SMC氣動執(zhí)行器控制選項

SMC氣動執(zhí)行器是機器和設(shè)備運動的主力。以下是有關(guān)控制和監(jiān)視的不同風(fēng)格的一些提示。

SMC氣動執(zhí)行器通常用于無數(shù)類型的設(shè)備和機械，因為它們提供了一種簡單、經(jīng)濟且耐用的方式來實現(xiàn)線性或其他類型或運動。它們緊湊而強大，可提供強大的力，并且通常是電動或液壓驅(qū)動的解決方案，這兩者都會增加重量和復(fù)雜性。

另一方面，由于外形尺寸、選項和配置的多樣性，選擇可能會變得復(fù)雜。也許受歡迎的配置是基本的SMC氣缸，但即使是這種樣式也有許多排列。不僅有幾種物理樣式，而且還有許多控制和監(jiān)視方法。本文將回顧一些氣動執(zhí)行器的基礎(chǔ)知識，并考慮與其控制方式相關(guān)的主要概念。

SMC氣動執(zhí)行器基礎(chǔ)知識

氣動執(zhí)行器將壓縮空氣的能量轉(zhuǎn)化為直線運動。常見樣式包括 NFPA 拉桿、ISO 15552、圓形主體、導(dǎo)桿和緊湊型版本。大多數(shù)執(zhí)行器都包含一個封閉的氣缸外殼，該外殼包含一個連接到桿的可移動活塞。提供給活塞或從活塞移除的空氣壓力移動它和相關(guān)聯(lián)的桿。軸產(chǎn)生線性運動，附加機構(gòu)可以將這種運動轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)或抓握動作。

氣動閥控制從氣缸的一側(cè)或兩側(cè)供應(yīng)或排出的壓縮空氣的流量。這些閥門可以通過外部氣源電動驅(qū)動或由機器操作員手動驅(qū)動。

執(zhí)行器可以使用不同的構(gòu)造方法由多種材料制成。必須考慮設(shè)備幾何形狀以選擇合適的安裝和連接方法，并且必須確定執(zhí)行器的尺寸以確保其能夠提供適當(dāng)?shù)膭恿Α?/p>

何時加強控制

有幾個條件會影響氣動執(zhí)行器的性能。不一致的氣壓或可變的有效載荷會改變運行速度。磨損部件和過期維護，無論是在執(zhí)行器內(nèi)部還是在外部連桿和機構(gòu)內(nèi)，也會影響按設(shè)計運行的能力。

使用手動控制的人工操作員可以觀察設(shè)備運行并根據(jù)需要進行調(diào)整。然而，許多類型的機械具有更復(fù)雜和自動的序列和交互，需要監(jiān)控以確定正確的操作。

任何時候一個動作直接影響后續(xù)動作，在進入第二個步驟之前確認第一步的位置已經(jīng)達到是很重要的。位置傳感器執(zhí)行此功能，并讓自動化系統(tǒng)在第一步完成時繼續(xù)進行第二步。這樣，即使設(shè)備性能和速度隨時間發(fā)生變化，也可以保持順序功能。

許多用戶選擇監(jiān)控所有氣動動作。大多數(shù)氣缸工作在兩個位置，伸出和縮回。通過為每種情況安裝位置開關(guān)，控制系統(tǒng)可以配置為在氣缸未按預(yù)期到達指令位置時發(fā)出警報。還可以添加更多開關(guān)以指示執(zhí)行器何時到達中間位置。

另一個改進是系統(tǒng)評估執(zhí)行器移動到指令位置所需的時間。在設(shè)備設(shè)置和調(diào)整期間，可以確定每個運動的標(biāo)稱啟動時間。使用此信息，可以配置控制系統(tǒng)，以便任何比預(yù)期時間長的操作，即使它們最終完成，也會觸發(fā)警告。因此，在發(fā)生*故障之前，最終用戶會收到即將發(fā)生故障的通知。

選擇正確的選項

一旦決定監(jiān)測執(zhí)行器位置，就需要更多的選擇。根據(jù)要求，可以在執(zhí)行器本身或從動設(shè)備上感測位置。在所有情況下，傳感器環(huán)境保護等級（NEMA 或 IP）必須適合安裝位置。

在執(zhí)行器上安裝傳感器是一種可靠且經(jīng)過驗證的方法，可以在整個機器中始終如一地應(yīng)用，但這不會檢測到機械聯(lián)動裝置或機構(gòu)內(nèi)的故障。為此，設(shè)計人員可以選擇在被驅(qū)動設(shè)備上安裝位置開關(guān)。

許多致動器和氣缸包括槽或其他容納裝置以容易地接受兼容的位置開關(guān)。常見的樣式有 T 形槽、圓形和燕尾形。對于沒有這些功能的應(yīng)用，一些傳感器配置為與安裝帶或其他適配器支架配合使用。

正向感應(yīng)裝置還要求內(nèi)部活塞具有磁性。位置開關(guān)可以安裝在氣缸表面的一個或多個位置，以指示活塞的存在，從而指示機構(gòu)的存在。

盡管可以使用舊式機械簧片開關(guān)并且價格稍低，但固態(tài)開關(guān)提供了更現(xiàn)代和更可靠的選擇，因為它們沒有可磨損的移動部件。這些還可能包括指示 LED 以幫助人員設(shè)置和觀察操作，并且某些類型帶有連接器以便快速安裝和更換。

有兩種主要的固態(tài)傳感技術(shù)。巨磁阻適用于大多數(shù)應(yīng)用，并且比各向異性磁阻便宜。然而，各向異性磁阻技術(shù)表現(xiàn)出更高的靈敏度和更窄的感應(yīng)場，使其成為短行程氣缸的更好選擇。

當(dāng)確定被驅(qū)動設(shè)備的位置更為關(guān)鍵時，最好使用氣缸外部的傳統(tǒng)限位開關(guān)。這些可以是機械式或固態(tài)接近式，每個都可能需要額外的金屬目標(biāo)或配件來激活開關(guān)。

無論位置開關(guān)位于何處，它都必須具有適當(dāng)?shù)碾姎馓匦浴？梢允褂?120 Vac 進行機器控制，但為了用戶安全和方便，大多數(shù)設(shè)計人員已改用 24 Vdc。機械開關(guān)的操作類似于繼電器觸點。固態(tài)開關(guān)有 PNP（源型）和 NPN（漏型）兩種，必須選擇它們以匹配控制系統(tǒng)特性。在驅(qū)動繼電器或燈等其他負載時，工程師必須評估開關(guān)功率和額定電流。

最常見的是使用常開 (NO) 開關(guān)，當(dāng)檢測到位置時關(guān)閉。但是，在某些情況下需要常閉 (NC)。大多數(shù)交換機僅配置一種方式或另一種方式。從電氣角度來看，總是希望選擇具有故障安全功能的邏輯，這樣如果接線或開關(guān)出現(xiàn)故障，設(shè)備將以安全的方式停止。

成本考慮

SMC傳感元件物有所值，尤其是在關(guān)鍵應(yīng)用需要時。但必須注意的是，對于最基本的氣缸，在行程兩端添加位置開關(guān)的成本可能等于氣缸本身的成本

添加傳感元件會產(chǎn)生材料和勞動力影響的連鎖反應(yīng)。必須選擇開關(guān)部件以匹配精確的物理傳感需求和預(yù)期控制系統(tǒng)的電氣特性。設(shè)計人員必須在機械和電氣接線圖上包括傳感器。在安裝過程中，電工必須安裝現(xiàn)場接線并確保仔細布線以適應(yīng)任何運動。啟動時，每個執(zhí)行器都必須在其范圍內(nèi)操作，技術(shù)人員必須相應(yīng)地調(diào)整位置開關(guān)。

為了充分利用限位開關(guān)提供的優(yōu)勢，工程師必須在某種類型的操作順序文檔中定義操作和報警特性。控制可能是硬接線來實現(xiàn)這一點，這反過來可能需要額外的互鎖和指示。更常見的是，PLC 和可能的 HMI 將用于此目的，因此需要對這些進行編程。

設(shè)備初次調(diào)試后，必須對完整的機器功能進行全面測試，以適應(yīng)所有可能的操作條件。執(zhí)行此操作是為了確認基本操作和更高級的時序條件。

執(zhí)行器自動化可以幫助操作和維護人員，特別是如果系統(tǒng)配置了足夠的診斷以指示故障。另一方面，傳感元件會帶來額外的維護問題——因為它們可能會出現(xiàn)故障或無法調(diào)整。

底線是氣缸控制和監(jiān)測元件是一個有價值的補充，但會引入某些成本，必須與預(yù)期收益進行權(quán)衡。

混合方法

為了幫助控制成本，許多設(shè)計人員采用混合方法來執(zhí)行器控制，尤其是在開發(fā)將批量生產(chǎn)的系統(tǒng)或子系統(tǒng)時。當(dāng)一件設(shè)備進行開發(fā)時，工程師可能傾向于過度儀器并將傳感器放置在所有可能的位置。

當(dāng)系統(tǒng)處于原型模式時，這允許他們*訪問使用自動化平臺來跟蹤周期時間和其他操作參數(shù)。這有助于微調(diào)操作、調(diào)整時序和解決問題。

然而，一旦機器根據(jù)需要運行，設(shè)計人員就可以削尖鉛筆并準(zhǔn)確評估操作和維護所需的位置開關(guān)。在這個價值工程階段，可以去除不必要的元素以降低成本，同時仍然提供安全可靠運行所需的儀器。

氣動執(zhí)行器是許多不同類型機器的主力。無論是手動控制還是作為自動化系統(tǒng)的一部分操作，監(jiān)控執(zhí)行器位置并將此信息集成到控制方案中的原因有很多。仔細注意所需的物理和電氣特性將有助于設(shè)計人員選擇適合任何應(yīng)用的產(chǎn)品。