Attuatori nei sistemi di automazione della fonderia

Gli attuatori nei sistemi di controllo automatico del processo sono progettati per influenzare direttamente l'oggetto controllato o i suoi controlli.

Requisiti

Le unità devono soddisfare i seguenti requisiti:

• avere caratteristiche statiche quanto più lineari possibile;

• avere potenza sufficiente per mettere in movimento l'oggetto di controllo o i suoi organi in tutte le modalità di funzionamento;

• avere le prestazioni richieste;

• assicurare la regolazione più semplice ed economica del valore della produzione;

• hanno una bassa potenza di sterzata.

Caratteristiche quando si lavora nelle fonderie

I sistemi di automazione per i processi di fonderia sono caratterizzati dalla presenza di due modalità di controllo: remoto e automatico.

Per gli azionamenti nei sistemi di controllo remoto, gli indicatori principali sono l'energia, inoltre sono richieste caratteristiche operative, strutturali ed economiche.

Per gli azionamenti nei sistemi di controllo automatici, le più importanti sono le loro proprietà statiche e dinamiche, che influenzano la stabilità e la qualità della regolazione. Queste caratteristiche della scelta degli attuatori nei sistemi di automazione per i processi di fusione devono essere prese in considerazione nella loro progettazione.

I principali parametri energetici degli azionamenti (telecomando) sono la coppia nominale (la forza sviluppata al comando nominale) e la coppia di spunto (la forza sviluppata al momento dell'accensione sotto l'azione del segnale di comando nominale).

Il rapporto tra la coppia di avviamento e il momento di inerzia ridotto dell'azionamento determina la sua inerzia, ovvero il tempo dall'inizio del movimento alla velocità nominale di movimento dell'elemento condotto in uno stato stazionario. Per ridurre il tempo di accelerazione, la coppia di avviamento non deve superare 2 - 2,5 coppia nominale.

Nei sistemi di controllo posizionale in cui l'azione di controllo ha due setpoint, gli attuatori devono fornire la possibilità di modificare l'azione di controllo rispetto al valore massimo.

Nei sistemi con regolatori a velocità costante, l'azione di controllo sull'oggetto è determinata dal tempo di movimento del corpo regolatore, la cui velocità di permutazione dipende dai dati tecnici degli attuatori.

Nei sistemi di controllo proporzionali, l'azione di controllo sull'oggetto è proporzionale alla deviazione del parametro dal valore impostato e il fattore di proporzionalità dipende dal design dell'attuatore, dai dispositivi di frenatura e dopo lo scatto dopo lo scatto.

In numerosi sistemi di controllo automatico per processi di fonderia, gli attuatori sono coperti da feedback sulla posizione del regolatore. Viene effettuata una valutazione avanzata delle proprietà statiche e dinamiche degli azionamenti considerando la loro precisione e velocità.

Quando si progettano gli attuatori, è necessario impostare la velocità di movimento del dispositivo di uscita al carico nominale e un segnale di controllo corrispondente alla velocità di movimento nominale del dispositivo di uscita.

Nei sistemi di automazione per fonderia viene utilizzata un'ampia varietà di attuatori. In base alla progettazione, sono suddivisi in elettromeccanici, elettromagnetici, idraulici, pneumatici e combinati.

Azionamenti elettromeccanici

Gli azionamenti elettromeccanici vengono utilizzati per controllare vari corpi di lavoro di arresto e regolazione dei sistemi di automazione. I kit possono includere un motore elettrico, un riduttore, interruttori di finecorsa, una frizione con limitatore di coppia e un sensore di retroazione.

Gli azionamenti elettromeccanici includono dispositivi per la rotazione di secchi per il versamento automatico, l'apertura e la chiusura di tramogge per dosatori di pesatura in sistemi di miscelazione e miscelazione, caricamento di fonderie, ecc.

In questi processi di fusione, gli azionamenti elettromeccanici forniscono:

• avvio remoto o automatico dell'azionamento elettrico tramite i pulsanti di avvio "Chiudi" e "Apri";

• arrestare l'azionamento elettrico in qualsiasi posizione intermedia mediante pulsanti o contatti di finecorsa;

• arresto di emergenza in caso di sovraccarichi critici;

• segnalazione luminosa a distanza delle posizioni di fine corsa del corpo di lavoro (elevatore, fondo tramoggia, siviera di colata, ecc.;

• blocco elettrico da parte di altri meccanismi.

Azionamenti elettromagnetici

Gli azionamenti elettromagnetici sono una combinazione di un elettromagnete con un dispositivo meccanico mosso da esso. Impartiscono il movimento in avanti all'azionamento dell'organo controllato.

Gli attuatori elettromagnetici sono utilizzati per controllare valvole, saracinesche, valvole e spole nei sistemi di automazione per la regolazione della fornitura di getti a cupola, riscaldamento, fornitura di ossigeno nel processo di produzione dell'acciaio, nei sistemi che utilizzano dispositivi elettroidraulici o elettropneumatici, in cui il solenoide muove la valvola di controllo, ecc.

Lo svantaggio delle elettrovalvole e delle valvole è che con la commutazione quasi istantanea possono verificarsi colpi d'ariete.

Azionamenti idraulici

Gli attuatori idraulici sono ampiamente utilizzati nelle linee e nei sistemi di colata automatici poiché consentono azioni significative a breve termine di 5 - 7 volte i sovraccarichi, hanno grandi momenti di uscita (forze) a piccole dimensioni e possono fornire accelerazioni angolari superiori a 20.000 rad / i.

Gli azionamenti a pistoni idraulici più diffusi, in cui vengono utilizzati oli di petrolio, fluidi sintetici, miscela alcol-glicerina, ecc. Come fluido di lavoro.

Nei sistemi di colata, le trasmissioni a pistone più comunemente utilizzate sono a semplice e doppio effetto.

Gli svantaggi degli azionamenti idraulici includono la loro grande massa, il significativo consumo di energia per il controllo e le difficoltà nell'eliminare gli incidenti.

Per correggere alcune delle principali carenze rivestono particolare importanza la scelta del metodo e della legge di frenatura e il calcolo dei parametri di progetto dei dispositivi di frenatura dei cilindri oleodinamici utilizzati in fonderia.

La scelta di alcuni cilindri idraulici e dispositivi di frenatura è determinata dal modo in cui funzionano. A basse velocità, è consentito l'utilizzo di cilindri idraulici di azionamento senza dispositivi di frenatura con frenatura delle parti mobili di strutture o attrezzature contro il limitatore. Quando la velocità di lavoro aumenta a 80 mm / s, è necessario utilizzare dispositivi di frenatura.

Azionamenti pneumatici

Azionamenti pneumatici costruzione allo stesso modo dell'idraulica. Le loro differenze risiedono nelle proprietà del mezzo di lavoro (gas e liquido) La compressibilità del gas ha un effetto negativo sul funzionamento del sistema, specialmente sotto carichi e accelerazioni significativi.

Gli azionamenti pneumatici sono divisi in pistoni e membrane. Gli attuatori a pistone pneumatico sono comuni nelle fonderie per la loro semplicità e il basso costo.

Allo stesso tempo, l'ambiente aggressivo nei processi di fusione costringe i progettisti a sviluppare speciali cilindri pneumatici per macchine di fusione automatiche. Tali cilindri pneumatici sono fabbricati in un design chiuso in cui le loro aste non entrano in contatto con l'ambiente.

Usano cilindri unidirezionali collegati da un'unica cremagliera a un ingranaggio sull'albero di uscita. La rotazione dell'albero viene convertita dalla manovella in movimento lineare e, sebbene la doppia conversione comporti una perdita di potenza, questi meccanismi sono durevoli.

Attuatori combinati

I nuovi dispositivi di Festo consentono di risolvere compiti con semplici movimenti motorizzati e di scambiare dati in modo intelligente da un controllore a un PLC tramite IO-Link. Questa serie di azionamenti elettrici combina la semplicità della pneumatica con i vantaggi dell'automazione elettrica.

Gli azionamenti elettrici della serie Simplified Motion sono soluzioni di movimento con motorizzazione e controllo integrati per compiti semplici. Consentono il funzionamento e la messa in servizio senza software, secondo il principio "plug and play".

I parametri per la velocità di avanzamento e ritorno, la forza di azionamento, l'impostazione della posizione finale, lo smorzamento e il controllo manuale possono essere impostati direttamente sull'azionamento tramite pulsanti fisici.

Scelta

Quando si scelgono gli attuatori per i sistemi di automazione della fonderia, considerare la velocità, l'efficienza e il funzionamento silenzioso. Ognuna di queste metriche, in un modo o nell'altro, può essere importante per risolvere un particolare problema di automazione.

Tuttavia, c'è un criterio principale che dovrebbe essere preferito nella progettazione o nella selezione di qualsiasi attuatore: l'elevata affidabilità.

A tal proposito si raccomanda di utilizzare più ampiamente, ove possibile, azionamenti elettromagnetici ed elettromeccanici con cinematismi semplici.

Nei casi in cui si utilizzino azionamenti idraulici o pneumatici, occorre prestare attenzione all'affidabilità dei dispositivi di tenuta e alla riduzione della massa delle parti in movimento.

Guarda anche: Mezzi tecnici di misura e controllo in fonderia