις βαλβίδες κίνησης για άνοιγμα, κλείσιμο ή ρύθμιση. Πνευματικοί ενεργοποιητές που χωρίζονται σε δύο κύριους τύπους σύμφωνα με τις μεθόδους μεταφοράς ενέργειας και δράσης δράσης. κατευθύνσεις, ενώ οι ενεργοποιητές μονής{3}}ενεργοποίησης λειτουργούν μέσω ενός συνδυασμού μετάδοσης κίνησης πεπιεσμένου αέρα και επαναφοράς της δύναμης ελατηρίου.

Οι πνευματικοί ενεργοποιητές διπλής-ενεργοποίησης λειτουργούν με βάση την αρχή της "αμφίδρομης πνευματικής ενεργοποίησης". Εσωτερικά, έχουν συνήθως ράφι με δύο έμβολα και μετάδοση γρανάζι. Οι κύλινδροι χωρίζονται με έμβολο σε δύο ξεχωριστούς θαλάμους (κοινώς γνωστούς ως Α και Β). Και οι δύο θάλαμοι είναι εξοπλισμένοι με θύρες εισόδου/εξόδου. Ο πεπιεσμένος αέρας εναλλάσσεται μέσα και έξω από το έμβολο και στη συνέχεια οδηγεί τον άξονα εξόδου του κιβωτίου ταχυτήτων από 0 έως 90 μοίρες περιστροφής (για βαλβίδες γωνιακής διαδρομής).

Η συγκεκριμένη διαδικασία εργασίας μπορεί να χωριστεί σε δύο στάδια: όταν το σήμα ελέγχου υποδεικνύει ότι η βαλβίδα ανοίγει, ο πεπιεσμένος αέρας εισέρχεται στην είσοδο του θαλάμου Α μετά από μια ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα. Σε αυτό το σημείο, ο αέρας στο θάλαμο Β συμπιέζεται και αποβάλλεται μέσω της θυρίδας εξαγωγής στο θάλαμο Β. Η γραμμική κίνηση του εμβόλου μετατρέπεται σε περιστροφική κίνηση του άξονα εξόδου (συνήθως στρέφεται 0 έως 90 μοίρες αριστερόστροφα) μέσω του πλέγματος της σχάρας και του πινιόν, που οδηγεί τη βαλβίδα στο άνοιγμα. Όταν είναι απαραίτητο να κλείσετε τη βαλβίδα, το σήμα ελέγχου αλλάζει την κατάσταση της ηλεκτρομαγνητικής βαλβίδας. Ο πεπιεσμένος αέρας εισέρχεται από την είσοδο του θαλάμου Β, πιέζοντας το έμβολο προς την αντίθετη κατεύθυνση για να συμπιεστεί το θάλαμο Α. Ο αέρας από τον θάλαμο Α αποβάλλεται μέσω της θύρας εξαγωγής και ο άξονας εξόδου περιστρέφεται δεξιόστροφα από 90 μοίρες σε 0 μοίρες για να ολοκληρώσει το κλείσιμο της βαλβίδας.

Αξίζει να σημειωθεί ότι και οι δύο κατευθύνσεις κίνησης του ενεργοποιητή διπλής-ενεργοποίησης εξαρτώνται από τον πεπιεσμένο αέρα για ισχύ. Η ροπή εξόδου είναι σταθερή και γραμμική καθ' όλη τη διάρκεια του ταξιδιού και ο σχεδιασμός του πνευματικού κυκλώματος επιτρέπει την προσαρμογή της κίνησης για να ανταποκρίνεται στις πραγματικές ανάγκες --είτε το σύστημα μετάδοσης αέρα στο δωμάτιο Α περιστρέφεται αριστερόστροφα ή δεξιόστροφα-αντιστοιχίζοντας την αντίστοιχη αεροδυναμική λογική ελέγχου. Όταν διακόπτεται η παροχή αέρα, ο ενεργοποιητής διπλής ενέργειας θα παραμείνει στην τρέχουσα θέση του λόγω απώλειας ισχύος. Αυτή η δυνατότητα του δίνει το πλεονέκτημα του ευέλικτου ελέγχου χωρίς την ανάγκη επαναφοράς έκτακτης ανάγκης.

Σε αντίθεση με τους ενεργοποιητές "όλων-πνευματικών" διπλής ενέργειας-, η βασική σχεδίαση των πνευματικών ενεργοποιητών μονής-δράσης είναι η "μονόδρομη πνευματική κίνηση + επαναφορά αντίστροφης ελατηρίου". Η δομή τους προσθέτει ένα συγκρότημα ελατηρίου επαναφοράς για ένα σχεδιασμό δύο-ενεργειών. Ένα ελατήριο τοποθετείται συνήθως στο ένα ή και στα δύο άκρα ενός κυλίνδρου. Η συμπίεση και η απελευθέρωση του ελατηρίου παρέχει μια δύναμη αντίδρασης, επιτυγχάνοντας έτσι τη λειτουργία ασφαλείας της «αυτόματης επαναφοράς απώλειας αέρα»». Σύμφωνα με την κατάσταση επαναφοράς μετά την απώλεια αερίου, οι ενεργοποιητές μίας-ενεργοποίησης μπορούν να χωριστούν σε δύο τρόπους: "κλείσιμο απώλειας αερίου" και "κλείσιμο ανοίγματος απώλειας αερίου". Και τα δύο λειτουργούν με τον ίδιο τρόπο λειτουργίας, με τη διαφορά ότι το ελατήριο είναι τοποθετημένο στην αντίθετη κατεύθυνση από τη λογική δράσης.

Ακολουθήστε το πιο ευρέως χρησιμοποιούμενο μοντέλο "Αποτυχία-να-Άνοιγμα (FC)". Δείτε πώς λειτουργεί: Όταν πρέπει να ανοίξετε τη βαλβίδα, ο πεπιεσμένος αέρας εισέρχεται από την είσοδο του θαλάμου Α. Η πίεση του αέρα υπερβαίνει τη δύναμη προέντασης του ελατηρίου, πιέζοντας το έμβολο στο πλάι του ελατηρίου και συμπιέζοντας σταδιακά το ελατήριο. Ταυτόχρονα, ο θάλαμος Β λειτουργεί ως αεραγωγός για την αποβολή του αέρα. Το έμβολο οδηγεί τον μηχανισμό οδοντωτών τροχών και πινιόν για να περιστρέφει τον άξονα εξόδου αριστερόστροφα από το 0 στο 90, ανοίγοντας τη βαλβίδα. Όταν το σήμα ελέγχου διακόπτεται ή η πηγή αερίου αστοχεί, ο θάλαμος Α σταματά την εισαγωγή και αρχίζει να αερίζεται. Αυτή τη στιγμή, η κίνηση για τον πεπιεσμένο αέρα εξαφανίζεται και το συμπιεσμένο ελατήριο απελευθερώνει ελαστική δυναμική ενέργεια, προωθώντας το έμβολο προς την αντίθετη κατεύθυνση και επαναφέρει. Ο άξονας εξόδου περιστρέφεται δεξιόστροφα κατά 90 μοίρες έως 0 μοίρες, κλείνοντας αυτόματα τη βαλβίδα. Η λειτουργία "Αποτυχία-να-Άνοιγμα (FO)" είναι το αντίθετο: κατά τη διαδικασία εισαγωγής, ο πεπιεσμένος αέρας ωθεί το έμβολο να συμπιέσει το ελατήριο, κλείνοντας τη βαλβίδα. μετά την απώλεια αέρα, η επαναφορά του ελατηρίου, οδηγώντας τη βαλβίδα στο άνοιγμα.

Η ροπή εξόδου ενός-ενεργοποιητή μονής δράσης παρουσιάζει ένα μοναδικό μοτίβο διακύμανσης: στη φάση πνευματικής μετάδοσης κίνησης, με την αύξηση της συμπίεσης του ελατηρίου, η ανεστραμμένη αντίσταση αυξάνεται σταδιακά, γεγονός που προκαλεί τη μείωση της ροπής εξόδου της φάσης επαναφοράς της πνευματικής διαδρομής από τη μέγιστη. Αυτό το χαρακτηριστικό ροπής απαιτεί προσεκτική αντιστοίχιση της μέγιστης ροπής αντίστασης της βαλβίδας κατά τη διαδικασία επιλογής για να διασφαλιστεί η αξιόπιστη λειτουργία ακόμη και στο τέλος της διαδρομής.

Η διαφορά μεταξύ του πνευματικού ενεργοποιητή διπλής-δράσης και των πνευματικών ενεργοποιητών διπλής-και μιας-δράσης δεν είναι μόνο ο τρόπος οδήγησης αλλά και η συνολική διαφορά από τη δομική σχεδίαση έως τη λειτουργική απόδοση. Αυτές οι διαφορές μπορούν να οριστούν σαφώς σε τρεις βασικές διαστάσεις:
Πρώτον, η ουσιαστική διαφορά μεταξύ των μηχανισμών ισχύος και επαναφοράς
Η βασική διαφορά μεταξύ των δύο είναι ότι η ενέργεια "on" και "off" ενός ενεργοποιητή διπλής-δράσης βασίζεται στον πεπιεσμένο αέρα ως μοναδική πηγή ενέργειας, και η ενέργεια επαναφοράς είναι μια ενεργή πνευματική-διεργασία, ενώ ο ενεργοποιητής μονής-δράσης χρησιμοποιεί έναν υβριδικό μηχανισμό "resetuction pneumatic" μόνο στην κίνηση pneumatic και πίεσης. άλλο από την ελαστική παθητικότητα του ελατηρίου. Αυτή η διαφορά κάνει τη δράση των ενεργοποιητών διπλής-ενεργοποίησης πιο ευέλικτη και ελεγχόμενη, και οι ενεργοποιητές μονής-ενεργοποίησης έχουν τη λειτουργία επαναφοράς ασφαλείας που δεν μπορούν να αντικαταστήσουν οι ενεργοποιητές διπλής-ενεργοποίησης σε περίπτωση απώλειας αερίου.
Δεύτερον, τα χαρακτηριστικά εξόδου και η λογική ελέγχου είναι διαφορετικά.
Χωρίς αντίσταση ελατηρίου, οι ενεργοποιητές διπλής-δράσης διατηρούν μια σταθερή γραμμική ροπή εξόδου και προς τις δύο κατευθύνσεις και μπορούν να σταματήσουν σε οποιαδήποτε θέση (μαζί με μια ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα ουδέτερης θέσης) από την ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα, καθιστώντας την κατάλληλη για καταστάσεις που απαιτούν ακριβή ρύθμιση. Οι ενεργοποιητές μονής-ενεργοποίησης επηρεάζονται από την αλλαγή της δύναμης του ελατηρίου και το χαρακτηριστικό ροπής εξόδου μειώνεται. Μπορεί να παραμείνει μόνο στην ακραία θέση "on" και "off" και δεν μπορεί να πραγματοποιήσει ακριβή έλεγχο της ενδιάμεσης θέσης. Ωστόσο, μπορούν να επαναρυθμιστούν χωρίς συνεχή τροφοδοσία, κάνοντας τη λογική ελέγχου πιο απλή.
Τρίτον, τα χαρακτηριστικά ασφαλείας και τα σενάρια εφαρμογών είναι διαφορετικά.
Οι ενεργοποιητές διπλής-ενεργοποίησης παραμένουν στη θέση τους μετά την απώλεια αερίου, δεν διαθέτουν χαρακτηριστικά ενεργητικής ασφάλειας, τους καθιστούν κατάλληλους για συνήθεις συνθήκες εργασίας και δεν έχουν ειδικές απαιτήσεις για απώλεια αερίου, όπως οι παραδοσιακοί αγωγοί μεταφοράς υγρών. Η λειτουργία "Αυτόματη επαναφορά απωλειών αερίου" των ενεργοποιητών μίας-ενεργείας την καθιστά απαραίτητη για τη μεταφορά εύφλεκτων, εκρηκτικών ή τοξικών μέσων, όπως χημικά, διύλιση λαδιού και φυσικό αέριο, και μπορεί να αποτρέψει την κλιμάκωση των ατυχημάτων ασφαλείας κλείνοντας ή ανοίγοντας γρήγορα τις βαλβίδες σε περίπτωση ξαφνικής βλάβης.
Συμπέρασμα: Αρχές για τα σενάρια προσαρμογής. Η επιλογή καθορίζει την ασφάλεια και την αποτελεσματικότητα
Όσον αφορά την αρχή λειτουργίας, οι πνευματικοί ενεργοποιητές διπλής-δράσης είναι ένας "αποδοτικός και ευέλικτος γενικός ενεργοποιητής", ο οποίος επιτυγχάνει ομαλή και ελεγχόμενη κίνηση μέσω πνευματικής κίνησης αμφίδρομης λειτουργίας. Οι απλοί-ενεργοποιητές είναι ένας "ειδικός ενεργοποιητής με πυρήνα την ασφάλεια", ο οποίος υιοθετεί τον μηχανισμό συνδυασμού "πνευματικό + ελατήριο" για να δημιουργήσει μια γραμμή ασφαλείας σφάλματος. Σε βιομηχανικό σενάριο, δεν υπάρχει απόλυτη υπεροχή μεταξύ των δύο. Το κλειδί είναι εάν ταιριάζουν απόλυτα με τις επιχειρησιακές απαιτήσεις-η αρχή της επαναφοράς ελατηρίου{u7} είναι η αρχή της ενεργοποίησης{u7} απαιτεί αξιόπιστη απόκριση έκτακτης ανάγκης και η αρχή της πλήρως{8}πνευματικής κίνησης των ενεργοποιητών διπλής ενέργειας-είναι πιο συμφέρουσα όταν δίνεται προτεραιότητα στον ευέλικτο έλεγχο και τη σταθερή απόδοση.