Defnyddir rheoli pwysau yn aml mewn systemau gwasgu, malu a phrofi. Mae'r cymwysiadau hyn yn aml yn gofyn am reoli codiadau pwysau sy'n llawer mwy cymhleth a manwl gywir nag y gellir ei gyflawni gyda falfiau rhyddhad arferol neu reoleiddwyr pwysau. Gall cymwysiadau modern fanteisio'n llawn ar y pŵer llawn. Cyflawnir y fantais hon trwy ddefnyddio rheolaeth wahaniaethol, lle ceir y grym trwy luosi'r pwysau ar ddwy ochr y piston â'u hardaloedd priodol, a cheir y grym net trwy dynnu'r grym o'r ceudod di-rod.
Y dull rheoli dolen gaeedig a ddefnyddir yn gyffredin yw gwireddu rheolaeth fanwl gywir ar bwysau trwy wneud iawn am newid gludedd y cyfrwng. Mae'r defnydd o algorithmau PID profedig yn llawer mwy soffistigedig na'r rheolaeth gyfrannol gyfyngedig y gall dyfeisiau mecanyddol â ffynhonnau eu darparu. Mae'r perfformiad arbennig hwn yn ein galluogi i gywiro a lleihau gor-saethu wrth reoli pwysau.
Beth yw straen? Pam ei fod mor bwysig ar gyfer rheolaeth fanwl gywir?
Pwysedd yw'r grym a dderbynnir fesul ardal uned, hynny yw, cyfanswm cymhareb yr heddlu yn ôl cyfanswm yr ardal dan straen. Cynhyrchir y pwysau yn y system hydrolig trwy gymhwyso grym i'r olew yn y system cyfaint cyson neu trwy ychwanegu olew i'r system cyfaint cyson. Yn yr erthygl hon, byddwn yn anwybyddu effaith ehangu thermol.
Fformiwla sylfaenol newid pwysau:
Mae'r fformiwla hon yn dweud wrthym fod y pwysedd yn newid gyda'r cyfaint a'r modwlws elastig cyfaint , sy'n adlewyrchu cywasgedd yr hylif. Er enghraifft, mae'r modwlws elastig swmp o olew tua 200,000 psi, tra bod maint dŵr tua 312,000 psi. Mae hyn yn golygu, os bydd y cynhwysedd yn cael ei leihau 0.1%, bydd y pwysedd olew yn cynyddu 200 psi, a bydd y pwysedd dŵr yn cynyddu 312psi. Mewn geiriau eraill, mae dŵr yn anoddach ei gywasgu nag olew.
Mae'r fformiwla ganlynol yn diffinio effaith amser ar rym a phwysau:
Mewn geiriau eraill, gan dybio bod y cyfaint a'r modwlws elastig swmp yn gyson, gallwn gyfrifo cyfradd newid y grym a'r gwasgedd ar unrhyw adeg o ystyried y cyflymder, y llif, a'r cynhwysedd cyfredol.
Nesaf, byddwn yn canolbwyntio ar fformiwlâu (2) a (3).
Cymhwyso'r fformiwla
Gellir rheoli'r pwysau mewn amrywiaeth o ffyrdd, fel arfer gan ddefnyddio falf servo neu falf gyfrannol gyda sbŵl servo. Mae hafaliad 2 yn dangos bod yn rhaid chwistrellu hylif i'r siambr i godi pwysau penodol. Dylai cyfradd yr ychwanegiad hylif fod yn gymesur â'r cynnydd pwysau a ddymunir. Pan fydd y pwysau yn cyrraedd y gwerth delfrydol, caiff y llenwad ei stopio, ac mae'r system yn cadw'r pwysau yn gyson drwy'r amser. Mewn cymwysiadau ymarferol, mae ychydig bach o ollyngiadau bob amser yn bresennol, a rhaid i'r rheolwr ychwanegu hylif i'r system ar y gyfradd y mae'r hylif yn gollwng. Felly, mae'r llif net Q bob amser yn sero, ac mae'r gyfradd newid pwysau hefyd yn sero. Er mwyn lleihau'r pwysau, rhaid addasu'r falf sleidiau i ganiatáu i'r hylif lifo drwy'r corff. Pan gyrhaeddir y gwerth pwysedd delfrydol, mae'r corff falf yn cau eto i gadw'r pwysau'n gyson. Yr allwedd yma yw bod cyfradd y newid pwysau yn dibynnu ar y gyfradd llif, nid y pwysau ei hun.
Os yw'r system wedi'i dylunio'n iawn, gellir defnyddio falfiau cyfrannol nodweddiadol ar gyfer rheoli pwysau. Yr allwedd yw cael bwlch neu mandwll arbennig rhwng porthladdoedd A a B y corff falf. Gellir defnyddio hafaliadau 2 a 3 i gyfrifo'r gollyngiad delfrydol pan fydd y gyfradd ddelfrydol uchaf o ostyngiad pwysau yn hysbys. Rhaid i'r rheolydd symud reoli'r corff falf i ddarparu hylif i'r system ar gyfradd sy'n hafal i'r golled hylif trwy'r mandyllau bob amser. Os yw'r gyfradd llif yn rhy isel, bydd y pwysedd yn gostwng wrth i'r hylif lifo allan. Os yw'r gyfradd llif yn rhy uchel, bydd y pwysau yn cynyddu. Mantais y dull hwn yw pan fydd y system yn symud, mae'n llaith ac ni fydd yn cynhyrchu dirgryniad treisgar.
Ystyr rheolaeth
Mewn system gyrru hydrolig, gall y pwysau gynyddu'n gyflym o fewn milieiliad. Ond nid yw peiriannau'n ymateb mor gyflym. Mae systemau mecanyddol yn cael eu rheoli gan bwysau, nid gan y gyfradd newid pwysau. Felly, os na chaiff y gyfradd newid pwysau ei reoli, mae'n hawdd gwneud i'r offer mecanyddol neidio i'r gwerth gosodedig. Dychmygwch eich bod yn gyrru, a phan welwch olau coch, rydych chi'n arafu'n raddol i stop ysgafn yn lle arhosfan damwain. Dylai'r rheolydd pwysau wneud yr un gwaith.
Wrth reoli pwysau, dylid ystyried o leiaf y pedwar pwynt canlynol:
1. Rhaid i'r amser adwaith synhwyrydd pwysau fod yn ddigon cyflym. Mewn achosion lle nad yw'r deunydd yn cael ei gywasgu'n hawdd, mae'n gyffredin i'r pwysedd olew gynyddu ar gyfradd o 200psi fesul milieiliad. Nid yw synwyryddion pwysau gyda chysonion amser milieiliad yn ymateb yn ddigon cyflym i newidiadau pwysau yn y defnydd. Rhaid i'r cysonyn amser ymateb pwysau fod tua 100μs i weithio'n iawn. Os yw'r dull empirig yn unig yn defnyddio'r synhwyrydd i fesur, mae'r cyflymder o leiaf ddeg gwaith yn gyflymach na'r disgwyl.
2. Rhaid i amser samplu'r synhwyrydd pwysau fod yn gyflym a chael cyfwng sefydlog. Mewn cymwysiadau ymarferol, fel y stampio metel a grybwyllir uchod, gall y pwysau amrywio gan gannoedd o psi mewn cyn lleied â 10 milieiliad.
3. Rhaid i amser samplu fod yn gyson. Os yw'r sgan i fod i fod yn 10 milieiliad y sgan, ond mewn gwirionedd mae'n 9 milieiliad fesul 11 milieiliad, bydd y cyfrifiad cymhareb pwysau yn amrywio o leiaf 20%. Felly, mae amser samplu cyson yn bwysig iawn ar gyfer cyfrifo'r gyfradd newid pwysau yn gywir.
4. Nid PLC o reidrwydd yw'r dewis gorau. Cynlluniwyd swyddogaeth PID yn PLCS yn wreiddiol i reoli tymheredd neu bwysau aer, nid ar gyfer hylifau sy'n anodd eu cywasgu. Pan fyddant yn yr ystod milieiliad, mae cysonyn amser y PID yn y PLC yn y lefel munud. Ar gyfer rheoli pwysau, mae angen rheolydd PID wedi'i ddylunio'n arbennig.
Opsiwn rheoli
Y peth cyntaf i'w ddeall yw, er y gallwn reoli safle, grym, neu bwysau, ni allwn wneud y tri ar yr un pryd. Mewn unrhyw sefyllfa, os oes rhwystr, bydd yr actuator yn destun gwrthiant sy'n hafal i'r grym gyrru ac yn groes iddo. Trwy wneud profion mudiant sinwsoidaidd gydag actiwadyddion, gallwn fonitro'r pwysau, ond ni allwn reoli'r pwysau na'r grym ar yr un pryd â rheoli ei safle. Oherwydd bod y pwysau neu'r grym yn cael ei bennu gan rym y sampl prawf ar yr actuator. Gall yr actuator ddarparu grym neu bwysau sinwsoidal, ond mae llinoledd cyfernod elastig y deunydd prawf yn pennu ei leoliad.
Straen
Efallai na fydd unrhyw ymyrraeth yn ystod y symudiad, felly nid oes diben ceisio rheoli'r pwysau neu'r grym. Mantais rheoli'r pwysau neu'r grym yn unig yw nad oes angen ystyried y sefyllfa. Gall y gweithredwr newid y pwynt gosod yn syml, ond rhaid iddo roi sylw i sefyllfa llwyth gwag. Mewn sefyllfa debyg, bydd piston y silindr hydrolig yn cyflymu nes bod y pwysau yn cyfateb i'r gwerth gosodedig. Mewn profion lle mae pwysau neu rym yn unig yn cael ei reoli, dylid monitro cyflymder yr actuator er mwyn osgoi gostyngiad sydyn yn y llwyth. Pan ddarganfyddir bod y llwyth yn diflannu, gall yr actuator newid i'r lleoliad neu'r modd cyflymder.
Lleoliad a chyfyngiadau pwysau
Opsiwn arall yw cyfyngu safle neu gyflymder trwy bwysau neu gyfyngiadau grym. Mae'n gweithio trwy redeg dwy ddolen reoli ar yr un pryd, a dim ond isafswm gwerth y ddau allbwn rheoli sy'n cael ei drosglwyddo i'r falf hydrolig. Mae p'un a fydd y system yn cyrraedd y pwynt gosod sefyllfa neu'r pwynt gosod pwysau yn dibynnu ar ba un a gyrhaeddir gyntaf. Felly, os bydd llwyth y silindr hydrolig yn diflannu'n sydyn pan fydd y pwysau wedi'i osod, bydd y pwysau'n gostwng ac yn sbarduno'r rheolydd PID pwysau i gynhyrchu signal rheoli mawr. Fodd bynnag, wrth i'r system gyflymu, mae'r gwall cyflymder yn lleihau, ac mae'r signal rheoli o'r rheolydd cyflymder PID yn lleihau wrth i'r gwall leihau. Daw gwerth llai y ddau signal o'r rheolydd cyflymder PID. Felly mae'r actuator bellach yn cael ei reoli gan yr opsiwn dolen sefyllfa ac nid yw'n fwy na gwerth gosodedig y cyflymder.
Cychwyn a rheoleiddio pwysau neu reoli grym
Rheoleiddio yw'r broses o ddewis y cynyddiad gorau ar gyfer rheolaeth optimaidd o safle, cyflymder, pwysau neu rym. Mae systemau rheoli pwysau neu reoli pwysau yn wahanol i systemau rheoli sefyllfa oherwydd nad yw'r silindr hydrolig yn symud cymaint pan fydd y pwysau'n newid. Y ffordd hawsaf o addasu'r pwysau neu'r grym yw ymestyn yr actuator yn llawn nes cyrraedd pwysedd y system, wrth osod yr holl enillion i 0. Yna, nodwch y gwerth gosodedig neu'r ennill yn unig gydag ennill cyfrannol bach yn y PID.
Gellir amcangyfrif y cynnydd cyfrannol "bach" hwn trwy:
Mae'r fformiwla hon yn galluogi'r gweithiwr i bennu sefyllfa'r rheoliad cychwyn na ellir ei bennu yn ystod y broses rheoleiddio pwysau. Gallwch chi ddechrau trwy ddod o hyd i signal rheoli gydag allbwn llawn o 10V neu 40mA, neu 100% o'r falf, a defnyddio'r hafaliad VCCM i gyfrifo'r cyflymder uchaf (gweler Jack L. Johnson, PE, "Basic Electronics for Silind Motion Control"), neu drwy edrych ar dabl i benderfynu. Rhaid rhannu'r hafaliad deinamig â dwywaith yr arwynebedd. Mae hyn oherwydd bod y cynnydd mewn pwysau ar un ochr y piston yn cyd-fynd â gostyngiad yn y pwysau ar yr ochr arall.
Nodyn:Nid yw'r enillion cyfrannol amcangyfrifedig yn gywir, ond byddant yn agos iawn at werthoedd cychwynnol delfrydol.
Pan fydd y cynnydd cyfrannol yn cael ei actifadu, bydd pwysau neu rym y system yn cyrraedd y pwynt gosod neu'n nesáu ato. Mae mwyafrif helaeth y gwallau o ganlyniad i ollyngiadau. Y cam nesaf yw gwneud i'r rheolwr wneud iawn neu gynyddu'r gyfradd llif trwy gynyddu'r cynnydd annatod yn araf nes bod y gwall yn sero.
Nawr, mae modd rheoli'r system, a gellir ei haddasu trwy ymatebion deinamig. Fe'i cyflawnir trwy addasu'r llethr rhwng dau bwysau'r band gweithredu. Dylai llethr pwysau neu rym dyfu'n araf ar y dechrau, gan ei bod yn haws cynnal rheolaeth. Dylai'r cynnydd PID hwn fod yn addasadwy ar gyfer rheolaeth well. Mae ceisio addasu'r pwysau neu'r grym PID mewn ymateb i newidiadau sylweddol yn y system yn anodd iawn, ac mae'n anodd cael canlyniadau boddhaol oherwydd gall siociau pwysau achosi gollyngiadau. Mae pontio pwysau llyfn yn ateb da. Pan fydd y pwysau neu'r grym yn cael ei newid, bydd gweithrediad y system yn dibynnu ar gynnydd a gostyngiad yn y pwysau rhwng y ddau bwynt gosod.
