Suyuqlik quvvat tizimlarini almashtirish uchun mo‘ljallangan elektr aktuatorlar: sanoat avtomatlashtirish bo‘yicha amaliy qo‘llanma

O‘nlab yillar davomida pnevmatik silindrlar va gidravlik aktuatorlar sanoat harakatini boshqarishda ustunlik qilib kelgan. Ularning mashhurligi boshqarish usullarining soddaligi, kuchni ishonchli hosil qilishi va o‘rnatishning osonligidan kelib chiqadi. Klapan ishga tushadi, suyuqlik harakatlanadi va aktuator cho‘ziladi yoki tortiladi. Tushuncha oson anglashiladi va unga texnik xizmat ko‘rsatish undan ham oson.

Biroq zamonaviy ishlab chiqarish korxonalari energiya samaradorligini oshirish, texnik xizmat ko‘rsatish talablarini kamaytirish, sizib chiqishlarni bartaraf etish va joylashuv aniqligini oshirish bo‘yicha tobora kuchayib borayotgan bosimga duch kelmoqda. Bu talablar qadoqlash va yig‘ishdan tortib yarimo‘tkazgichlar ishlab chiqarishi hamda texnologik jarayonlarni avtomatlashtirishgacha bo‘lgan sohalarda elektr aktuatorlarning joriy etilishini tezlashtirdi.

An’anaviy suyuqlik quvvatiga asoslangan tizimlardan farqli ravishda, elektr aktuatorlar aniq pozitsiyani boshqarish, dasturlashtiriladigan harakat profillari, takrorlanuvchi harakat va real vaqt rejimida diagnostika imkoniyatlarini taqdim etadi. Muhandislar bosim regulyatorlari, oqim boshqaruvlari yoki mexanik sozlashlarga tayanmasdan tezlanish, tezlik, sekinlashish va to‘xtash pozitsiyasini boshqarishi mumkin.

Tarixan bu afzalliklar sezilarli kamchilik bilan birga kelgan. Elektr harakat tizimlari ko‘pincha servo privodlar, PLC dasturlash, aloqa tarmoqlari, sozlash dasturi, enkoderli qayta aloqa tizimlari va harakatni boshqarish bo‘yicha maxsus bilimlarni talab qilgan.

Ko‘plab korxonalar, ayniqsa oddiy pnevmatik silindrlarni almashtirayotganlar uchun ushbu murakkablik joriy etishga jiddiy to‘siq bo‘ldi.

Zamonaviy integratsiyalashgan elektr aktuator platformalari aktuator mexanikasi, motorni boshqarish elektronikasi va sozlash dasturini yagona qurilmaga birlashtirish orqali ushbu muammoni bartaraf etishga intiladi. Natijada pnevmatik tizimlarni juda ommalashtirgan ekspluatatsiya soddaligini saqlagan holda, elektr harakatning afzalliklarini taqdim etadigan tizim hosil bo‘ladi.

Ushbu maqolada SMC kompaniyasining e-Actuator platformasi ko‘rib chiqiladi va integratsiyalashgan elektr harakat tizimlari ishlab chiqaruvchilarga an’anaviy suyuqlik quvvati texnologiyalaridan voz kechishga qanday yordam berayotgani o‘rganiladi.

Avtomatizatsiya infratuzilmasini modernizatsiya qilayotgan korxonalar uchun ushbu texnologiyalar zamonaviy ishlab chiqarish jarayonlarida keng qo‘llaniladigan ilg‘or PLC & PAC tizimlari, sanoat HMI platformalari va harakatni boshqarish yechimlarini tobora ko‘proq to‘ldirmoqda.

1-rasm. SMC kompaniyasining namoyish qurilmasidagi e-Actuator seriyasi.

Ishlab chiqaruvchilar nega pnevmatik va gidravlik aktuatorlarni almashtirmoqda

Pnevmatik tizimlar sanoat avtomatizatsiyasida eng keng qo‘llaniladigan harakat texnologiyalaridan biri bo‘lib qolmoqda. Siqilgan havo aksariyat zavodlarda oson mavjud, pnevmatik silindrlar esa ko‘plab ilovalar uchun ishonchli ishlashni ta’minlaydi.

Gidravlik tizimlar nihoyatda katta kuch talab qilinadigan ilovalarda, jumladan presslar, og‘ir texnika, metallni shakllantirish uskunalari va yirik sanoat aktuatorlarida hanuz ustunlik qiladi.

Ushbu afzalliklarga qaramay, suyuqlik quvvati texnologiyalari bir qancha ekspluatatsion muammolarni keltirib chiqaradi.

Siqilgan havo tizimlari tabiatan samarasizdir. Havoni siqish, taqsimlash, saqlash va chiqarish jarayonlarida sezilarli energiya yo‘qotishlari yuz beradi. Eskirgan korxonalarda ko‘pincha havo sizib chiqishlari paydo bo‘ladi, bu esa foydali ish bajarmagan holda energiya xarajatlarini oshiradi.

Gidravlik tizimlar boshqa muammolarni keltirib chiqaradi. Suyuqlikning ifloslanishi, zichlagichlarning yemirilishi, sizib chiqishlar, ekologik omillar va doimiy texnik xizmat talablari butun foydalanish davri xarajatlarini oshiradi.

Elektr aktuatorlari ushbu muammolarning ko‘pini bevosita bartaraf etadi.

• Siqilgan havo sarfi yo‘q
• Gidravlik suyuqlikka texnik xizmat ko‘rsatish talab etilmaydi
• Oqish bilan bog‘liq muammolar yo‘q
• Ishlash shovqinining pastligi
• Yaxshilangan pozitsiyalash aniqligi
• Dasturlanadigan harakat profillari
• Integratsiyalangan diagnostika
• Yuqoriroq energiya samaradorligi

Eng muhimi, elektr aktuatorlari shunchaki ikki belgilangan oxirgi nuqta o‘rtasida harakatlanish o‘rniga, harakatni aniq boshqarish imkonini beradi.

Bu imkoniyat muhandislarga mexanik sozlashlarsiz bir nechta mahsulotlar, retseptlar va ish rejimlarini qo‘llab-quvvatlay oladigan moslashuvchan ishlab chiqarish tizimlarini yaratish imkonini beradi.

Elektr harakat tizimlarining an’anaviy murakkabligi

Elektr aktuatorlari sezilarli samaradorlik afzalliklarini taqdim etsa-da, an’anaviy servoga asoslangan harakat tizimlari ko‘pincha pnevmatik qurilmalarga qaraganda ancha ko‘proq muhandislik sa’y-harakatlarini talab qiladi.

An’anaviy elektr harakat yechimi odatda quyidagilarni o‘z ichiga oladi:

• Servo motor
• Servo drayv
• Harakat kontrolleri
• Enkoder qayta aloqasi
• Aloqa tarmog‘i
• Dasturlash dasturi
• Quvvat taqsimlash uskunalari
• Xavfsizlik integratsiyasi

Ko‘plab sanoat korxonalarida muhandislarga shunchaki silindrni A pozitsiyasidan B pozitsiyasiga ko‘chirish kerak bo‘ladi. Bunday oddiy talab uchun to‘liq servo tizimni o‘rnatish keraksiz murakkablik va xarajatlarni keltirib chiqarishi mumkin.

Aynan shu muammo pnevmatik silindrlar cheklovlariga qaramay, nega hanuz keng qo‘llanilishini tushuntiradi.

An’anaviy harakatni boshqarish tizimini sozlash, ishga tushirish va texnik xizmat ko‘rsatish uchun talab etiladigan muhandislik sa’y-harakatlari oddiy chiziqli harakat ilovalari uchun ko‘pincha keltiradigan foydadan ustun keladi.

Integratsiyalangan elektr aktuatorlar an’anaviy suyuqlik quvvati boshqaruv usullarining soddaligini saqlagan holda, servo darajasidagi pozitsiyalash samaradorligini ta’minlab, bu tafovutni bartaraf etishga intiladi.

SMC e-Actuator konsepsiyasini tushunish

SMC EQFS e-Actuator seriyasi harakatni boshqarishga amaliy nuqtayi nazardan yondashadi.

Muhandislar alohida motorlar, drayvlar, qayta aloqa tizimlari va kontrollerlarni xarid qilishini talab qilish o‘rniga, aktuator ushbu komponentlarni ixcham yig‘ma qurilmaga birlashtiradi.

Bu arxitektura o‘rnatish murakkabligini keskin kamaytiradi.

Integratsiyalangan kontroller quyidagilarni avtomatik boshqaradi:

• Holatni boshqarish
• Motor kommutatsiyasi
• Tezlanishni boshqarish
• Sekinlashishni boshqarish
• Joylashuv haqidagi qayta aloqa
• Harakatlar ketma-ketligi
• Nosozliklarni monitoring qilish

Natijada foydalanuvchi aktuator bilan pnevmatik silindrga o‘xshash tarzda ishlaydi.

Oddiy raqamli kirishlar harakatni boshqaradi, ichki kontroller esa fonda ishlaydigan murakkab hisob-kitoblar va boshqaruv algoritmlarini bajaradi.

2-rasm. Maxsus quvvat, kiritish/chiqarish va sozlash interfeyslariga ega integratsiyalangan kontroller.

Integratsiyalangan kontrollerlar: elektr harakat tizimlarini joriy etishni soddalashtirish

Tarixan elektr aktuatorlarni joriy etishdagi eng katta to‘siqlardan biri kontrollerning murakkabligi bo‘lgan.

An’anaviy servo tizimlar ko‘pincha keng ko‘lamli sozlashni va maxsus malakani talab qiladi.

Integratsiyalangan kontroller arxitekturalari harakatni boshqarish intellektini bevosita aktuator yig‘masiga joylashtirish orqali joriy etishni soddalashtiradi.

O‘rnatish nuqtayi nazaridan muhandislar asosan uchta ulanish bilan ishlaydi:

• 24 VDC quvvat kirishi
• Raqamli kiritish/chiqarish interfeysi
• Sozlash interfeysi

Bu konstruksiya odatda mustaqil harakatni boshqarish tizimlari bilan bog‘liq bo‘lgan sim ulash murakkabligining katta qismini bartaraf etadi.

Mashina ishlab chiqaruvchilar panel uchun zarur joyning qisqarishi, hujjatlarning soddalashishi va ishga tushirish jarayonlarining tezlashishidan foyda ko‘radi.

Texnik xizmat ko‘rsatuvchi xodimlar ham foyda ko‘radi, chunki yuritma va aktuator yagona tizim sifatida ishlaganda nosozliklarni aniqlash ancha osonlashadi.

Suyuqlik tizimlariga nisbatan elektr infratuzilmasining afzalliklari

Elektr aktuatorlarning ko‘pincha e’tibordan chetda qoladigan afzalliklaridan biri obyekt infratuzilmasi bilan bog‘liq.

Pnevmatik tizimlar bitta aktuator ishlashidan oldin keng ko‘lamli yordamchi uskunalarni talab qiladi.

Bu infratuzilma quyidagilarni o‘z ichiga olishi mumkin:

• Havo kompressorlari
• Quritkichlar
• Filtrlar
• Bosim rostlagichlari
• Saqlash baklari
• Taqsimlash quvurlari
• Oqishlarni boshqarish dasturlari

Gidravlik tizimlar ham xuddi shunday katta infratuzilma sarmoyalarini talab qiladi.

Bunday tizimlar odatda nasoslar, rezervuarlar, klapanlar, issiqlik almashgichlar, filtrlash tizimlari va keng quvurlar tarmoqlarini o‘z ichiga oladi.

Elektr aktuatorlari ushbu talablardan ko‘pini bartaraf etadi.

Quvvat taqsimlash infratuzilmasi aksariyat sanoat obyektlarida allaqachon mavjud. Masofadagi joylarga elektr ulanishlarini yetkazish ko‘pincha yangi siqilgan havo yoki gidravlik tarmoqlarni o‘rnatishdan ancha oson.

Bu afzallik, ayniqsa, obyektlarni kengaytirish va modernizatsiya qilish loyihalarida muhim ahamiyat kasb etadi.

Muhandislar siqilgan havo mavjud bo‘lmagan yoki uni o‘rnatish juda qimmatga tushadigan joylarda harakat tizimlarini joriy etishlari mumkin.

Quvvat va kiritish/chiqarish ulanishlarini tushunish

e-Actuator keng tarqalgan sanoat avtomatizatsiyasi amaliyotlariga mos keladigan sodda sim ulash yondashuvidan foydalanadi.

Quvvat ulagichi standart 24 VDC boshqaruv quvvatini qabul qiladi, bu esa mavjud sanoat quvvat tizimlari bilan moslashish imkonini beradi.

Aksariyat zamonaviy avtomatizatsiya platformalarida sensorlar, kontrollerlar, HMI lar va aloqa uskunalari uchun 24 VDC quvvat arxitekturalari allaqachon qo‘llaniladi.

Bu moslik tizim integratsiyasini soddalashtiradi.

3-rasm. Integratsiyalangan kontrollerda ishlatiladigan quvvat va raqamli I/O pinlarining tayinlanishi.

Raqamli kirish arxitekturasi ko‘plab an’anaviy PLC kirish modullaridan biroz farq qiladi.

Aktuator ichki ravishda ta’minot kuchlanishiga tayanadi, shuning uchun tashqi qurilmalar umumiy elektr referensiga ega bo‘lishi kerak.

Tizim integratsiyasi vaqtida bu bog‘liqlikni tushunish muhim ahamiyat kasb etadi.

To‘g‘ri yerga ulash va umumiy referensni boshqarish ishonchli ishlashni ta’minlashga, shu bilan birga elektr shovqini va aloqa muammolarini kamaytirishga yordam beradi.

Elektr aktuatorlarni Allen-Bradley ControlLogix, Siemens SIMATIC S7 yoki Schneider Modicon Quantum tizimlari bilan integratsiya qilayotgan muhandislar o‘rnatish vaqtida umumiy quvvat referensini qo‘llash bo‘yicha odatiy amaliyotlarni tekshirishlari kerak.

Elektr aktuatorlardan eng ko‘p foyda oladigan sanoat qo‘llanmalari

Har bir pnevmatik yoki gidravlik qo‘llanmani avtomatik ravishda elektr harakatiga o‘tkazish kerak emas.

Biroq ayrim qo‘llanmalar elektr aktuator texnologiyasidan sezilarli darajada foyda ko‘rishi mumkin.

Misollar:

• Qadoqlash mashinalari
• Tanlab joylashtirish tizimlari
• Yig‘ish uskunalari
• Elektronika ishlab chiqarish
• Farmatsevtika mahsulotlarini qayta ishlash
• Oziq-ovqat va ichimliklar ishlab chiqarish
• Laboratoriya avtomatizatsiyasi
• Yarimo‘tkazgich uskunalari

Bunday qo‘llanmalarda ko‘pincha takrorlanuvchan pozitsiyalash, moslashuvchan harakat profillari va texnik xizmat ko‘rsatishga bo‘lgan ehtiyojni kamaytirish talab etiladi.

Elektr aktuatorlar an’anaviy suyuqlik quvvati tizimlari yordamida erishish qiyin bo‘lgan afzalliklarni taqdim etadi.

Ishlab chiqarish muhitlari aqlli fabrika strategiyalarini joriy etishda davom etar ekan, elektr boshqariladigan harakat tizimlari ulanish, diagnostika, samaradorlik va operatsion ko‘rinuvchanlikka qaratilgan Industry 4.0 maqsadlariga tobora ko‘proq moslashmoqda.

Dasturiy ta’minotni konfiguratsiya qilish: elektr harakati amaliy tus oladigan nuqta

Ko‘plab muhandislar uchun pnevmatik silindrlardan elektr aktuatorlarga o‘tishda dasturiy ta’minotni konfiguratsiya qilish eng katta tashvish hisoblanadi.

An’anaviy harakatni boshqarish platformalarida ko‘pincha keng qamrovli parametrlarni sozlash, aloqa xaritasini tuzish, o‘qlarni konfiguratsiya qilish, sozlash protseduralari va dasturlash bo‘yicha tajriba talab etiladi.

e-Actuator platformasining maqsadi tubdan farq qiladi.

Yuzlab harakat parametrlarini ko‘rsatish o‘rniga, dastur odatiy sanoat ilovalari uchun zarur bo‘lgan sozlamalarnigina konfiguratsiya qilishga e’tibor qaratadi.

Bu yondashuv elektr harakatining yuqori unumdorlik afzalliklarini saqlagan holda ishga tushirish vaqtini keskin qisqartiradi.

Konfiguratsiya dasturi ulangan aktuator modelini avtomatik aniqlaydi va sozlash uchun faqat tegishli parametrlarni ko‘rsatadi.

Natijada muhandislar murakkab menyularni o‘rganishga kamroq vaqt sarflab, mashina unumdorligini optimallashtirishga ko‘proq vaqt ajratadilar.

e-Actuator Setup Tool dasturiga ulanish

Konfiguratsiya SMC tomonidan taqdim etiladigan maxsus e-Actuator Setup Tool yordamida amalga oshiriladi.

Dastur integratsiyalangan kontrollerda joylashgan maxsus M12 konfiguratsiya porti orqali aloqa qiladi.

Aloqa o‘rnatilgach, dastur avtomatik ravishda quyidagilarni aniqlaydi:

• Aktuator turi
• Yurish uzunligi
• Kontroller versiyasi
• Mavjud ish rejimlari
• Joriy parametr sozlamalari

Ushbu avtomatik aniqlash jarayoni servo tizimlariga xos ko‘plab qo‘lda sozlash amallarini bartaraf etadi.

Bir nechta aktuatorni o‘rnatayotgan mashina ishlab chiqaruvchilar uchun bu imkoniyat ishga tushirish vaqtini sezilarli darajada qisqartiradi.

Ishga tushirish texniklari murakkab dasturlash bilimlarisiz konfiguratsiyalarni tezda tekshirishi, sozlamalarni o‘zgartirishi va ishlashni tasdiqlashi mumkin.

4-rasm. e-Actuator Setup Tool dasturida mavjud ish rejimlari.

Ish rejimlari tushuntirildi

Platformaning eng innovatsion jihatlaridan biri — tanish pnevmatik klapan ishlashini taqlid qila olishidir.

Texnik xizmat ko‘rsatish mutaxassislari va mashina operatorlari pnevmatik yo‘nalish klapanlari qanday ishlashini allaqachon tushunadilar.

Ushbu boshqaruv usullarini takrorlash orqali elektr harakatini o‘zlashtirish ancha osonlashadi.

Platforma uchta asosiy ish rejimini taklif etadi.

Bitta solenoidli rejim

Bu rejim prujinali qaytishli pnevmatik klapanga o‘xshash ishlaydi.

Raqamli kirish faollashganda, aktuator berilgan holat tomon harakatlanadi.

Signal olib tashlanganda, aktuator avtomatik ravishda boshlang‘ich holatiga qaytadi.

Ushbu ish rejimi quyidagilar uchun juda mos:

• Detallarni chiqarish tizimlari
• Oddiy joylashtirish qurilmalari
• Qisish mexanizmlari
• Rad etish klapanlari
• Yuklash stansiyalari

Ko‘plab pnevmatik silindr ilovalarini ushbu boshqaruv usuli yordamida bevosita almashtirish mumkin.

Ikki solenoidli rejim

Ikki solenoidli rejim pnevmatik avtomatlashtirishda keng qo‘llanadigan ikki solenoidli yo‘nalish klapanining ishlashini taqlid qiladi.

Bitta raqamli kirish uzaytirishni, ikkinchi kirish esa tortib olishni boshqaradi.

Aktuator yangi buyruq qabul qilinmaguncha o‘z holatini saqlab turadi.

Bu yondashuv boshqaruv moslashuvchanligini oshiradi va an’anaviy sanoat mashinalari konstruksiyalariga juda o‘xshaydi.

Qo‘llanilishi quyidagilarni o‘z ichiga oladi:

• Uzatish tizimlari
• Materiallarni tashish uskunalari
• Avtomatlashtirilgan yig‘ish stansiyalari
• Indekslash mexanizmlari
• Qadoqlash uskunalari

Yopiq markaz rejimi

Yopiq markaz rejimi ko‘pchilik an’anaviy pnevmatik silindrlarda mavjud bo‘lmagan imkoniyatni taqdim etadi.

Yoyish va qaytarish pozitsiyalaridan tashqari, yuritma oraliq pozitsiyaga ham harakatlana oladi.

Bu atigi ikkita raqamli kirish yordamida uch pozitsiyali boshqaruvni ta’minlaydi.

Sozlanadigan markaziy pozitsiyada to‘xtash imkoniyati to‘liq servo harakat kontrollerini talab qilmasdan, yanada murakkab mashina ishlash usullarini qo‘llash imkonini beradi.

Qo‘llanilishi quyidagilarni o‘z ichiga oladi:

• Detallarni bir nechta pozitsiyada boshqarish
• Saralash tizimlari
• Tekshiruv stansiyalari
• Uzatish mexanizmlari
• Mahsulotni pozitsiyalash tizimlari

Bu funksionallik elektr yuritmalarning an’anaviy suyuqlik quvvati texnologiyalariga nisbatan asosiy afzalliklaridan birini ko‘rsatadi.

Pnevmatik tizimlar va servo boshqaruv o‘rtasidagi farqni bartaraf etish

Ishlash rejimlari sanoat avtomatlashtirishida yuz berayotgan muhim tendensiyani namoyish etadi.

Ishlab chiqaruvchilar an’anaviy avtomatlashtirishning soddaligi bilan zamonaviy raqamli texnologiyalarning moslashuvchanligini birlashtirgan yechimlarni tobora ko‘proq izlamoqda.

Elektr yuritmalar bu o‘tish jarayonida o‘ziga xos o‘rin egallaydi.

Ular pnevmatik silindrlarga qaraganda ancha katta funksionallikni ta’minlaydi va to‘liq servo harakat platformalariga xos murakkabliklarning aksariyatidan xoli bo‘ladi.

Bu muvozanat, ayniqsa, maxsus harakat boshqaruvi bo‘yicha tajribaga ega bo‘lmagan mijozlar uchun uskuna ishlab chiqayotgan mashina konstruktorlari uchun juda jozibadordir.

Oddiy raqamli buyruqlar texnik xizmat ko‘rsatuvchi xodimlarga tanish bo‘lib qoladi, ilg‘or harakat profillari esa muhandislik jamoalari uchun mavjud bo‘ladi.

Integratsiyalangan harakat profillarining afzalliklari

Pnevmatik silindrlarning eng katta cheklovlaridan biri aniq harakat boshqaruvining mavjud emasligidir.

Oqimni boshqarish vositalari tezlikka ta’sir qilishi mumkin bo‘lsa-da, takrorlanuvchan tezlanish va sekinlashish profillariga erishish qiyin bo‘lib qoladi.

Pnevmatik silindrlar odatda tizim bosimi va yuklama sharoitlari imkon bergan tezlikda harakatlanadi.

Bu ko‘pincha quyidagilarga olib keladi:

• Mexanik zarba
• Mahsulotning shikastlanishi
• Shovqin hosil bo‘lishi
• Komponentlarning yeyilishi
• Pozitsiyalash aniqligining pasayishi

Elektr yuritmalar bu muammolarni dasturlanadigan harakat profillari orqali hal qiladi.

Kontroller butun harakat yo‘li davomida boshqariladigan harakatga erishish uchun motor chiqishini uzluksiz tartibga soladi.

Bu yanada silliq ishlash, takrorlanuvchanlikning yaxshilanishi va uskunaning uzoqroq xizmat qilishiga olib keladi.

Yuqori tezlikdagi ishlab chiqarish muhitida zarba kuchlarini kamaytirish mashina ishonchliligi va mahsulot sifatini sezilarli darajada oshirishi mumkin.

Faqat shu afzallikning o‘zi ham ko‘pincha pnevmatik tizimlardan elektr harakat texnologiyalariga o‘tishni oqlaydi.

Tezlik, tezlanish va pozitsiya parametrlarini sozlash

Elektr yuritmalar suyuqlik bilan ishlaydigan tizimlarga nisbatan taqdim etadigan eng katta afzallik, ehtimol, harakat xususiyatlarini to‘liq boshqarish imkoniyatidir.

Pnevmatik silindrlarda muhandislar odatda tezlikni boshqarish uchun oqimni boshqarish klapanlari va regulyator sozlamalarini o‘zgartiradi. Bu yondashuv ko‘plab qo‘llanmalarda ishlaydi, biroq unumdorlik yuk sharoitlari, havo bosimidagi tebranishlar va komponentlarning yeyilishiga qarab o‘zgarishi mumkin.

Elektr aktuatorlar harakat parametrlarini bevosita kontroller ichida belgilash imkonini berib, bu o‘zgaruvchilarni bartaraf etadi.

Bosim va oqim cheklovlariga tayanish o‘rniga, muhandislar quyidagilar uchun aniq qiymatlarni belgilashi mumkin:

• Tezlanish tezligi
• Maksimal yurish tezligi
• Sekinlashuv tezligi
• Maqsadli holatlar
• Oraliq holatlar
• Harakatlanish vaqti

Bunday darajadagi boshqaruv ishlab chiqarish sikllari o‘rtasidagi izchillikni sezilarli darajada yaxshilaydi.

Har bir harakat atrof-muhit yoki ish sharoitlaridagi kichik o‘zgarishlardan qat’i nazar, bir xil profilga amal qiladi.

5-rasm. Pozitsiya, tezlik, tezlanish va sekinlashuv sozlamalarini sozlash dasturi orqali konfiguratsiya qilish mumkin.

Zamonaviy ishlab chiqarishda harakat profillari nima uchun muhim

Ishlab chiqarish tizimlari rivojlanar ekan, harakat sifati tobora muhim ahamiyat kasb etmoqda.

Eski ishlab chiqarish uskunalarida ko‘pincha tezlik hamma narsadan ustun qo‘yilgan. Silindr tezda oldinga va orqaga harakat qilsa, tizim o‘z maqsadiga erishgan hisoblangan.

Bugungi ishlab chiqarish muhitlari ancha ko‘proq narsani talab qiladi.

Bugungi ishlab chiqarish liniyalari nozik mahsulotlar, yengil materiallar, aniqlik talab qiladigan yig‘ilmalar va yuqori darajada moslashtirilgan mahsulot variantlari bilan ishlaydi.

Haddan tashqari zarba kuchlari mahsulotlarga zarar yetkazishi, sifatni pasaytirishi va uskunaning yeyilishini tezlashtirishi mumkin.

Dasturlashtiriladigan harakat profillari bu muammolarni bartaraf etishga yordam beradi.

Elektr aktuatorlar mexanik to‘xtatkichlarga keskin urilish o‘rniga asta-sekin tezlashishi, boshqariladigan yurish tezligini saqlashi va mo‘ljallangan holatga yetishdan oldin silliq tarzda sekinlashishi mumkin.

Afzalliklarga quyidagilar kiradi:

• Mexanik zarbaning kamayishi
• Tebranish darajasining pasayishi
• Mahsulot sifati yaxshilanishi
• Uskunaning uzoqroq xizmat qilishi
• Texnik xizmat ko‘rsatish xarajatlarining kamayishi
• Yuqoriroq pozitsiyalash aniqligi

Bu afzalliklar elektronika ishlab chiqarish, farmatsevtika ishlab chiqarishi, yarimo‘tkazgichlar tayyorlash va avtomatlashtirilgan yig‘ish operatsiyalari kabi sohalarda ayniqsa muhimdir.

Mexanik oxirgi to‘xtatkichlardan tashqarida sozlanadigan pozitsiyalash

An’anaviy pnevmatik silindrlar odatda ikkita belgilangan mexanik chegara oralig‘ida ishlaydi.

Agar boshqa holat talab qilinsa, muhandislar ko‘pincha mexanik to‘xtatkichlarni o‘rnatishi, konstruksiyani qayta loyihalashi yoki boshqa aktuator yurish uzunligini tanlashi kerak bo‘ladi.

Elektr aktuatorlar ancha katta moslashuvchanlikni ta’minlaydi.

Dasturiy ta’minot muhandislarga ishchi holatlarni aktuatorning jismoniy yurish chegaralaridan mustaqil ravishda belgilash imkonini beradi.

Bu bitta aktuatorga mexanik o‘zgartirishlarsiz bir nechta uskuna konfiguratsiyalarini qo‘llab-quvvatlash imkonini beradi.

Misollar:

• Mahsulotga xos retseptlar
• Bir nechta qadoq o‘lchamlari
• Moslashuvchan yig‘ish operatsiyalari
• Avtomatlashtirilgan qayta sozlash
• Moslashuvchan ishlab chiqarish tizimlari

Ishlab chiqaruvchilar moslashuvchan ishlab chiqarish strategiyalariga tobora ko‘proq intilayotgan bir paytda, bu imkoniyat muhim raqobat ustunligiga aylanadi.

Ishlab chiqarish partiyalari o‘rtasida uskunani jismonan sozlash o‘rniga, operatorlar mashina interfeysi orqali shunchaki yangi retseptni tanlashlari mumkin.

Aktuator yangi konfiguratsiya parametrlari asosida avtomatik harakatlanadi.

Industry 4.0 va aqlli ishlab chiqarishning afzalliklari

Suyuqlik quvvatidan elektr harakatga o‘tish kengroq Industry 4.0 tashabbuslari bilan chambarchas mos keladi.

Zamonaviy zavodlar operatsion ko‘rinuvchanlik, diagnostika ma’lumotlari va samaradorlik tahlilini taqdim eta oladigan o‘zaro bog‘langan uskunalarga tobora ko‘proq tayanmoqda.

Pnevmatik silindrlar odatda cheklangan qayta aloqa imkoniyatini taqdim etadi.

Eng yaxshi holatda muhandislar cho‘zilgan va tortilgan holatlarni aniqlash uchun tashqi datchiklarni o‘rnatishlari mumkin.

Elektr aktuatorlar tabiatan ancha boy operatsion ma’lumotlarni hosil qiladi.

Misollar:

• Joylashuv haqidagi qayta aloqa
• Harakat holati
• Sikllar soni
• Xatolik holatlari
• Harakatlanish vaqti
• Samaradorlik tendensiyalari
• Ishlash tarixi

Bu ma’lumotlar prognozli texnik xizmat ko‘rsatish tashabbuslarini qo‘llab-quvvatlashi va uskunalarning umumiy samaradorligini oshirishi mumkin.

Zamonaviy Sanoat kommunikatsiya tarmoqlari va Sanoat hisoblash platformalari bilan integratsiya qilinganda, elektr aktuatorlar o‘zaro bog‘langan ishlab chiqarish muhitlarida qimmatli ma’lumot manbalariga aylanadi.

Energiya samaradorligini taqqoslash: elektr va pnevmatik tizimlar

Energiya samaradorligi elektr aktuatorlarni joriy etishning eng kuchli dalillaridan biri bo‘lib qolmoqda.

Siqilgan havo ko‘pincha ishlab chiqarish korxonasidagi eng qimmat kommunal resurslardan biri sifatida ta’riflanadi.

Siqilgan havo ishlab chiqarish katta miqdorda elektr energiyasini talab qiladi.

Qo‘shimcha yo‘qotishlar quyidagilar orqali yuzaga keladi:

• Siqish jarayonidagi samarasizlik
• Taqsimlash quvurlaridagi yo‘qotishlar
• Bosim tushishi
• Havo sizib chiqishi
• Klapanlardagi yo‘qotishlar
• Chiqarishdagi yo‘qotishlar

Sanoat tadqiqotlarida zavodlarda ishlab chiqarilgan siqilgan havoning sezilarli qismi hech qachon foydali ish bajarmasligi ko‘pincha qayd etiladi.

Elektr aktuatorlar elektr energiyasini bevosita mexanik harakatga aylantiradi.

Bu to‘g‘ridan-to‘g‘ri o‘zgartirish jarayoni odatda tizimning umumiy samaradorligini ancha oshiradi.

Bir nechta ishlab chiqarish liniyalarida yuzlab aktuatorlar ishlaydigan korxonalarda jamlanma energiya tejamkorligi sezilarli bo‘lishi mumkin.

Elektr va pnevmatik texnologiyalarni taqqoslashda bu tejamkorlik ko‘pincha egalik qilishning umumiy qiymatini yaxshilaydi.

Texnik xizmat ko‘rsatish talablarini kamaytirish

Texnik xizmat ko‘rsatishda energiya sarfidan tashqari jihatlar ham hisobga olinadi.

Ishonchli ishlashni ta’minlash uchun suyuqlik quvvati tizimlariga muntazam e’tibor berish talab etiladi.

Keng tarqalgan texnik xizmat ko‘rsatish ishlariga quyidagilar kiradi:

• Oqishni aniqlash
• Zichlagichni almashtirish
• Filtrga xizmat ko‘rsatish
• Bosimni sozlash
• Moylashni boshqarish
• Havo sifatini monitoring qilish
• Gidravlik suyuqlikni almashtirish

Elektr aktuatorlari ushbu talablardan ko‘pini bartaraf etadi.

Mexanik komponentlar hali ham davriy tekshiruvni talab qilsa-da, siqilgan havo va gidravlik suyuqliklarning yo‘qligi uzoq muddatli texnik xizmat ko‘rsatish strategiyalarini soddalashtiradi.

Ishonchlilikka yo‘naltirilgan texnik xizmat ko‘rsatish dasturlarini joriy etayotgan ko‘plab korxonalar elektr harakat tizimlarini rejalashtirilmagan to‘xtab qolishlar va texnik xizmat ko‘rsatish yuklamasini kamaytirish usuli sifatida tobora ko‘proq ko‘rmoqda.

6-rasm. Harakat parametrlari to‘g‘ridan-to‘g‘ri aktuatorga yozilishi mumkin, bu ishga tushirish va kelajakdagi konfiguratsiya o‘zgarishlarini soddalashtiradi.

Elektr aktuatorlari eng katta qiymat yaratadigan sanoat qo‘llanmalari

Elektr aktuatorlari ko‘plab pnevmatik silindrlarning o‘rnini bosa olsa-da, investitsiya rentabelligi ko‘pincha moslashuvchanlik, aniqlik va takrorlanuvchanlikni talab qiladigan qo‘llanmalarda eng yuqori bo‘ladi.

Har bir mashina elektr harakat tizimlaridan bir xil darajada foyda olmaydi.

Uzluksiz ravishda yuqori tezlikda ishlaydigan oddiy itarish va qaytarish qo‘llanmalari boshlang‘ich xarajatlar pastligi sababli pnevmatik texnologiyani ma’qul ko‘rishi mumkin.

Biroq boshqariladigan joylashtirish, mahsulotni almashtirish yoki bir nechta ishlash rejimlarini talab qiladigan qo‘llanmalarda elektr yechimlari ko‘pincha katta foyda beradi.

Eng muvaffaqiyatli joriy etishlarning ayrimlari quyidagilarni o‘z ichiga oladi:

• Avtomatlashtirilgan yig‘ish tizimlari
• Qadoqlash mashinalari
• Qutilarni qadoqlash uskunalari
• Mahsulotni tekshirish stansiyalari
• Robotlashtirilgan uzatish tizimlari
• Elektronika ishlab chiqarish liniyalari
• Tibbiy qurilmalar ishlab chiqarish
• Yarimo‘tkazgichlarni qayta ishlash uskunalari

Bunday muhitlarda harakat parametrlarini apparat sozlamalari o‘rniga dasturiy ta’minot orqali o‘zgartirish imkoniyati operatsion jihatdan sezilarli afzalliklar yaratadi.

Qadoqlash mashinalarini modernizatsiya qilish

Qadoqlash uskunalari elektr aktuatorlarini joriy etish uchun eng katta imkoniyatlardan birini taqdim etadi.

An’anaviy qadoqlash tizimlarida ko‘pincha quyidagilar uchun mas’ul bo‘lgan o‘nlab pnevmatik silindrlar mavjud:

• Mahsulotni joylashtirish
• Karton qutilarni boshqarish
• Darvoza ishlashi
• Detallarni rad etish
• Qutilarni yuklash
• Yorliqni joylashtirish

Mahsulot turlari ko‘paygani sari ishlab chiqaruvchilar ko‘pincha uzoq davom etadigan qayta sozlash jarayonlari bilan qiynaladi.

Qadoq o‘lchamlari o‘zgarganda mexanik sozlashlar zarur bo‘ladi.

Elektr aktuatorlari bu sozlashlarning avtomatik bajarilishini ta’minlaydi.

To‘xtatkichlar va yo‘naltirgichlarni qo‘lda qayta joylashtirish o‘rniga operatorlar shunchaki yangi mahsulot retseptini tanlaydi.

Shundan so‘ng mashina aktuatorlarning holatini saqlangan konfiguratsiya parametrlariga muvofiq avtomatik ravishda sozlaydi.

Bu imkoniyat qayta sozlash vaqtini sezilarli darajada qisqartirish bilan birga, takrorlanuvchanlikni yaxshilaydi.

Ko‘plab qadoqlash uskunalarining OEM ishlab chiqaruvchilari endi foydalanishga qulay sozlash interfeyslarini yaratish uchun elektr aktuatorlarini sanoat HMI tizimlari bilan birlashtirmoqda; bu esa mashinani boshqarishni soddalashtiradi.

Avtomatlashtirilgan yig‘ish tizimlari

Yig‘ish operatsiyalari ko‘pincha pnevmatik silindrlar ishonchli ta’minlay oladigan aniqlikdan ancha yuqori joylashtirish aniqligini talab qiladi.

Kiritish, mahkamlash, payvandlash yoki tekshirish jarayonlaridan oldin komponentlar aniq tekislanishi kerak.

Elektr ijro mexanizmlari quyidagilarni qo‘llab-quvvatlaydigan takrorlanuvchan joylashtirish ko‘rsatkichlarini taqdim etadi:

• Komponentlarni kiritish
• Presslab o‘rnatish orqali yig‘ish
• Mahkamlash elementlarini joylashtirish
• Ulagichlarni o‘rnatish
• Detallarni ko‘chirish operatsiyalari

Joylashtirish dasturiy ta’minot orqali belgilangani sababli, muhandislar mahsulotlar rivojlanishi bilan harakat profillarini oson o‘zgartirishlari mumkin.

Birgalikda foydalaniladigan ishlab chiqarish uskunalarida bir nechta mahsulot variantlari ishlab chiqariladigan muhitlarda bu moslashuvchanlik tobora qadrli bo‘lib bormoqda.

Oziq-ovqat va ichimliklar ishlab chiqarish

Oziq-ovqat ishlab chiqarish korxonalari operatsion va barqarorlik nuqtayi nazaridan pnevmatik tizimlarga muqobillarni izlashda davom etmoqda.

Siqilgan havo oziq-ovqatni qayta ishlash korxonalarida hanuz keng qo‘llanadi, biroq umumiy havo sarfini kamaytirish energiya samaradorligini sezilarli darajada oshirishi mumkin.

Elektr ijro mexanizmlari qo‘shimcha afzalliklarni ham taqdim etadi:

• Energiya sarfining kamayishi
• Joylashtirish aniqligining yaxshilanishi
• Texnik xizmat ko‘rsatish talablarining kamayishi
• Sanitariya tartib-taomillarining soddalashishi
• Jarayonning takrorlanuvchanligining yaxshilanishi

To‘ldirish, saralash, qadoqlash va materiallarni tashish kabi ilovalar elektr harakat tizimlari taqdim etadigan aniq boshqaruv xususiyatlaridan ko‘pincha foyda ko‘radi.

Mashin ishlab chiqaruvchilar va OEM loyihalash afzalliklari

Mashina ishlab chiqaruvchilar muhandislik ishlarini kamaytirish va shu bilan birga mashina unumdorligini oshirishga doimiy bosim ostida bo‘ladi.

Integratsiyalashgan elektr ijro mexanizmlari har ikki maqsadga erishishga yordam beradi.

An’anaviy harakat tizimlari ko‘pincha bir nechta yetkazib beruvchilar, jumladan ijro mexanizmi ishlab chiqaruvchilari, privod yetkazib beruvchilari, kabel ta’minotchilari va boshqaruv tizimi provayderlari o‘rtasidagi muvofiqlashtirishni talab qiladi.

Integratsiyalashgan ijro mexanizmi platformasi bu murakkablikning katta qismini bir tizimda jamlaydi.

OEM ishlab chiqaruvchilar uchun afzalliklar quyidagilarni o‘z ichiga oladi:

• Komponentlar sonining kamayishi
• Elektr loyihasining soddalashishi
• Tezroq yig‘ish
• Boshqaruv paneli uchun zarur joyning kamayishi
• Hujjatlashtirishning soddalashishi
• Ishga tushirish davrlarining qisqarishi

Bu afzalliklar uskunalar platformalari bo‘ylab standartlashtirishni yaxshilash bilan birga, mashinani ishlab chiqish xarajatlarini sezilarli darajada kamaytirishi mumkin.

Zamonaviy PLC platformalari bilan integratsiya

Elektr ijro mexanizmlari ommalashib borishining sabablaridan biri ularning zamonaviy sanoat boshqaruv tizimlari bilan mosligidir.

Oddiy raqamli kirish arxitekturasi deyarli istalgan PLC platformasi bilan oson integratsiyalashish imkonini beradi.

Keng tarqalgan integratsiya platformalariga quyidagilar kiradi:

• Allen-Bradley ControlLogix
• Allen-Bradley CompactLogix
• Siemens SIMATIC S7
• Mitsubishi MELSEC iQ-R
• Omron CJ Series
• Schneider Modicon Quantum

Ijro mexanizmi boshqaruvchisi harakat hisob-kitoblarini ichki tarzda bajargani sababli, PLC faqat oddiy buyruq signallarini taqdim etishi kerak.

Ushbu arxitektura mavjud avtomatlashtirish infratuzilmasi bilan moslikni saqlagan holda dasturlash talablarini minimallashtiradi.

Pnevmatik tizimlar hanuz ma’qul bo‘ladigan holatlar

Elektr aktuatorlarning afzalliklariga qaramay, pnevmatik texnologiya ko‘plab sanoat ilovalari uchun hanuz juda samarali.

Muhandislar yangi texnologiyalar avtomatik ravishda eng yaxshi yechimni ta’minlaydi deb hisoblash o‘rniga, talablarni xolisona baholashlari kerak.

Pnevmatik silindrlar ko‘pincha quyidagi hollarda hamon afzal bo‘lib qoladi:

• Juda yuqori sikl tezliklari talab etiladi
• Joylashuv aniqligi muhim emas
• Mavjud siqilgan havo infratuzilmasi mavjud
• Dastlabki xarajat asosiy tashvish hisoblanadi
• Atrof-muhit sharoitlari og‘ir
• Harakatni boshidan oxirigacha oddiy tarzda amalga oshirish yetarli

Eng muvaffaqiyatli muhandislik qarorlari faqat dastlabki xarid narxiga e’tibor qaratishdan ko‘ra, butun xizmat muddati xarajatlarini baholash natijasida qabul qilinadi.

Ko‘plab korxonalarda pnevmatik, gidravlik va elektr harakat texnologiyalarining kombinatsiyasi eng maqbul yechimni ta’minlaydi.

Sanoat harakatini boshqarishning kelajagi

Sanoat avtomatlashtirishining kelajagi aqlli elektr harakat tizimlaridan foydalanishning tobora kengayishini o‘z ichiga olishi kutiladi.

Bir nechta sanoat tendensiyalari ushbu o‘tishni davom ettirmoqda:

• Industry 4.0 tashabbuslari
• Bashoratli texnik xizmat ko‘rsatish dasturlari
• Energiya samaradorligi maqsadlari
• Moslashuvchan ishlab chiqarish talablari
• Raqamli transformatsiya loyihalari
• Malakali ishchi kuchi tanqisligi

Integratsiyalangan elektr aktuatorlar ushbu muammolarning ko‘pini bir vaqtning o‘zida hal qiladi.

Ular an’anaviy avtomatlashtirish tizimlari bilan tanish texnik xodimlar uchun qulay bo‘lib qolgan holda, kengaytirilgan diagnostika, dasturiy sozlanadigan ishlash, yuqori energiya samaradorligi va soddalashtirilgan texnik xizmat ko‘rsatishni ta’minlaydi.

Kontroller texnologiyasi rivojlanishda davom etar ekan, elektr aktuatorlarni joriy etish yanada osonlashishi va ular tobora ilg‘or imkoniyatlarni taqdim etishi kutiladi.

Xulosa

Elektr aktuatorlar endi faqat murakkab servo-boshqariladigan ilovalar bilan cheklanmaydi. SMC e-Actuator platformasi kabi zamonaviy integratsiyalangan yechimlar elektr harakati pnevmatik tizimlarga xos bo‘lgan soddalikni ta’minlagan holda, zamonaviy motorlarni boshqarish texnologiyasining aniqlik, moslashuvchanlik va samaradorlik afzalliklarini ham bera olishini namoyish etadi.

Kontrollerlarni to‘g‘ridan-to‘g‘ri aktuator yig‘masiga integratsiyalash, sim ulash talablarini soddalashtirish va intuitiv dasturiy sozlash vositalarini taqdim etish orqali ushbu tizimlar ilgari elektr harakat texnologiyalarini joriy etishga to‘sqinlik qilgan ko‘plab omillarni kamaytiradi.

Samaradorlikni oshirish, texnik xizmat ko‘rsatish ehtiyojlarini kamaytirish, joylashuv aniqligini yaxshilash va ishlab chiqarish moslashuvchanligini oshirishga intilayotgan ishlab chiqaruvchilar uchun elektr aktuatorlar an’anaviy suyuqlik quvvati tizimlariga jozibador muqobil taklif etadi. Pnevmatik va gidravlik texnologiyalar muhim sanoat vazifalarini bajarishda davom etsa-da, integratsiyalangan elektr harakat yechimlari keyingi avlod avtomatlashtirish tizimlari uchun tobora jozibador variantga aylanmoqda.