Bei der Regelungstechnik in modernen Anlagen spielt die elektronische Antriebs- und Steuerungstechnik eine wichtige Rolle. Es gibt auch interessante Einsatzbereiche, in denen die Pneumatik ihre Vorteile ausspielen kann, so zum Beispiel bei Positionier- und Prüfvorgängen. Hierfür stehen Proportionalventile zur Verfügung, die mit hoher Genauigkeit arbeiten.
In der Verfahrenstechnik sind pneumatische Regelsysteme seit langem gebräuchlich. Im Maschinen- und Anlagenbau gibt es ebenfalls viele Anwendungen von solchen Systemen. Die Aircom Pneumatic GmbH bietet in ihrem breiten Programm an pneumatischen Regelgeräten viele Komponenten für solche Anwendungen. Diese sollen hier anhand einiger Anwendungsbeispiele näher erläutert werden.
Vor allem Proportionaldruckregler kommen häufig zur Anwendung. Das sind Regelgeräte, die den Druck in der Druckluftzufuhr analog zu einem elektrischen Eingangssignal regeln. Hier stehen die klassischen Eingangsbereiche 0 bis 10 V, 4 bis 20 mA, aber auch Interbus oder Profibus zu Verfügung. Ein interner Drucksensor misst ständig den Ausgangsdruck und gleicht ihn mit dem Eingangssignal ab. Weicht das Eingangs- vom Rückmeldesignal ab, wird intern über zwei Magnetventile oder einen Proportionalmagneten der Ausgangsdruck erhöht oder verringert, bis der gewünschte Ausgangsdruck wieder erreicht ist. Das System arbeitet als geschlossener Regelkreis.
Besonders vorteilhaft ist die variable Gestaltung der Ausgangsdruckbereiche, die von -100 bis +100 mbar oder 5 bar bis 20 bar alle denkbaren Varianten bereitstellen.
Gleichmäßiger Bahnzug
Zu den Einsatzbereichen dieser Geräte gehört die Ansteuerung von Abrollbremsen, bei denen ein gleichmäßiger Bahnzug sichergestellt werden muss. Ein Ultraschallsensor misst den aktuellen Durchmesser des Wickels und gibt entsprechend ein Signal an das Proportionalventil. Dieses gibt seinen Ausgangsdruck an die Bremse, so wird abhängig vom Wickeldurchmesser immer der gleiche Bahnzug erzeugt. Besonderer Vorteil dieses Systems ist, dass vor dem Starten des Aufwickelmotors der richtige Bremsdruck eingestellt ist. So lassen sich bei empfindlichen Materialien Bahnrisse vermeiden.
Alle Kunststoffgebinde von der Shampooflasche bis zum Benzintank für Autos müssen auf Dichtigkeit geprüft werden. Bei ständig wechselnden Flaschengrößen muss hier ein definiertes Druckvolumen eingefüllt werden. Proportionalventile mit einer Genauigkeit von 0,2 % leisten hier ihren Dienst. Ohne Probleme folgen sie den hohen Taktraten modernster Blasanlagen.
Proportionalregler mit 2. Rückführung
Bei manchen Regelsystemen können unvorhersehbare Störgrößen auftreten. Bei solchen Applikationen ist es erforderlich, dass die Regelung über den Tellerrand des kleinen Regelkreises hinaus schauen muss. Hier bietet die Proportionaltechnik integrierte Lösungen. Mit dieser können komplexe Regelfunktionen, sehr einfach realisiert werden. Diese Funktion erweitert die möglichen Einsatzvarianten um ein Vielfaches.
Die Rede ist von Proportionalventilen mit überlagerter 2. Rückführung oder „second loop“. Diese Proportionaldruckregler arbeiten nach dem gleichen Prinzip wie die vorher beschriebenen. Es kommt aber mit dem zweiten Istwerteingang eine zusätzliche Funktion zum Einsatz. Zusätzlich zum internen Signal wird der zweite Sensor eingelesen. Die Eingangssignale werden im Verhältnis 10 % zu 90 % verarbeitet und als Ausgangsdruck ausgegeben. Der Vorteil dieser 2. Rückführung ist, das nicht nur ein zusätzlicher Drucksensor eingelesen werden kann, sondern auch Temperatur-Spannungssensoren oder wie im nachfolgenden Beispiel eine Zugmessdose.
Balancer für Lastbewegung von Hand
Bei bekannten Gewichten wird ein Sollwert über das Proportionalventil auf den Zylinder gegeben, hierdurch werden tonnenschwere Lasten kompensiert und leicht handhabbar. Ein Kraftmessumformer, der immer das aktuelle Gewicht erfasst, wird als 2. Rückführung verwendet. Sollte das aktuelle Gewicht vom Sollwert abweichen, wird über die 2. Rückführung, die Gewichtsdifferenz kompensiert.
Proportionaldruckregler KEM 473
Dichtigkeitsprüfung KEM 474
Wickelautomat KEM 475
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