Serwonapędy elektropneumatyczne. Wybrane cechy eksploatacyjne

Opis stanowiska z serwonapędem elektropneumatycznym

Stanowisko laboratoryjne, będące własnością Instytutu Automatyzacji Procesów Technologicznych i Zintegrowanych Systemów Wytwarzania Politechniki Śląskiej, oparte jest na modułowym systemie wysp zaworowych CPX ze zintegrowanym sterownikiem CPX-CMAX produkcji Festo. Rozwiązanie modułowe radykalnie upraszcza montaż, kalibrację i uruchomienie napędów. Sterowniki serwonapędowe CPX-CMAX cechują się przy tym zaawansowanymi możliwościami autokalibracji i diagnostyki.

Zaimplementowane w Instytucie bliźniacze serwonapędy elektropneumatyczne składają się z (rys. 1):

• kontrolera serwonapędu CPX-CMAX-C1-1 zabudowanego w wyspie ze zintegrowanym sterownikiem CPX-CEC-M1,
• rozdzielacza proporcjonalnego typu VPWP-4-L-5-Q8-10-E-F,
• siłownika beztłoczyskowego ze zintegrowanym układem pomiaru położenia typu DGCI-25-300-KF-Q.

Sterownik typu CPX-CMAX-C1-1 pozwala na konfigurację i sterowanie funkcjami ruchu w środowisku CoDeSyS. Natomiast rozdzielacz typu VPWP, oprócz funkcji typowego rozdzielacza proporcjonalnego, posiada zintegrowane czujniki ciśnienia. Dzięki temu oś serwonapędowa ma możliwość realizacji zadanej siły nacisku bez dodatkowego osprzętu.

Pneumatyczne osie serwonapędowe z kontrolerami CPX-CMAX i zaworami VPWP oferują dokładnie takie same możliwości kontroli ruchu i siły napędu, jakie dają serwonapędy elektryczne lub hydrauliczne. Poza tym mają wszystkie zalety napędów pneumatycznych („czyste” medium, łatwość realizacji zasilania w warunkach przemysłowych, mała masa napędów, łatwa realizacja ruchów liniowych). Czytelnicy zainteresowani problemem znajdą więcej informacji dotyczących serwonapędów elektropneumatycznych w pozycji [2], w której ponadto opisano autorskie rozwiązanie inteligentnego sterowania serwonapędu, którego zadaniem było m.in. skompensowanie niedoskonałości pneumatyki.

Pozostaje zatem odpowiedzieć na pytanie: czy własności eksploatacyjne seryjnych serwonapędów elektropneumatycznych są porównywalne z innymi rodzajami napędów?

Badanie wybranych cech eksploatacyjnych serwonapędu elektropneumatycznego

W celu porównania serwonapędów elektropneumatycznych z innymi, powszechnie stosowanymi i znanymi, rodzajami serwonapędów postanowiono zbadać takie podstawowe cechy eksploatacyjne, jak:

• dokładność pozycjonowania serwonapędu,
• realizacja przez serwonapęd zadanej prędkości ruchu.

Obydwa parametry postanowiono badać w najbardziej „komfortowych” dla napędu warunkach – przy biegu jałowym, bez obciążenia.

Wykonanie zaplanowanych pomiarów nie wymaga żadnego dodatkowego sprzętu badawczego. W celu określenia dokładności pozycjonowania oparto się na wskazaniach zabudowanego w siłowniku DGCI układu pomiaru położenia absolutnego. Natomiast precyzję realizacji zadanej prędkości zbadano, wykorzystując rozbudowane możliwości diagnostyczne systemu CPX udostępnione w środowisku Festo Configuration Tool.

Aby, przynajmniej częściowo, uwzględnić wpływ zewnętrznych zakłóceń, pomiary realizowano dla dwóch wartości ciśnienia zasilania sprężonym powietrzem: 0,25 MPa i 0,5 MPa.

Przyjęte w badaniach wartości prędkości stanowią odpowiednio 50% (1 m/s) i 5% (0,1 m/s) dopuszczalnej prędkości serwonapędu, przyjętej jako 2 m/s.

Galeria

Zobacz więcej