Zintegrowane napędy elektrohydrauliczne



Podobne dokumenty
ROZPROSZONY SYSTEM STEROWANIA CZASU RZECZYWISTEGO DO SERWONAPĘDÓW PŁYNOWYCH DISTRIBUTED REAL-TIME CONTROL SYSTEM FOR FLUID POWER SERVO-DRIVES

Siłownik liniowy z serwonapędem

Kinematyka manipulatora równoległego typu DELTA 106 Kinematyka manipulatora równoległego hexapod 110 Kinematyka robotów mobilnych 113

Mechatronika i inteligentne systemy produkcyjne. Aktory

Ćwiczenie 1. Badanie aktuatora elektrohydraulicznego. Sterowanie Napędów Maszyn i Robotów Przemysłowych - laboratorium. Instrukcja laboratoryjna

PNEUMATYCZNA TECHNIKA PROPORCJONALNA

Prototyp przestrzennego, przesuwnego manipulatora równoległego, ze zintegrowanymi osiami elektrohydraulicznymi

Próby ruchowe dźwigu osobowego

Serwomechanizm - zamknięty układ sterowania przemieszczeniem, o strukturze typowego układu regulacji. Wartość wzorcowa porównywana jest z

SIŁOWNIKI CZUJNIK POZYCJI

Modularny system I/O IP67

Sterowanie odbiornikiem hydraulicznym z rozdzielaczem proporcjonalnym

Nazwa zamawiającego: Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP Al. Jerozolimskie Warszawa Warszawa,

Newsletter 1/2017. Liniowe przetworniki pozycji dla siłowników pneumatycznych. elektronika w pneumatyce.


Wprowadzenie. - Napęd pneumatyczny. - Sterowanie pneumatyczne

Napęd elektryczny. Główną funkcją jest sterowane przetwarzanie energii elektrycznej na mechaniczną i odwrotnie

Karta charakterystyki online. FLOWSIC150 Carflow URZĄDZENIA DO POMIARU STRUMIENIA OBJĘTOŚCI

BUDOWA I TESTOWANIE UKŁADÓW ELEKTROPNEUMATYKI

POLITECHNIKA POZNAŃSKA

Serwonapędy AC Serie EDC, EDB, ProNet

Więcej niż automatyka More than Automation

Od prostego pozycjonowania po synchronizację. Rozwiązania Sterowania Ruchem. Napędy Elektryczne i Sterowania

ĆWICZENIE NR P-8 STANOWISKO BADANIA POZYCJONOWANIA PNEUMATYCZNEGO

Oferta Firmy

Serwozawory 3/3 sterowane bezpośrednio przeznaczone do sterowania przepływem (LRWD2), ciśnieniem (LRPD2) i pozycją (LRXD2)

9.Tylko jedna odpowiedź jest poprawna. 10. Wybierz właściwą odpowiedź i zamaluj kratkę z odpowiadającą jej literą np., gdy wybrałeś odpowiedź A :

P O L I T E C H N I K A Ł Ó D Z K A INSTYTUT ELEKTROENERGETYKI ZAKŁAD ELEKTROWNI LABORATORIUM POMIARÓW I AUTOMATYKI W ELEKTROWNIACH

USTAWNIK TOLERUJĄCY USZKODZENIA TORU SPRZĘśENIA ZWROTNEGO

OKABLOWANIE W WYBRANYCH SYSTEMACH KOMUNIKACJI

Pytania egzaminacyjne dla Kierunku Elektrotechnika. studia II stopnia stacjonarne i niestacjonarne

Magnetycznie uruchamiany czujnik przemieszczenia liniowego WIM100-Q25L-LIU5X2-H1141

Wyjścia analogowe w sterownikach, regulatorach

Próby wytrzymałościowe łożysk elastomerowych

Politechnika Gdańska

Karta charakterystyki online MVM-04M-2MC-MKLB TTK70 ENKODERY LINIOWE

NAPĘD I STEROWANIE PNEUMATYCZNE PODSTAWY

ul. Wapiennikowa 90, KIELCE, tel , fax

W opcji moduły peryferyjne

PR kwietnia 2012 Mechanika Strona 1 z 5. XTS (extended Transport System) Rozszerzony System Transportowy: nowatorska technologia napędów

Słowo mechatronika powstało z połączenia części słów angielskich MECHAnism i electronics. Za datę powstania słowa mechatronika można przyjąć rok

Laboratorium Elektroniki w Budowie Maszyn

POZYCJONOWANIE SERWONAPĘDU ELEKTROPNEUMATYCZNEGO Z BEZPOŚREDNIM POMIAREM PRZEMIESZCZENIA I PRĘDKOŚCI TŁOKA SIŁOWNIKA

Oferta Firmy 2013

PROGRAM DOSTAW Elementy i systemy dla obróbki i montażu

Mechatronika i inteligentne systemy produkcyjne. Modelowanie systemów mechatronicznych Platformy przetwarzania danych

Newsletter 3/2016. Zminiaturyzowane elektroniczne regulatory proporcjonalne. elektronika w pneumatyce.

Wysokowydajne falowniki wektorowe Micno KE300.

Świat dydaktyki Bosch Rexroth The Drive & Control Academy

Sterowniki Programowalne Sem. V, AiR

Ćwiczenia laboratoryjne z przedmiotu : Napędy Elektryczne, Hydrauliczne i Pneumatyczne

Nazwa firmy: Autor: Telefon: Dane:

Nazwa firmy: Autor: Telefon: Dane:

Cyfrowy wzmacniacz AED dla przetworników tensometrycznych.

/ Moc transformatora 50. Skok [mm] Siła docisku 900

Pneumatyczne, elektryczne i elektrohydrauliczne siłowniki do zaworów regulacyjnych i klap

Magnetycznie uruchamiany czujnik przemieszczenia liniowego WIM100-Q25L-LIU5X2-H1141

MIKROPROCESOROWE STEROWNIKI PARAMETRÓW ZGRZEWANIA

Siłowniki do przepustnic powietrza

dr inż. Piotr Pawełko / Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia patrz punkt 6!!!

AP3.8.4 Adapter portu LPT

RE 06 M T Prop. zawór przelewowy sterowany bezpośrednio Seria RE06M*T

Podstawy mechatroniki 4. Sensory

Technote. Siłowniki dla zaworów Frese OPTIMA Compact DN10-DN32. Zastosowanie. Cechy siłownika elektrotermicznego. Cechy siłownika elektromechanicznego

Oferta badawcza Politechniki Gdańskiej dla przedsiębiorstw

Karta charakterystyki online MVM-0M5-2MC-MKLB TTK70 ENKODERY LINIOWE

4/4 rozdzielacze regulacyjne sterowane bezpośrednio z wewnętrznym sprzężeniem zwrotnym i nabudowanym układem sterującym (OBE)

Seria HT Elektroniczny Przetwornik Wilgotności. Cechy i Korzyści

Temat: Układy pneumatyczno - hydrauliczne

ZAUTOMATYZUJ SIĘ. Automatyka Technika Napędowa Hydraulika Siłowa Pneumatyka

Struktura manipulatorów

Ultradźwiękowy miernik poziomu

BADANIA PNEUMATYCZNEGO SIŁOWNIKA BEZTŁOCZYSKOWEGO

Stanowisko do badań efektywności działania brykieciarki hydraulicznej.

STEROWANIE STRUKTUR DYNAMICZNYCH Model fizyczny semiaktywnego zawieszenia z tłumikami magnetoreologicznymi

Indukcyjny czujnik przemieszczenia liniowego LI300P0-Q25LM0-LIU5X3-H1151

ROZDZIELACZ HYDRAULICZNY RĘCZNIE STEROWANY TYPU HC-D4

Karta charakterystyki online FFUS20-1C1IO FFU CZUJNIKI PRZEPŁYWU

Przemiennik częstotliwości VFD2800CP43A-21

Instrukcja obsługi AP3.8.4 Adapter portu LPT

swobodnie programowalny sterownik

PRZEDMIOTY STUDIÓW STACJONARNYCH II STOPNIA

Seria HT-9000 Elektroniczny Przetwornik Wilgotności. Cechy i Korzyści

Falowniki Parker

Rozdzielacz suwakowy sterowany elektrycznie typ 6UREE6 z zaworem krzyżowym. do 35MPa

European Electronic Controls Catalogue Catalogue Section A Product Bulletin HT-9000 Issue Date Seria HT-9000

Zagadnienia egzaminacyjne AUTOMATYKA I ROBOTYKA. Stacjonarne I-go stopnia TYP STUDIÓW STOPIEŃ STUDIÓW SPECJALNOŚĆ

Lista zagadnień kierunkowych pomocniczych w przygotowaniu do egzaminu dyplomowego magisterskiego Kierunek: Mechatronika

Nazwa firmy: Autor: Telefon: Dane:

Indukcyjny czujnik przemieszczenia liniowego LI200P0-Q25LM0-HESG25X3-H1181

Automatyka przemysłowa na wybranych obiektach. mgr inż. Artur Jurneczko PROCOM SYSTEM S.A., ul. Stargardzka 8a, Wrocław

EGZAMIN POTWIERDZAJĄCY KWALIFIKACJE W ZAWODZIE Rok 2019 CZĘŚĆ PRAKTYCZNA

Nazwa kwalifikacji: Projektowanie i programowanie urządzeń i systemów mechatronicznych Oznaczenie kwalifikacji: E.19 Numer zadania: 01

Falowniki serii 650G. Napędy AC Ogólnego Zastosowania 0.25 kw kw

Sensoryka i układy pomiarowe łazika marsjańskiego Scorpio IV

Temat /6/: DYNAMIKA UKŁADÓW HYDRAULICZNYCH. WIADOMOŚCI PODSTAWOWE.

Opracował: Jan Front

SILNIK INDUKCYJNY STEROWANY Z WEKTOROWEGO FALOWNIKA NAPIĘCIA

CP1L. M i n i a t u r o w e s t e r o w n i k i m a s z y n. » Za a w a n s o w a n e f u n kc j e s t e rowa n i a r u c h e m

Transkrypt:

Zintegrowane napędy elektrohydrauliczne Ryszard Dindorf, Piotr Woś Napędy hydrauliczne mają szerokie zastosowanie w różnych dziedzinach techniki, głównie do napędu maszyn, urządzeń, manipulatorów i robotów, gdzie wymagane jest pokonanie dużych obciążeń z wysoką sprawnością. Wymagania stawiane napędom hydraulicznym to: dobre właściwości dynamiczne, duża dokładność pozycjonowania, szeroki zakres regulacji z kompensacją czynników zakłócających, proste sterowanie i komfortowa obsługa (panel sterujący, konsola sterująca, komputer, magistrala sieci komunikacyjnej). Od połowy XX wieku do napędów hydraulicznych zaczęto wprowadzać elementy elektryczne i elektroniczne. Sterowanie zaworów hydraulicznych rozwijało się od pojedynczych kart wejście/wyjście poprzez bardziej zaawansowane regulatory PD i PID do obecnie powszechnie stosowanych sterowników programowalnych PLC sprzężonych z komputerami. Szybki rozwój techniki serwonapędów elektrohydraulicznych nastąpił wraz z pojawieniem się na rynku zaworów proporcjonalnych sterujących kierunkiem i natężeniem przepływu oraz ciśnieniem czynnika roboczego. Wprowadzenie techniki proporcjonalnej do sterowania elektrohydraulicznego umożliwiło uzyskanie parametrów silników linowych i obrotowych lepiej dostosowanych do warunków eksploatacyjnych maszyn i urządzeń. W latach dziewięćdziesiątych minionego stulecia nastąpił szybki rozwój układów elektrohydraulicznych zintegrowanych z komponentami elektronicznymi i sterowaniem cyfrowym. Sterowanie mikroprocesorowe daje większe możliwości w regulacji napędów hydraulicznych poprzez wprowadzenie bardziej zaawansowanych metod regulacji nieliniowej, inteligentnej i adaptacyjnej. Wysokowydajne mikroprocesory rozszerzają strukturę regulacji napędów hydraulicznych. W regulatorach cyfrowych nowej generacji wykorzystuje się mikroprocesory dużej mocy obliczeniowej, z możliwością komunikacji online z urządzeniami peryferyjnymi poprzez magistrale sieci komunikacyjnych, np. CANopen, Profibus. Sieć komunikacji w strukturze systemów sterowania przedstawiono na rys. 1. Sieci CANopen firmy Bosch mają zastosowanie w wielu dziedzinach, a w szczególności w systemach obsługi maszyn i urządzeń pracujących jako systemy wbudowane. System CANopen zapewnia współpracę wielu urządzeń, sterowanie urządzeń w czasie rzeczywistym, łatwe dołączanie urządzeń, przyjazną obsługę systemu. Sieć Profibus została opracowana przez firmę Siemens i jest przeznaczona do wykorzystania w rozproszonych systemach sterowania i nadzoru. Jej elastyczność pozwala na połączenie odmiennych pod względem funkcjonalności i architektury urządzeń różnych producentów. Węzłami sieci mogą być zarówno proste urządzenia wejścia/wyjścia analogowe i cyfrowe, czujniki lub elementy wykonawcze, jak i komputery, sterowniki swobodnie programowalne, falowniki czy też terminale operatorskie. W napędach elektrohydraulicznych stosuje się różne systemy sterowania: Streszczenie: W pracy porównano układy elektrohydrauliczne z zewnętrzną i zintegrowaną regulacją cyfrową. Przedstawiono układy elektrohydrauliczne z zewnętrzną regulacją elektroniczną, zawory zintegrowane z elektroniką typu OBE (On-Board Electronic) oraz siłowniki hydrauliczne zintegrowane z regulatorami osi typu IAC (Integrated Axis Controller). Na podstawie interaktywnego systemu katalogowego ICS (Interactive Catalog System) firmy Bosch Rexroth dobierano zintegrowane osie elektrohydrauliczne. Pojedyncza oś elektrohydrauliczna składa się z siłownika typu CS zintegrowanego wewnętrznie z magnetostrykcyjnym systemem pomiaru położenia Novostrictive oraz zintegrowanego zewnętrznie z 4/3 zaworem rozdzielającym regulacyjnym sterowanym bezpośrednio typu 4WRSE. Takie zintegrowane osie elektrohydrauliczne zostaną wykorzystane do budowy równoległych struktur kinematycznych hydraulicznych manipulatorów równoległych. INTEGRATED ELECTRO-HYDRAULIC AXIS Abstract: The paper compares electro-hydraulic systems with external and integrated digital control. Electro-hydraulic systems with external closed-loop control electronics, valves integrated with electronic type OBE (On-Board Electronics) and hydraulic cylinders integrated with axis controller of type IAC (Integrated Axis Controller) are presented. On the basis of Bosch-Rexroth Interactive Catalog System electro-hydraulic axes were selected and purchased. A single electro-hydraulic axis consists of CS type cylinder internally integrated with the Novostrictive magnetostrictive position measuring systems and externally integrated with 4/3-way high response directional valve directly actuated with electrical position feedback of type 4WRSE. Such integrated electro-hydraulic axes will be used to construct parallel kinematic structures hydraulic parallel manipulators. Rys. 1. Sieć komunikacji w systemie sterowania [7] 40 Nr 9 Wrzesień 2011 r.

modułowe, rozproszone, z zewnętrzną regulacją elektroniczną oraz zintegrowaną regulacją elektroniczną. Integracja napędu elektrohydraulicznego ze sterowaniem elektronicznym jest charakterystyczną cechą rozwoju systemów hydrotronicznych [2]. Na rys. 2 przedstawiono dwa serwonapędy elektrohydrauliczne z zewnętrzną regulacją elektroniczną i zintegrowaną regulacją elektroniczną. Firma Bosch Rexroth oferuje nowy poziom inteligentnych sterowników z rodziny Motion Control do serwonapędów elektrohydraulicznych oraz sterowniki HACD dla jednej osi elektrohydraulicznej z regulacją zewnętrzną, sterowniki IAC P i IAC R dla jednej zintegrowanej osi elektrohydraulicznej oraz najwyższej jakości sterowniki HNC100 i MAC-8 do sterowania w czasie rzeczywistym wieloma osiami elektrohydraulicznymi trzydziestoma dwoma, a nawet prawie nieograniczoną liczbą osi elektrohydraulicznych [4]. Na rys. 3 przedstawiono układ zewnętrznej regulacji serwonapędu hydraulicznego, który składa się ze sterownika, zaworu proporcjonalnego i siłownika z czujnikiem pomiaru przemieszczenia (położenia), ciśnienia i siły. Na schemacie tym wyszczególniono sterowniki stosowane w hydraulice Bosch Rexroth: Karty regulatora HACD Karta regulatora HACD umożliwia wybór i parametryzację regulatora; nie wymagana jest znajomość oprogramowania; wykorzystuje się panel do wyświetlania i zmiany wartości parametrów regulatora; stosowane są narzędzia operatora: BODACHACD; Regulator HNC100 Regulator NC (Numerical Control) pojedynczej osi HNC100 zawiera algorytm regulacji położenia, prędkości i ciśnienia; umożliwia regulację synchroniczną osi; stosowane jest elastyczne programowanie NC, przetwarzanie zmiennych i charakterystyk; interfejs sterowania SERCOS; narzędziem operatora jest program WIN-PED; Regulator MX4 Wysokowydajny regulator NC wielu osi MX4 (od kilku dla 32 osi) z kompleksową aplikacją; wysokiej jakości system multiprocesorowy; synchronizacja i interpolacja kilku osi. Zintegrowane układy elektrohydrauliczne Postęp w rozwoju sterowania elektrohydraulicznego jest możliwy dzięki integracji regulatorów elektronicznych z zaworami oraz integracji zaworów z siłownikami. Zintegrowane układy elektrohydrauliczne charakteryzują się złożoną strukturą regulacji, dużym stopniem integracji urządzeń hydraulicznych, mechanicznych, elektronicznych, komunikacyjnych i informatycznych (np. do odbierania, przechowywania i przetwarzania danych). Wysokowydajne mikroregulatory rozszerzają funkcjonalność struktury regulacji np. o diagnostykę parametryczną, która w konwencjonalnych napędach hydraulicznych jest możliwa tylko w wyjątkowych przypadkach. Producenci, wychodząc naprzeciw temu trendowi, wprowadzili na rynek zintegrowane i w pełni funkcjonalne elektrohydrauliczne jednostki napędowe. Oferowane są zintegrowane osie elektrohydrauliczne składające się z zaworu, regulatora, siłownika, czujników pomiarowych. Dokładność i powtarzalność pozycjonowania (0,01 mm) zintegrowanej osi elektrohydraulicznej związana jest z dużą jakością wykonania zapewniającą zmniejszenie siły tarcia w uszczelnieniach siłownika oraz optymalizację charakterystyki tarcia stick-slip. Firma Hänchen Hydraulik (Niemcy) wytwarza napędy Ratio Drive, a firma Bibus Hydraulik AG (Szwajcaria) Rys. 2. Porównanie zewnętrznej regulacji i zintegrowanej regulacji elektronicznej serwonapędów elektrohydraulicznych [6] Rys. 3. Schemat zewnętrznej regulacji elektronicznej serwonapędu elektrohydraulicznego Rys. 4. Układ regulacji rozdzielacza proporcjonalnego oraz rozdzielacz regulacyjny zintegrowany z elektroniką [1] Nr 9 Wrzesień 2011 r. 41

Tabela 1. Parametry siłownika typu CS z przetwornikiem pomiaru przemieszczenia tłoka Typ CSM1MT4/40/28/250A2X/B1CFUTTF160 Oznaczenie Określenie Widok CS M1 MT4 Cylinder z jednostronnym tłoczyskiem z przetwornikiem do pomiaru przemieszczenia Typoszereg odmiana konstrukcyjna według ISO 6020/1 Mocowanie obejmą Rys. 5. Rozdzielacz regulacyjny zintegrowany ze wzmacniaczem sygnału położenia [5]: 1 rozdzielacz 4/3; 2 cewka elektromagnetyczna b; 3 cewka elektromagnetyczna a z indukcyjnym przetwornikiem położenia; 4 wzmacniacz przetwornika położenia zaworu oferuje zintegrowane osie elektrohydrauliczne ze sterowaniem CNC (Computer Numerical Control). Firma Bosch Rexroth oferuje zawory zintegrowane z elektroniką oraz zintegrowane regulatory osi elektrohydraulicznych [1, 4]. Zawory zintegrowane z elektroniką Układ regulacji rozdzielacza proporcjonalnego, składający się z regulatora cyfrowego i wzmacniacza zaworu, przedstawiono na rys. 4 z rozdzielaczem regulacyjnym zintegrowanym z elektroniką. Zintegrowana inteligentna elektronika OBE (On-Board-Electronic) stosowana jest do rozdzielaczy regulacyjnych o sterowaniu ciągłym. Przekrój rozdzielacza regulacyjnego zintegrowanego z elektroniką (wzmacniaczem indukcyjnym przetwornika położenia) przedstawiono na rys. 5. Optymalny wybór rozdzielaczy z elektroniką typu OBE zależy od wymaganych funkcji maszyn hydraulicznych. Wybór zintegrowanych zaworów daje korzyść zmniejszenia miejsca do zabudowy systemu sterowania. System OBE pracuje niezawodnie w trudnych warunkach otoczenia, dlatego jest stosowany w hydraulice mobilnej i stacjonarnej. Zintegrowana elektronika umożliwia optymalizację działania układu zawór regulator, ograniczenie błędów wynikających z zewnętrznych zakłóceń, zmniejszenie kosztów okablowania, uproszczenie napraw serwisowych lub wymiany komponentów. Elektronika OBE stosowana jest w rozdzielaczach regulacyjnych typu WRS. Rozdzielacze regulacyjne typu WRSE mają elektryczne sprzężenie zwrotne, a rozdzielacze regulacyjne typu WRSH mają hydrauliczne sprzężenie zwrotne. Zawory rozdzielające regulacyjne typu WRS mają zwartą kompaktową budowę, charakteryzują się wysoką dynamiką i szybkością działania oraz dużą dokładnością regulacji. Mają możliwość zarówno inkrementalnego (1Vss), jak i absolutnego (SSI) pomiaru przemieszczenia. Zawory regulacyjne sterowane bezpośrednio typu WRSE mają następujące parametry: wielkość nominalna 6 i 10, ciśnienie pracy p max = 315 barów, nominalne natężenie przepływu q v = 10, 20, 35 l/min, histereza maksymalna 0,05%, częstotliwość pracy 100 Hz przy przesunięciu fazowym 90, napięcie zasilania VDC 24 V, napięciowa wartość zadana U = ±10 V lub natężeniowa wartość zadana I = 4 20 ma. 40 Średnica tłoka D = 40 mm 28 Średnica tłoczyska d = 28 mm 250 Długość skoku L = 250 mm A 2X B 1 C F U T T F 160 Głowica i dno łączone kołnierzowo Od 20 do 29 niezmienione wymiary montażowe i przyłączeniowe Przyłącza przewodów gwint rurowy według ISO 228/1 EE = G 1/2 D4 = 34 mm Przyłącza przewodów na głowicy od góry Tłoczysko chromowane twardo Mocowanie głowicą przegubową: KK = M16 x 1,5 CH = 52 mm CN = 20 mm Bez hamownia w skrajnych położeniach Duża jakość wykonania uszczelnienia ze zmniejszeniem tarcia dla oleju mineralnego HL, HLP (według DIN) Magnetostrykcyjny pomiar przemieszczenia tłoka NOVOSTRICTIVE Wyjście analogowe VDC 0 10 V Nominalne ciśnienie p = 160 barów 42 Nr 9 Wrzesień 2011 r.

4 3 Rys. 6. Zintegrowany serwonapęd elektrohydrauliczny [1] Rys. 8. Widok zintegrowanej osi elektrohydraulicznej firmy Bosch Rexroth: 1 siłownik typu CS; 2 magnetostrykcyjny przetwornik położenia typu TMI; 3 rozdzielacz regulacyjny typu 4WRSE; 4 regulator zaworu typu 4WRSE regulacji albo stanu obciążenia osi elektrohydraulicznej. Dzięki zintegrowanej regulacji można zredukować dodatkowe moduły systemu sterowania oraz okablowanie. Parametry sterowania i parametry diagnostyczne mogą być przekazywane za pośrednictwem sieci komunikacyjnej Fieldbus, z wykorzystaniem narzędzi oprogramowania PC. Rys. 7. Schemat zintegrowanej osi elektrohydraulicznej: 1 siłownik; 2 przetwornik położenia; 3 rozdzielacz regulacyjny; 4 regulator Zintegrowane serwonapędy elektrohydrauliczne Schemat zintegrowanego serwonapędu elektrohydraulicznego przedstawiono na rys. 6. W tym układzie regulacji siłownik jest zintegrowany wewnętrznie z czujnikami (sensorami) przemieszczenia tłoka i ciśnienia w komorach siłownika oraz połączony z serwozaworem zintegrowanym z regulatorem IAC (Integrated Axis Controller) włączonym do sieci CANopen lub Profibus-DP. Dostępne są dwa rodzaje systemów regulacji IAC: IAC-P z proporcjonalnym zaworem rozdzielającym oraz IAC-R z rozdzielaczem regulacyjnym zintegrowanym z regulatorem osi. System IAC-P spełnia funkcję regulacji z uwzględnieniem charakterystyki p-q, siły i natężenia przepływu. System IAC-R spełnia funkcję regulacji z uwzględnieniem charakterystyki p-q, położenia, siły, a także ma ograniczone funkcje NC (Numerical Control). Systemy IAC-P, spełniając funkcję regulacji osi, są w pełni dostosowane do specyfiki działania napędów elektrohydraulicznych. Systemy IAC-R spełniają rolę elastycznego regulatora osi elektrohydraulicznej wyposażonej w czujniki cyfrowe i analogowe (ciśnienia, położenia i przemieszczenia), współpracują z systemami komunikacji CANopen lub Profibus-DP. Zintegrowany regulator osi odpowiada standardom komunikacji PFPT (Profile for Fluid Power Technology). Za pomocą sieci komunikacyjnej CANopen lub Profibus-DP przeprowadza się parametryzację regulatora zaworu, dostosowanie regulatora do systemu oraz przetwarzanie danych regulatora osi. Sterownik non-stop sprawdza stan wejść/wyjść cyfrowych i analogowych. Stan zaworu dostosowuje się za pomocą algorytmów regulacji w czasie rzeczywistym do przebiegu procesu Dobór zintegrowanej osi elektrohydraulicznej W programach projektu badawczego PO IG 2.1-2, realizowanego w Laboratorium Mechatroniki (Zakład Mechatroniki Politechniki Świętokrzyskiej), realizowane jest zadanie badawcze pt. Wdrożenie zintegrowanych systemów mechatronicznych w serwonapędach płynowych [3]. Celem tego zadania badawczego jest wdrożenie zintegrowanych mechatronicznych systemów płynowych (hydrotronicznych i pneumatronicznych) do maszyn i urządzeń. Zintegrowane osie elektrohydrauliczne mogą służyć jako autonomiczne osie napędowe do budowy jedno-, dwu- i wieloosiowych maszyn manipulacyjnych (manipulatorów kartezjańskich i równoległych) oraz symulatorów, platform i innych. Do realizacji przyjętego zadania badawczego zakupiono zintegrowane osie elektrohydrauliczne firmy Bosch Rexroth. Pojedyncza zintegrowana oś elektrohydrauliczna składa się z siłownika typu CS zintegrowanego wewnętrznie z magnetostrykcyjnym systemem pomiaru położenia Novostrictive oraz zintegrowanego zewnętrznie z 4/3 rozdzielaczem regulacyjnym sterowanym bezpośrednio typu 4WRSE. Na rys. 7 przedstawiono schemat zintegrowanej osi elektrohydraulicznej, a na rys. 8 jej widok. Dobór elementów zintegrowanej osi elektrohydraulicznej przeprowadzono na podstawie interaktywnego systemu katalogowego ICS (Interactive Catalog System firmy Bosch Rexroth). W tabeli 1 zamieszczono parametry siłownika typu CS z przetwornikiem pomiaru przemieszczenia tłoka, w tabeli 2 zamieszczono parametry magnetostrykcyjnego przetwornika położenia typu TMI firmy Novotechnik, a w tabeli 3 zamieszczono parametry rozdzielacza regulacyjnego typu 4WRSE. Czujniki magnetostrykcyjne typu TMI produkowane są w wersjach do umieszczenia w siłownikach hydraulicznych. Czujniki te służą do pomiaru przemieszczeń liniowych z dokładnością do 1 μm. Zakłócenie pola magnetycznego wytwarzanego w rdzeniu czujnika poprzez ruchomy magnes inicjuje moment skrętu rdzenia i powstanie impulsu ultradźwiękowego wykrywanego przez specjalną cewkę. Czas od przyłożenia napięcia impulsu prądowego aż do rejestracji fali skrętnej przez przetwornik pie- Nr 9 Wrzesień 2011 r. 43

Tabela 2. Parametry magnetostrykcyjnego przetwornika położenia typu TMI firmy Novotechnik Typ TMI 0250 002 111 102 Parametry Zakres pomiaru Wartości 0 250 mm Rys. 9. Widok rozdzielacza regulacyjnego sterowanego bezpośrednio typu 4WRSE zoelektryczny jest proporcjonalny do odległości między magnesem (umieszczonym w tłoku siłownika) i końcem pręta. Pomiar drogi następuje w oparciu o pomiar czasu. Czujniki magnetostrykcyjne typu TMI pozwalają na pomiar przemieszczenia liniowego w zakresie 25 10 000 mm przy prędkości liniowej do 10 m/s. Dostępne są wersje tych czujników z wyjściami analogowymi, cyfrowymi oraz sieciowymi (Profibus-DP, DeviceNet, Interbus-S). Specjalne cechy przetwornika TMI to: zintegrowanie z tłoczyskiem siłownika; bezstykowy system pomiaru; nieograniczony czas użytkowania; liniowość 30 μm; rozdzielczość 0,001 mm niezależnie od skoku; niski współczynnik temperatury <20 ppm/k (ppm oznacza w j. ang. part per million); odporny na wstrząsy i wibracje; ciśnienie robocze do 350 barów; analogowy interfejs do programowania przez użytkownika. Zawory rozdzielające regulacyjne sterowane bezpośrednio typu 4WRSE mają zwartą kompaktową budowę, charakteryzują się dużą dynamiką i szybkością działania oraz dokładnością regulacji. Widok rozdzielacza regulacyjnego typu 4WRSE przedstawiono na rys. 9. Zawory typu 4WRSE charakteryzują się następującymi cechami: sterowanie kierunkiem i natężeniem przepływu; suwak sterujący przesuwany elektromagnesem regulacyjnym; centrowanie suwaka sterującego za pomocą sprężyn; pomiar przemieszczenia suwaka sterującego za pomocą przetwornika indukcyjnego; zintegrowane sterowanie elektroniczne OBE. Zintegrowane osie elektrohydrauliczne wykorzystane są w Laboratorium Mechatroniki do budowy hydraulicznych równoległych struktur kinematycznych hydraulicznych manipulatorów równoległych typu tripod, hexapod, tricept. Realizowany jest projekt badawczy dotyczący hydraulicznego manipulatora równoległego typu tricept [8, 9, 10]. Sygnał wyjściowy Częstotliwość aktualizacji sygnału wyjściowego VDC = 0 10 V 16 khz Liniowość absolutna ±0,02% Rozdzielczość Powtarzalność Histereza Napięcie zasilania 0,01% 0,02% 0,01% VDC = 24 V Temperatura pracy od 40 do 85 Wilgotność względna Ciśnienie pracy 0 100 RH 350 barów Tabela 3. Parametry rozdzielacza regulacyjnego bezpośredniego działania typu 4WRSE Typ 4WRSE6V1 35-31/G24KO/A1V Oznaczenie 4W RS E (OBE) Określenie Czterodrogowy Rozdzielacz regulacyjny Zintegrowana elektronika OBE 6 Wielkość nominalna d = 6 mm V1 35 Przepływ na drodze: P A: q v B T: q v /2 P B: q v /2 A T: q v Symbol Zawór z indukcyjnym pomiarem położenia Symbol Przepływ nominalny q vn = 35 l/min przy Δ p = 10 barów 31 Rodzaj konstrukcji i wielkości przyłączy Podsumowanie Integracja w układach sterowania może być rozważana na wielu płaszczyznach: integracja w układach sterowania jako integracja urządzeń automatyki i oprogramowania sterującego, integracja wymiany informacji pomiędzy systemami sterowania a innymi systemami informatycznymi, integracja oprogramowania sterującego z oprogramowaniem wspomagającym G24 KO A1 V Napięcie zasilania DC 24 V Rodzaj przyłącza elektrycznego Sygnał wejściowy ±10 V Rodzaj uszczelnienia dla oleju mineralnego HLP46 (ν = 46 mm 2, t = 40 C) 44 Nr 9 Wrzesień 2011 r.

projektowanie, integracja operatora procesu z systemem automatyki, integracja regulatora cyfrowego z zaworami i elementami wykonawczymi (aktutorami). Nowoczesne napędy elektrohydrauliczne wymagają optymalizacji konstrukcji i działania poprzez integrację elementów hydraulicznych i elektromechanicznych, elektronicznych, regulacyjnych i pomiarowych. Zintegrowane układy elektrohydrauliczne dają korzyści związane ze zmniejszeniem rozmiarów elementów sterujących, instalacji elektrycznej i hydraulicznej, co wiąże się z ograniczeniem strat ciśnienia i przecieków. Integracja elementów sterujących (sensorów) i wykonawczych (aktuatorów) wiąże się także z miniaturyzacją napędów elektrohydraulicznych. Postęp w rozwoju sterowania napędów elektrohydraulicznych jest możliwy dzięki ich integracji z regulatorami cyfrowymi. Regulatory cyfrowe nowej generacji są elastyczne, inteligentne, programowalne, o dużym stopniu miniaturyzacji. Zintegrowane układy elektrohydrauliczne są hydrotronicznymi rozwiązaniami zastępującymi tradycyjne układy sterowania serwonapędów elektrohydraulicznych. Literatura [1] Catalogue RE 29090. Rexroth IAC-R servo solenoid valve with integrated digital axis controller. Bosch Rexroth. [2] Dindorf R.: Mechatronika w napędach płynowych. Rozwój napędów płynowych. Hydraulika i Pneumatyka nr 1, 2008. [3] Dindorf R.: Rozwój bazy naukowo-badawczej w ramach Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka. Pneumatyka nr 4, 2009. reklama [4] Drive&Control Local, No 3, 2008, Bosch Rexroth. [5] Feuser A.: Stationärhydraulik für Maschinen und Anlagen. Neuund Weiterentwicklungen. Wissensportal Baumaschine No. 1, 2004. [6] Katalog RD 00106. Intelligenz für neue Antriebe. Bosch Rexroth. [7] Schneider R.: Automation of electro-hydraulic drives. Bosch Rexroth. [8] Woś P., Dindorf R.: Konstrukcja i sterowanie równoległego manipulatora hydraulicznego typu tricept. CYLINDER 2010 XX Ogólnopolska Konferencja Badanie, konstrukcja, wytwarzanie i eksploatacja układów hydraulicznych. 20 22 września 2010, Rytro. Monografia Biblioteka CYLINDER, KOMAG Gliwice 2010. [9] Woś P., Dindorf R.: Problems of the adaptive control of electro-hydraulic system. MSM 2010 6th International Conference Mechatronics Systems and Materials. 5 8 July 2010, Opole, Poland. [10] Woś P., Dindorf R., Łaski P., Takosoglu J.: Koncepcja sterowania manipulatora elektrohydraulicznego typu tricept. Hydraulika i Pneumatyka nr 1, 2011. prof. dr hab. inż. Ryszard Dindorf, prof. nadzw. PŚk. Politechnika Świętokrzyska w Kielcach, e-mail: dindorf@tu.kielce.pl; dr inż. Piotr Woś Politechnika Świętokrzyska w Kielcach, e-mail: wos@tu.kielce.pl artykuł recenzowany Nr 9 Wrzesień 2011 r. 45