Aktuatoren in Gießereiautomatisierungssystemen

Aktoren in automatischen Prozessleitsystemen sind so konzipiert, dass sie direkt auf das gesteuerte Objekt oder seine Steuerungen einwirken.

Anforderungen

Laufwerke müssen die folgenden Anforderungen erfüllen:

• möglichst lineare statische Eigenschaften aufweisen;

• über ausreichende Kraft verfügen, um das Steuerobjekt oder seine Organe in allen Betriebsarten in Bewegung zu setzen;

• über die erforderliche Leistung verfügen;

• die einfachste und wirtschaftlichste Regelung des Produktionswertes zu gewährleisten;

• haben eine geringe Lenkkraft.

Besonderheiten bei der Arbeit in Gießereien

Automatisierungssysteme für Gießereiprozesse zeichnen sich durch das Vorhandensein von zwei Steuerungsmodi aus: Fernsteuerung und Automatik.

Für Antriebe in Fernsteuerungssystemen sind die Hauptindikatoren die Energie, darüber hinaus werden betriebliche, bauliche und wirtschaftliche Merkmale benötigt.

Für Antriebe in automatischen Steuerungssystemen sind vor allem ihre statischen und dynamischen Eigenschaften wichtig, die sich auf die Stabilität und Qualität der Regelung auswirken. Diese Besonderheiten bei der Auswahl von Aktoren in Automatisierungssystemen für Gießprozesse müssen bei deren Auslegung berücksichtigt werden.

Die wichtigsten Energieparameter von Antrieben (Fernsteuerung) sind das Nenndrehmoment (die bei der Nennsteuerung entwickelte Kraft) und das Anlaufdrehmoment (die im Moment des Einschaltens unter Einwirkung des Nennsteuersignals entwickelte Kraft).

Das Verhältnis des Anlaufmoments zum reduzierten Trägheitsmoment des Antriebs bestimmt dessen Trägheit, also die Zeit vom Bewegungsbeginn bis zur Nenngeschwindigkeit der Bewegung des Abtriebselements im eingeschwungenen Zustand. Um die Beschleunigungszeit zu verkürzen, sollte das Anlaufdrehmoment das 2- bis 2,5-fache des Nenndrehmoments nicht überschreiten.

In Positionsregelsystemen, in denen die Regelwirkung zwei Sollwerte hat, müssen die Stellglieder die Möglichkeit bieten, die Regelwirkung ausgehend vom Maximalwert zu ändern.

Bei Systemen mit Konstantgeschwindigkeitsreglern wird die Steuerwirkung auf das Objekt durch die Bewegungszeit des Regelkörpers bestimmt, deren Permutationsgeschwindigkeit von den technischen Daten der Aktoren abhängt.

Bei proportionalen Steuersystemen ist die Steuerwirkung auf das Objekt proportional zur Abweichung des Parameters vom eingestellten Wert, und der Proportionalitätsfaktor hängt von der Konstruktion des Aktuators, der Bremsvorrichtungen und von jeder Fahrt nach der anderen ab.

In einer Reihe automatischer Steuerungssysteme für Gießereiprozesse werden die Stellglieder durch eine Rückmeldung über die Position des Reglers abgedeckt. Es erfolgt eine erweiterte Bewertung der statischen und dynamischen Eigenschaften der Antriebe hinsichtlich ihrer Genauigkeit und Geschwindigkeit.

Bei der Konstruktion von Aktoren ist es erforderlich, die Bewegungsgeschwindigkeit seines Ausgabegeräts bei Nennlast und ein Steuersignal einzustellen, das der Nennbewegungsgeschwindigkeit des Ausgabegeräts entspricht.

In Gießereiautomatisierungssystemen werden verschiedenste Aktoren eingesetzt. Sie sind konstruktionsbedingt in elektromechanische, elektromagnetische, hydraulische, pneumatische und kombinierte unterteilt.

Elektromechanische Antriebe

Elektromechanische Antriebe werden zur Steuerung verschiedener Stopp- und Regelorgane von Automatisierungssystemen eingesetzt. Kits können einen Elektromotor, ein Getriebe, Endschalter, eine Drehmomentbegrenzungskupplung und einen Rückkopplungssensor umfassen.

Zu den elektromechanischen Antrieben gehören Geräte zum Drehen von Eimern zum automatischen Ausgießen, Öffnen und Schließen von Trichtern zum Wiegen von Spendern in Misch- und Mischanlagen, Beschickungsschmelzen usw.

Bei diesen Gießverfahren sorgen elektromechanische Antriebe für:

• Fern- oder automatischer Start des Elektroantriebs über die Starttasten „Schließen“ und „Öffnen“;

• Stoppen des Elektroantriebs in jeder Zwischenposition mittels Tasten oder Kontakten von Endschaltern;

• Notabschaltung bei kritischen Überlastungen;

• Fernlichtsignalisierung der Endpositionen des Arbeitskörpers (Elevator, Trichterboden, Gießpfanne usw.);

• elektrische Blockierung durch andere Mechanismen.

Elektromagnetische Antriebe

Elektromagnetische Antriebe sind eine Kombination aus einem Elektromagneten und einem von ihm bewegten mechanischen Gerät. Sie verleihen dem Antrieb des gesteuerten Organs eine Vorwärtsbewegung.

Elektromagnetische Aktuatoren werden zur Steuerung von Ventilen, Toren, Ventilen und Spulen in Automatisierungssystemen zur Regulierung der Zufuhr von Kuppelstrahlen, Heizung, Sauerstoffzufuhr im Stahlherstellungsprozess und in Systemen verwendet elektrohydraulische oder elektropneumatische Geräte, bei dem der Magnet das Steuerventil usw. bewegt.

Der Nachteil von Magnetventilen und Ventilen besteht darin, dass es bei nahezu augenblicklichem Schalten zu Wasserschlägen kommen kann.

Hydraulische Antriebe

Hydraulische Aktuatoren werden häufig in automatischen Gießlinien und -systemen eingesetzt, da sie erhebliche kurzfristige Aktionen mit 5- bis 7-facher Überlastung ermöglichen, bei kleinen Abmessungen große Ausgangsmomente (Kräfte) aufweisen und Winkelbeschleunigungen von mehr als 20.000 rad bereitstellen können / s .

Am weitesten verbreitet sind hydraulische Kolbenantriebe, bei denen als Arbeitsflüssigkeit Erdöle, synthetische Flüssigkeiten, Alkohol-Glyzerin-Mischungen usw. verwendet werden.

In Gießanlagen sind die am häufigsten eingesetzten Kolbenantriebe einfach- und doppeltwirkend.

Zu den Nachteilen hydraulischer Antriebe zählen ihre große Masse, ein erheblicher Stromverbrauch für die Steuerung und Schwierigkeiten bei der Vermeidung von Unfällen.

Um einige der Hauptmängel zu beheben, sind die Auswahl der Bremsmethode und des Bremsgesetzes sowie die Berechnung der Konstruktionsparameter der Bremsvorrichtungen der in der Gießerei verwendeten Hydraulikzylinder von besonderer Bedeutung.

Die Auswahl bestimmter Hydraulikzylinder und Bremsgeräte wird durch deren Funktionsweise bestimmt. Bei niedrigen Geschwindigkeiten ist der Einsatz von Antriebshydraulikzylindern ohne Bremseinrichtungen mit Abbremsung der beweglichen Teile von Bauwerken oder Geräten gegen den Begrenzer zulässig. Bei einer Erhöhung der Arbeitsgeschwindigkeit auf 80 mm/s ist der Einsatz von Bremseinrichtungen erforderlich.

Pneumatische Antriebe

Pneumatische Antriebe Aufbau wie hydraulisch. Ihre Unterschiede liegen in den Eigenschaften des Arbeitsmediums (Gas und Flüssigkeit): Die Kompressibilität des Gases wirkt sich negativ auf den Betrieb des Systems aus, insbesondere bei erheblichen Belastungen und Beschleunigungen.

Pneumatische Antriebe werden in Kolben- und Membranantriebe unterteilt. Aufgrund ihrer Einfachheit und geringen Kosten sind pneumatische Kolbenantriebe in der Gießerei weit verbreitet.

Gleichzeitig zwingt die aggressive Umgebung in Gießprozessen die Konstrukteure dazu, spezielle Pneumatikzylinder für automatische Gießmaschinen zu entwickeln. Solche Pneumatikzylinder werden in geschlossener Bauweise gefertigt, sodass ihre Stangen nicht mit der Umgebung in Berührung kommen.

Sie verwenden Einwegzylinder, die über eine einzelne Zahnstange mit einem Zahnrad auf der Abtriebswelle verbunden sind. Die Drehung der Welle wird durch die Kurbel in eine lineare Bewegung umgewandelt, und obwohl die doppelte Umwandlung zu einem Leistungsverlust führt, sind diese Mechanismen langlebig.

Kombinierte Antriebe

Die neuen Geräte von Festo ermöglichen es Ihnen, Aufgaben mit einfachen motorischen Bewegungen zu lösen und Daten intelligent über IO-Link von einer Steuerung an eine SPS auszutauschen. Diese Baureihe elektrischer Antriebe vereint die Einfachheit der Pneumatik mit den Vorteilen der elektrischen Automatisierung.

Die elektrischen Antriebe der Simplified Motion-Serie sind Bewegungslösungen mit integrierter Motorisierung und Steuerung für einfache Aufgaben. Sie ermöglichen den Betrieb und die Inbetriebnahme ohne Software, nach dem „Plug and Play“-Prinzip.

Parameter für Vor- und Rücklaufgeschwindigkeit, Betätigungskraft, Endlageneinstellung, Dämpfung und Handsteuerung können über physische Tasten direkt am Antrieb eingestellt werden.

Auswahl

Berücksichtigen Sie bei der Auswahl von Aktoren für Gießereiautomatisierungssysteme deren Geschwindigkeit, Effizienz und leisen Betrieb. Jede dieser Metriken kann in gewissem Maße für die Lösung eines bestimmten Automatisierungsproblems wichtig sein.

Es gibt jedoch ein Hauptkriterium, das bei der Konstruktion oder Auswahl eines Aktuators bevorzugt werden sollte: hohe Zuverlässigkeit.

In diesem Zusammenhang wird empfohlen, nach Möglichkeit elektromagnetische und elektromechanische Antriebe mit einfachen kinematischen Schemata in größerem Umfang einzusetzen.

Beim Einsatz von hydraulischen oder pneumatischen Antrieben muss auf die Zuverlässigkeit der Dichtungseinrichtungen und die Reduzierung der Masse der beweglichen Teile geachtet werden.

Siehe auch: Technische Mittel zur Messung und Steuerung in der Gießerei