Anlagenbau & Prozesstechnik

Geschlossener Regelkreis

Pneumatische Regelsysteme bieten Vorteile etwa bei Positionier- und Prüfvorgängen

04.04.2017 -

Bei Anwendungen wie Positionier- und Prüfvorgängen spielen Genauigkeit und Reproduzierbarkeit der Sollwerte pneumatischer Regelsysteme eine entscheidende Rolle.

Zwar wird die Regelungstechnik moderner Anlagen durch den Einsatz elektronischer Antriebs- und Steuerungstechnik bestimmt, jedoch gibt es Einsatzbereiche, in denen pneumatisch gesteuerte Ventile gleich mehrere Vorteile ausspielen.
Im Vergleich zur manuellen Eingabe, die bedienerabhängig ist und somit Variablen innerhalb einer Produktion zulässt (durch die Einstellungen unterschiedlicher Anwender zu verschiedenen Produktionszeiten), werden die Werte bei der pneumatischen Steuerung der Proportionalventile von dem Programm vorgegeben – Reproduzierbarkeit der Sollwerte durch SPS-Steuerung (speicherprogrammierbare Steuerung) oder PC-Steuerung.
Ein konkretes Applikationsbeispiel zur Illustration wäre das Zusammenpressen von Folien bei der Herstellung von Klebefolien: Würde Schichtführer A, hypothetisch, manuell einen Pressdruck von 3 bar vorgeben, Schichtführer B 3,5 bar innerhalb seiner Produktionszeit bevorzugen, führte dies zu Qualitäts- und Eigenschaftsunterschieden beim Endprodukt. Die Qualitätskontrolle möchte genau diesen „Schichteffekt“ vermeiden. Denn bestmögliche, gleichbleibende Qualität ist es, was Unternehmen für ihre Produkte anstreben. Mit einem fest geregelten, konstanten Pressdruck ist dies gegeben. Der geschlossene Regelkreis sorgt für eine hohe Genauigkeit:
Im Gegensatz zum manuellen Druckregler, der zwar ebenfalls ausregelt, aber kaum auf Störgrößen eingehen kann, kompensiert ein elektronischer Druckregler Unregelmäßigkeiten vollständig – es gibt keinen Unterschied zwischen statischer (kein Durchfluss) und dynamischer (Durchfluss) Applikation, die zwangsläufig zu einem Druckeinbruch im Ausgang führt. Der Ausgangsdruck wird beim elektronischen Druckregler verbrauchsunabhängig immer konstant gehalten.

Hohe Flexibilität
Neben der Reproduzierbarkeit spielt auch Flexibilität eine große Rolle. Bei einer Maschine, die unterschiedliche Produkte mit entsprechenden Einstellungen bearbeitet, müssen mehrere Druckregler manuell auf das jeweilige Erzeugnis eingestellt werden. Ein Zeitfaktor, der darüber hinaus natürlich Spielraum für Einstellungsfehler und weitere Fehlerquellen birgt. Mit der übergelagerten SPS-Steuerung können den Produkten Einstellungen zugewiesen werden, die automatisch von den Proportionaldruckreglern umgesetzt werden. Die entsprechenden Druckwerte werden ohne manuelles Justieren erreicht. Auch für die Qualitätssicherung oder zur Optimierung bringt das System entscheidende Vorteile. So können die Einstellungsdaten gespeichert und beliebig abgerufen und verglichen werden. Abweichungen einer Serie sind bei Bedarf auch Wochen später abrufbar und die genutzten Werte der Produktion mit den Sollwerten vergleichbar.
Neben der schnellen Ansteuerung und Regelung verschiedener Druckregler ohne Kraftaufwand ist die SPS-Steuerung bei Testläufen und Prüfvorgängen äußerst komfortabel. Ein Prüfling, der mit diversen Drücken läuft, kann über ein Potentiometer oder mit dem Festlegen verschiedener Druckeinstellungen per Knopfdruck Testläufen unterzogen werden, ohne dass eine umständliche Verstellung per Hand durchgeführt werden muss.

Erweiterte Einsatzbereiche
Im Gegensatz zu manuellen Druckreglern können die Druckregler von AirCom Vakuum, Relativdruck sowie Absolutdruck regeln. Diese Eigenschaft ist maßgeblich zum Erzielen gleichbleibender Produktqualität wichtig, insbesondere für Anwendungen, die nicht zum Umgebungsdruck geregelt werden sollen, wie bspw. entsprechende Prüfvorgänge, bei denen der Fokus auf dem absoluten Nullpunkt liegt. Hersteller von kohlensäurehaltigen Getränken, z. B. Bier, können die Eigenschaften des Getränks in verschiedenen Höhenlagen (= Druckunterschiede) simulieren. Resultat ist, dass mithilfe der gewonnenen Erkenntnisse ein optimales Druckverhältnis beim Abfüllen erzielt wird, welches dem Konsumenten in den Alpen die gleiche stabile Schaumkrone liefert wie demjenigen, der sein kühles Bier an der Nordsee genießt. Beim Zusammenkleben von Formteilen in der Industrie können dank perfekt steuerbarem und variablem Druck durch die genaue Dosierung des Klebemittels Kosten reduziert werden. Ein „Nachlaufen“ des Klebers, das z. B. beim Richtungswechsel des Dosierkopfes, der den Klebstoff appliziert, entsteht, wird durch die genaue Drucksteuerung verhindert. Längerfristig spart dies dem Unternehmen bares Geld.
Weitere spezielle Einsatzmöglichkeiten ergeben sich durch die überlagerte Rückführung, beispielsweise bei Nietmaschinen für Flugzeugteile. Dort wird nicht der wirkliche Luftdruck gemessen, sondern die Kraft der Nietung mithilfe einer Kraftmessdose. Das Proportionalventil hat bei diesem Vorgang einen internen Messumformer, der mit einem zweiten Messwertaufnehmer (Kraftmessdose oder Drucksensor) gekoppelt ist. Der externe Sensor vergleicht hier den Soll-Ist-Wert, der interne Sensor stellt die Regeldifferenz fest.

Usability im Fokus
Die Weiterentwicklung der Bedienoberfläche ist eine der Neuerungen, die AirCom zur Verbesserung der Nutzerfreundlichkeit im Programm hat. Denn neben der klassischen Ansteuerung aus dem normalen Einsatzbereich 0-10 Volt, 4-20 mA oder Profibus gibt es immer mehr Anwendungen, wie bspw. Laboranwendungen, in denen eine PC-Ansteuerung gewünscht ist. Zum Teil auch deshalb, weil keine SPS-Steuerung vorhanden ist. Die neuesten Ventile sind daher mit einer Ethernet- oder Modbus-Schnittstelle (Master/Slave- bzw. Client/Server-Architektur basierendes Kommunikationsprotokoll) ausgestattet, die über RS232 oder USB das Ansteuern vom PC aus zulassen.

Kontakt

AirCom Pneumatic GmbH

Siemensstraße 18
40885 Ratingen

+49 2102 733 90-0

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