Elimine las conjeturas del control neumático

Durante décadas, la electrónica ha sido el principal método de control. Pero a veces hay condiciones que prohíben el uso de controles electrónicos. Las máquinas de imágenes por resonancia magnética, por ejemplo, emiten fuertes campos electromagnéticos que son incompatibles con los metales ferrosos fuertes y los campos eléctricos externos. Los fuertes campos de RF pueden incluso interferir con los controles electrónicos cableados.

Además, los equipos que operan cerca de explosivos o combustibles y otros fluidos volátiles deben ser a prueba de explosiones, un requisito que agrega volumen y costo al conjunto de control. Es posible que estas condiciones no sean la norma, pero cualquiera de ellas puede hacer que los diseñadores de sistemas de control se pregunten qué alternativas hay disponibles.

Aquí es donde los controles neumáticos ofrecen una sorprendentemente amplia gama de soluciones. Los sistemas lógicos de aire modulares suelen ser una buena opción cuando se debe utilizar una unidad compacta y económica. Por lo general, consisten en una serie de válvulas montadas en una placa base de bloque estándar.

Este sistema acelera el montaje y las tuberías, y todas las interconexiones entre válvulas y controles en el circuito se mecanizan en la placa base del bloque. Esto acorta el tiempo de diseño e instalación, reduce la cantidad de accesorios y elimina posibles puntos de fuga y errores de plomería y cableado.

Por ejemplo, en comparación con los sistemas discretos de control de válvulas de aire, los sistemas modulares proporcionan:

• Diseño probado y confiable.

• Costos de componentes reducidos.

• Plomería y solución de problemas simples.

• Reducción del consumo de aire.

• Sin esclusa de aire.

• Paquete general más pequeño.

En comparación con el control de relés eléctricos, el sistema modular proporciona:

• Sistemas a prueba de explosiones sin riesgo de quemado.

• Menor consumo de energía.

• Reducción de costes al eliminar solenoides y relés.

• Suministro de aire único.

• Sin acumulación de calor.

Solo unos pocos fabricantes ofrecen sistemas de control neumático modulares montados en colector. Por ejemplo, Clippard ofrece un controlador programable neumático, un controlador secuencial que proporciona una operación del sistema paso a paso. Consiste en un colector de acrílico transparente para montar válvulas de secuencia y otros componentes similares en un paquete compacto y eficiente.

El sistema está diseñado para generar automáticamente señales de retroalimentación para iniciar el siguiente paso cuando se completa una operación. Muchos tipos de sensores pueden generar señales de retroalimentación, incluidas válvulas de límite, sensores de proximidad, sensores de presión, interruptores de efecto Hall, sensores de cilindros de contrapresión y pulsadores manuales.

Las señales de retroalimentación proporcionan una operación positiva y segura. Si no se envía ninguna señal (debido a la falla de un componente, piezas faltantes o atascadas, etc.), la secuencia se detendrá y un indicador indicará dónde solucionar el problema. Un enclavamiento interno evita las señales de retroalimentación fuera de secuencia.

La señal de salida neumática de cada paso impulsa el dispositivo neumático, incluida la válvula de potencia, la válvula hidráulica, el interruptor de presión y otros componentes que pueden controlar el cilindro. La última válvula de secuencia reinicia el sistema para repetir el ciclo de operación.

fundamentos del diseño

Los sistemas modulares pueden contener solo unas pocas o docenas de válvulas y tienen muchas funciones integradas para el diseño sistemático de circuitos. Al igual que con cualquier sistema de control, los requisitos del sistema deben describirse para ahorrar tiempo y reducir la posibilidad de omitir pasos críticos.

Los diseñadores también deben tener una comprensión clara de la secuencia de operaciones (incluidas la presión, la temperatura, la filtración y otras condiciones operativas) y los requisitos de control (incluidos los manuales, automáticos, de inicio, parada, etc.). Como verificación final del funcionamiento del circuito, considere la puesta en marcha adecuada durante todos los eventos posibles. Esto incluye arranque, apagado, pérdida de aire, parada de emergencia a mitad de ciclo, reinicio a mitad de ciclo y control durante cualquier otro evento que pueda ocurrir.

Guía de programación

Después de definir la funcionalidad general y los requisitos del sistema, configure el sistema de acuerdo con algunas pautas básicas. Primero, etiquete todos los componentes del circuito neumático. En Clippard, recomendamos marcar cada cilindro con una letra, comenzando con A. Lo mismo ocurre con los motores neumáticos y otros equipos controlados. Las válvulas que controlan los cilindros están marcadas con la misma letra.

Utilice un signo más para marcar los pilotos de las válvulas que se extienden fuera del cilindro (o arrancan el dispositivo) y un signo menos para marcar los pilotos de las válvulas que retraen el cilindro (o cierran el dispositivo). Marque el sensor de límite donde golpea la varilla del cilindro con las letras LV (válvula de límite), la letra del cilindro y donde el sensor se extiende o se retrae. Por ejemplo, LVA+ representa la válvula de límite para el cilindro A extendido.

En segundo lugar, enumere cada secuencia de operaciones en detalle. Esto incluye la acción o el control que inicia el paso, las funciones que tienen lugar durante ese paso y los sensores de límite que finalizan la operación. Tenga en cuenta la posición de todos los actuadores en cada paso. Un ejemplo de una secuencia simple de dos cilindros se muestra en la tabla adjunta.

Tercero, seleccione los componentes del sistema de control. El sistema modular ofrece una gran flexibilidad ya que los usuarios pueden incorporar múltiples opciones al seleccionar válvulas de secuencia. Por ejemplo, en el ejemplo de «Secuencia de dos cilindros», se requieren cinco válvulas de secuencia para cinco pasos (extensión y retracción de dos cilindros más reinicio).

Se puede usar una válvula básica para cada paso, o puede elegir una válvula con funciones especiales. Por ejemplo, si el botón de inicio se mantiene presionado o la válvula de límite LVA+ está bloqueada, los primeros dos pasos pueden usar la secuencia provista para restablecer la válvula bloqueada. Un bloqueo de restablecimiento significa que la secuencia no se restablecerá para desviar la válvula que se está accionando.

Después de seleccionar los componentes, los accesorios y las válvulas modulares se ensamblan en la placa base. Conecte el suministro de aire y la línea de la válvula de límite y la conexión eléctrica del sensor de efecto Hall a la conexión de entrada. Finalmente, conecte la línea de aire desde la salida hasta la válvula piloto de aire de la válvula de potencia.

operación de cambio

Los sistemas modulares se pueden personalizar rápidamente para cumplir requisitos específicos. Mediante el uso de diferentes módulos de control, las condiciones de secuencia de la aplicación se pueden cambiar o adaptar. A continuación se presentan algunas opciones comunes.

Opciones de inicio – Si la aplicación requiere una entrada para cada ciclo de operación, use la señal de entrada del botón pulsador y la válvula de secuencia, que proporciona un bloqueo de restablecimiento si el botón pulsador permanece activado. Si se requiere un ciclo continuo, use una válvula selectora o una válvula de palanca y una válvula que permita una secuencia de ciclo continuo en la entrada del primer paso. Para aplicaciones que requieran elegir entre un ciclo o ciclos continuos, agregue una válvula selectora para determinar el tipo de operación.

Otro método de control de jog manual es usar un circuito de disparo binario para controlar la entrada de un circuito secuencial. Este método requiere que se active una señal de jog para cada paso. La válvula de retardo restablece el disparador binario cuando el número de pasos de la secuencia es impar.

Reiniciar- Este control devuelve la secuencia a la posición inicial cuando se activa. El reinicio también coloca la válvula de potencia en su posición original. El circuito de reinicio solo debe usarse cuando el control está en modo manual.

parada de emergencia- El control de parada de emergencia puede detener el funcionamiento del sistema de varias maneras:

1. Detenga solo la secuencia.

2. Detenga la secuencia y despresurice la válvula de potencia.

3. Detenga la secuencia y active el control de reinicio.

El botón de hongo de bloqueo se usa a menudo para los controles de parada de emergencia porque le da al usuario una respuesta positiva cuando se activa.

apagado del sistema- Estos controles cierran el suministro de aire principal. Esto evita que la operación accidental de la máquina cause lesiones a personas o productos. Si el sistema tiene válvulas de alta potencia, la válvula de suministro principal de 3 vías pilotada puede controlar secciones específicas de la máquina. Cuando el circuito eléctrico es parte del sistema, el presostato neumático asegura que el sistema solo tenga energía cuando el aire esté encendido.

Múltiples salidas – Cuando dos (o más) funciones comienzan desde el mismo paso, conecte la salida de ese paso de secuencia a ambas válvulas de potencia.

Una variedad de funciones– La función que comienza dos veces durante la secuencia requiere que el sistema conecte la válvula selectora (o función) a la válvula piloto de la válvula de potencia.

entrada múltiple— Cuando ambas funciones se activan al mismo tiempo, la válvula piloto de 3 vías (función AND) asegura que ambas funciones se completen antes de que comience el siguiente paso.

demora – Las aplicaciones que requieren un retraso antes de un paso pueden usar un bloque de retraso entre la válvula de límite y la entrada del paso retrasado.

Detección de contrapresión — Muchas aplicaciones de cilindros no pueden usar válvulas de límite mecánicas para la detección debido a perturbaciones físicas, temperaturas extremas u otras condiciones. Un método llamado detección de contrapresión puede indicar la posición del cilindro sin una válvula de límite. Por ejemplo, cuando el cilindro se retrae, crea una contrapresión detrás del pistón. Restringir el escape en la válvula de control aumenta aún más la presión y retarda el retorno de la varilla del cilindro.

Esta contrapresión presiona la válvula piloto contra la válvula de 3 vías normalmente abierta (NO). Cuando el cilindro regresa por completo, la contrapresión en el puerto piloto de la válvula de 3 vías NO se reduce, lo que permite que el resorte mueva la válvula y envíe una señal neumática al siguiente paso. Si el sistema requiere un retraso, reemplace la válvula de 3 vías con un módulo de salida de retraso.

Mike Kettering es Gerente de Ventas Técnicas Laboratorio de instrumentos Clippard , Cincinnati. Para obtener más información, incluida la asistencia en el diseño de circuitos, llame al (513) 521-4261.

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