СИСТЕМЫ ПРОПОРЦИОНАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ:

ПНЕВМАТИКА И ГИДРАВЛИКА
системы пропорционального управления:
успешное решение новых задач
Р
оссийские конструкторы редко прибегают к помощи пневматических систем с пропорциональным управлением в своих
проектах. Что служит причиной
этого - ограниченные возможности данной технологии или отсутствие информации о ней?
На этот вопрос отвечает генеральный директор одной из ведущих компаний на российском рынке
пневматики «ЭС ЭМ СИ Пневматик»
Алексей Курышев:
Конечно, некоторые ограничения, как у любой технологии, есть и
у пневматики. Но дело не в них, а, в
первую очередь, в том, насколько
эффективно используются возможности технологии там, где она не выходит за свои ограничения. К сожалению, достаточно поверхностное
представление о пневматике продолжает оставаться весьма распространенным. Все знают, что такое
пневмоцилиндр, но далеко не каждый представляет себе электропневматический преобразователь, электроуправляемый редукционный
клапан, пропорциональный пневмораспределитель, регулятор расхода,
пневматический и электропневма-
управления в пневмосистемах – это,
прежде всего от недостатка информации.
КМ: Бытует мнение, что пневмосистемы с пропорциональным
управлением обладают невысокой точностью. Насколько это соответствует действительности?
Если речь идет о пропорциональном управлении давлением, то
Системы с пропорциональ
ным управлением и позицио
нированием существенно рас
ширяют область применения
пневматики
Алексей Курышев,
«ЭС ЭМ СИ Пневматик»
точность весьма высокая, достигающая ±0.5% от диапазона регулирования, т.е. в ряде устройств до ±1 кПа.
Это соответствует точности прецизионных регуляторов давления. Не
все так хорошо с точностью управления по координате: такое замечательное для других случаев свойство
воздуха как сжимаемость сильно осложняет позиционирование исполнительного механизма, не позволяя
достигать той же точности, как в
электроприводах. Так, пневмоци-
Заслонка с пропорциональным
пневмоприводом
тический позиционер, исполнительный механизм с прецизионным
пневмоуправляемым стопором и
магнитной шкалой для обратной
связи по координате. Эти устройства
существенно расширяют область
применения пневматики, распространяя её на задачи, которые еще
недавно к пневматике никак не относились. Так что, скромное пока
применение пропорционального
38
2009 № 1
хода, привод с электропневматическим позиционером имеет точность
±0.5% от полного хода по линейной
или угловой координате. Получается, что для вполне обычной длины
хода 200 мм точность позиционирования составляет ± (1-2) мм. Конечно, по этому показателю пневматические приводы заметно уступают
электрическим, но ведь не всегда
требуется позиционировать с точ-
Цилиндр с позиционером
линдр с линейным пневматическим
позиционером обладает точностью
позиционирования ±1% от полного
КОНСТРУКТОР. МАШИНОСТРОИТЕЛЬ
www.konstruktor.net
ностью до сотых долей миллиметра.
В технике есть множество задач, где
«пневматическая» точность вполне
достаточна: управление регулирующей трубопроводной арматурой на
пищевых, химических, целлюлознобумажных и других производствах,
управление флотационными машинами на горно-обогатительных
предприятиях, регулирование потоков воздуха в системах вентиляции
производственных помещений, и
этот список можно продолжать.
КМ: Может ли пневмосистема
стоить дешевле электропривода с
аналогичными возможностями?
Там, где возможности аналогичны и есть сжатый воздух, пневмосистема может стоить в разы дешевле,
чем электропривод. Если воздуха
нет, то в стоимость пневмосистемы
требуется включить компрессор с
оборудованием для подготовки воздуха, и тогда преимущество в стоимости может потеряться. К примеру,
у SMC есть такое изделие – «электрический цилиндр» LZ. Это электропривод с цикловым управлением,
перемещающийся от начальной
точки до конечной без промежуточных остановок - как обычный пнев-
ПНЕВМАТИКА И ГИДРАВЛИКА
моцилиндр. Этот электропривод
имеет аналогичные пневмоцилиндру возможности, но применяется
там, где нет сжатого воздуха. А если
воздух есть, то обычный пневмоцилиндр с распределителем оказывается в 4 раза дешевле.
КМ: Справляются ли пропорциональные пневмосистемы с
большими нагрузками?
Да, здесь пневматика очень сильна. Мы производим в России пневмоприводы с пропорциональным
управлением, содержащие пневмоцилиндр диаметром 300 мм со
SMART-позиционером. Такой привод, управляясь аналоговым сигналом 4-20 миллиампер, может развивать усилия до 5 тонн. При этом координата штока пропорциональна
управляющему сигналу с точностью
±0.5% от полного хода, составляющего 300 мм. Ничто не мешает применить этот же механизм пропорционального управления на цилиндре
диаметром 500 мм, и тогда усилие
достигнет 13 тонн. Такие цилиндры
применяются, например, для пропорционального управления большими донными клапанами на горнообогатительных предприятиях.
КМ: К проблемам подобных
систем относят остановку и старт в
промежуточных положениях…
В этом и состоит основная
сложность пропорционального управления в пневматике. Для ее пре-
Управление питателями в горно-обогатительном производстве
одоления используются позиционеры – устройства, управляющие
давлениями в обеих полостях исполнительного механизма с целью
устранения рассогласования между
двумя сигналами - управления и обратной связи. Так, SMC производит
несколько типов позиционеров:
пневматические, управляемые пневмосигналом 0.2 – 1.0 бар и с механической обратной связью, электропневматические, управляемые
сигналом 4-20 мА и тоже механической обратной связью, а также
SMART-позиционеры, содержащие
электронный управляющий блок,
который принимает электрические
сигналы управления и обратной связи и управляет пропорциональным
пневмораспределителем. Более, казалось бы, простым решением является механизм с дискретным позиционированием - пневмоцилиндр с
прецизионным стопором, останавливающим шток в заданных точках.
Однако и такая система, которую мы
также производим, оказывается не
столь простой. Для достижения приемлемой точности позиционирования применяется специальный блок
управления, программа которого
способна к самообучению. Вначале
автоматически измеряются и запоминаются величины перебегов,
впоследствии команды на остановку
подаются с упреждением, чтобы
уменьшить перебеги и повысить
точность. Таким образом, современная пневматика успешно справляется с решением задачи остановки и старта в промежуточных положениях.
Привод запорно-регулирующей арматуры на складе глинозема
www.konstruktor.net
КОНСТРУКТОР. МАШИНОСТРОИТЕЛЬ
2009 № 1
39