Controlul hidraulicii cu Parker: acționarea pompelor, poziționare și economie de energie

Hidraulica mișcă în continuare cele mai grele sarcini din industrie — prese, mașini de turnare sub presiune și de injecție, mașini-unelte, standuri de testare. Ceea ce s-a schimbat este controlul din jurul ei. O pompă care funcționează toată ziua la turație maximă și un cilindru poziționat cu limitatoare de cursă risipesc energie, timp și material. Cu electronica modernă, același sistem hidraulic poziționează cu precizie de fracțiuni de milimetru, menține exact o presiune și consumă doar puterea de care procesul are cu adevărat nevoie. Acest articol arată cum rezolvă Parker acest lucru pe două niveluri — la pompă și la axă — și ce produse din oferta noastră vă trebuie pentru fiecare.

Două locuri în care hidraulica devine mai inteligentă

Orice mașină hidraulică are o sursă de putere (pompa cu motorul ei) și consumatori (cilindri și motoare hidraulice acționate prin distribuitoare). Controlul electronic este rentabil în ambele locuri:

• La pompă un convertizor de frecvență reglează turația pompei astfel încât aceasta să livreze exact debitul sau presiunea de care mașina are nevoie în acel moment — în locul unei pompe cu turație constantă, al cărei ulei în exces este laminat și transformat în căldură.
• La axă un controler închide bucla de reglare a poziției, forței sau presiunii fiecărui cilindru și comandă supapa proporțională sau servosupapa de sute de ori pe secundă.

Pompa: turație variabilă cu Parker AC30V

Convertizorul de frecvență Parker AC30V poate rula o aplicație dedicată de control hidraulic (aplicația Parker RA502134U003, firmware 1.4.1 sau mai nou). Convertizorul nu mai este atunci doar un regulator de turație al motorului — devine controlerul grupului hidraulic însuși. Debitul se introduce în L/min, presiunea în kPa, iar capacitatea pompei în litri pe rotație; turația o calculează acționarea. Patru moduri de control acoperă circuitele hidraulice tipice:

• Controlul acumulatorului — menține un acumulator încărcat între o limită inferioară și una superioară de presiune, preluate fie de la două presostate, fie de la un traductor de presiune. Când presiunea scade, acționarea mărește debitul (compensare Q reglabilă, cu întârziere, rampă și valoare maximă).
• Controlul VFPC (debit variabil, compensat la presiune) — pentru pompe cu regulator mecanic de presiune: acționarea urmărește un traductor de debit și păstrează o rezervă de debit reglabilă, astfel încât pompa se rotește doar atât de repede cât este necesar.
• Controlul „Q” — comanda debitului în buclă deschisă: acționarea convertește debitul cerut în turație a pompei pe baza capacității pe rotație. Nu este necesar niciun senzor de debit.
• Controlul „P” — reglarea presiunii în buclă închisă cu regulator PID, valoare prescrisă de presiune și traductor de presiune, cu compensarea pierderilor statice ale pompei și a randamentului ei mecanic și volumetric.

Aplicația are grijă și de grupul hidraulic: intrările de nivel și temperatură a uleiului opresc acționarea după o întârziere reglabilă, până la patru benzi de frecvențe evitate țin pompa departe de rezonanța mecanică, iar afișajul arată turația pompei, sarcina, debitul, presiunea, starea hidraulică și energia consumată în kWh. Ieșirile analogice transmit către sistemul de comandă al mașinii turația cerută și sarcina pompei; releele semnalizează „în funcțiune” și „fără defect”.

De unde provine economia de energie

O pompă cu turație constantă livrează debitul complet chiar și atunci când mașina așteaptă, menține o poziție sau are nevoie doar de o fracțiune din debit. Surplusul se întoarce în rezervor printr-o supapă de siguranță sau de laminare și se transformă în căldură — care apoi trebuie din nou răcită. O acționare de pompă cu turație variabilă reduce turația exact în aceste faze: la menținere și în repaus pompa se rotește încet sau se oprește, la cursa rapidă accelerează. Mașina obține aceeași performanță hidraulică cu mai puțină energie electrică și mai puțină căldură în ulei. Cât economisiți depinde de ciclul de lucru al mașinii; cu cât pauzele și fazele de sarcină parțială sunt mai lungi, cu atât efectul este mai mare.

Axa: poziționare în buclă închisă cu PAC120 și PACHC

Pentru cilindrii înșiși, Parker oferă un sistem modular care se fixează prin clipsare pe o șină DIN de 35 mm în dulapul de comandă:

• PAC120 — Parker Automation Controller pentru hidraulică. Un controler compact cu CODESYS V3.5 (IEC 61131-3), master EtherCAT în timp real, vizualizare web și OPC UA, care rulează Linux RT pe un procesor i.MX6 de 1 GHz. Se conectează la controlerul liniei sau al celulei ca slave PROFINET IO/IRT (PAC120-PWP01), adaptor EtherNet/IP (PAC120-PWE01) sau slave EtherCAT (PAC120-PWT01); o interfață CAN este integrată.
• PACHC — modulul de control electrohidraulic: placa ce transformă PAC120 într-un controler de axe hidraulice. Fiecare PACHC-460-01 controlează 1–2 axe hidraulice în poziție, forță sau presiune, inclusiv comutarea între controlul poziției și al forței, cu un ciclu de reglare de 250 µs. Are 4 intrări analogice (0–10 V, opțional 0/4–20 mA, 12 biți) pentru senzori de presiune și forță, 4 ieșiri analogice (±10 V, opțional 0/4–20 mA, 16 biți) pentru supape și reacție digitală de poziție pentru SSI, EnDat 2.1 și encodere incrementale (RS422, 5/24 V).
• PACIO — sistemul I/O la distanță pentru restul mașinii: intrări și ieșiri digitale și analogice, module de temperatură (Pt/Ni) și de numărare, cuploare de magistrală și extensii. Modulele folosesc aceeași magistrală EtherCAT E-bus, astfel încât I/O locale și distribuite arată la fel pentru program.

Modulele se aliniază simplu pe șină lângă controler. Un PAC120 controlează până la 20 de axe hidraulice — două pentru fiecare modul PACHC. Printr-un modul de extensie PACIO, PAC120 poate comanda și alte dispozitive EtherCAT, de exemplu o pompă acționată de un convertizor Parker sau supape EtherCAT, astfel încât pompa și axele funcționează de pe un singur controler.

Software care scurtează punerea în funcțiune

Programarea se face într-un singur mediu pentru logică, I/O, vizualizare și mișcare. Parker furnizează o bibliotecă de funcții de mișcare și șabloane de aplicație gratuite — sincronizarea a 2 axe, sincronizarea a 4 axe, control cu comutare poziție/forță și un tabel de înregistrări —, astfel încât sarcinile tipice de presare și poziționare nu trebuie scrise de la zero. Toți parametrii dispozitivului sunt salvați în siguranță în memoria flash. Pentru mașinile comandate de un PLC Siemens, Parker publică o descriere de dispozitiv GSDML și blocuri funcționale pentru TIA Portal, astfel încât PAC120 se integrează într-o arhitectură S7 existentă ca dispozitiv PROFINET. La fel de bine, PAC120 poate funcționa ca controler independent al mașinii.

Ce aduce controlerul de axe mașinii

• timpi de ciclu mai scurți datorită controlului rapid și precis al poziției, în locul limitatoarelor de cursă și al vitezelor lente de apropiere
• precizie și repetabilitate mai mari ale procesului — poziție, forță și presiune în buclă închisă
• mai puține rebuturi, deoarece forța și poziția sunt reproduse exact în fiecare ciclu
• consum de energie mai mic și conectare simplă la alte sisteme prin PROFINET, EtherNet/IP, EtherCAT, Modbus TCP și OPC UA

Aplicații tipice

• prese hidraulice — presare cu control al poziției și menținere cu control al forței, cu comutare
• mașini de turnare sub presiune și de injecție
• mașini-unelte, axe de prindere și de avans
• cilindri sincronizați — 2 sau 4 axe hidraulice în mișcare sincronă
• grupuri hidraulice cu acumulatori, unde pompa trebuie să funcționeze doar când este nevoie de ulei

Ce produs pentru ce sarcină

Prețuri, documentație și ajutor la alegere

Toate produsele menționate aici se găsesc în magazinul nostru cu prețuri de listă, date tehnice și documentația Parker completă — cataloage, manuale de utilizare, declarații de conformitate, macro-uri EPLAN și, acolo unde Parker le publică, date 3D — în fila Documentație a produsului. Nu sunteți sigur ce combinație se potrivește mașinii dumneavoastră? Trimiteți-ne o scurtă descriere a sarcinii și vă ajutăm să alegeți acționarea, controlerul și modulele.

Produse din acest articol

• Convertizoare de frecvență Parker AC30V — acționări de pompă cu aplicația de control hidraulic
• Controlere de automatizare Parker PAC120 — versiuni hidraulice (PAC120-P…) și de mișcare (PAC120-M…)
• Modul de control electrohidraulic Parker PACHC — 1–2 axe hidraulice pe modul
• Sistem I/O la distanță Parker PACIO — cuploare de magistrală, extensii, module digitale, analogice, de temperatură și de numărare
• Controlere de mișcare Parker PAC340 — pentru mașini mai mari cu axe electrice și hidraulice