Ventilterminaler: En viktig komponent inom industriell automation

I modern tid utvecklas industrin ständigt, och processen för industriell automation rör sig ständigt mot förbättrad effektivitet, precision och tillförlitlighet. I dessa automatiserade system används pneumatisk teknik, som driver allt som inkluderar robotgripdon och maskiner som används för förpackning. Inom industrin utformas dessa system för att vara smarta, kompakta och starkt integrerade, vilket gör den traditionella ledningen och rörledningen för varje enskilt pneumatiskt system till ett minne blott. Det är här en ventilterminal blir en perfekt lösning för industrier, som erbjuder ett centraliserat pneumatiskt styrsystem för att ge en betydande ökning av tillförlitlighet och effektivitet hos automatiserade produktionslinjer.

Om du är ingenjör eller systemintegratör ger den här artikeln dig all grundläggande kunskap om mekanik, arkitektur, fördelar och tillämpningar av ventilterminaler för att optimera en branschs pneumatiska styrarkitekturer.

Introduktion till ventilterminal

För industriell automation använder många industrier pneumatiska ventiler för att förbättra automationsprocessen. Så istället för att ha individuell ledningsdragning och rörledningar över flera riktningsventiler individuellt har tillverkare kommit fram till en mycket mer tillförlitlig och effektiv lösning som kallas ventilterminaler. Huvudsyftet med att ha dessa ventilterminaler i industrier är att säkerställa att flera ventiler är integrerade i en enda, kompakt och välorganiserad enhet.

En ventilterminal är utformad för att ge operatörer centraliserad styrning av flera pneumatiska ställdon, som cylindrar, roterande ställdon och gripdon, från en enda enhet. För att säkerställa en effektiv centraliserad styrning kombinerar dessa ventilterminaler den pneumatiska distributionen och det elektriska styrgränssnittet, såsom kommunikationssignalerna för programmerbar logikstyrning (PLC), och tryckluften från en kompressor riktas mot den erforderliga pneumatiska kanalen för att utföra en erforderlig funktion.

Innan dessa ventilterminaler introducerades krävde de pneumatiska systemen individuell, omfattande kabeldragning och luftförsörjningsledningar för att styra ventilernas funktionalitet, vilket gjorde felsökningsprocessen svår och mycket komplex. Med introduktionen av ventilterminaler ersattes den komplexa kabeldragningen och de oorganiserade polyuretanrören med ett centraliserat system som är mycket renare, mer organiserat och lättare att kommunicera och kontrollera.

Hur ventilterminaler fungerar

I det här avsnittet av artikeln kommer vi att utforska hur ventilterminaler fungerar, vilka säkerställer ett effektivt pneumatiskt styrsystem och förenklar processen för luftflöde och signalbehandling.

Pneumatisk väg

Bakom varje öppning eller stängning av en pneumatisk ventil krävs ett luftflöde. För att en ventilterminal ska fungera finns det en huvudingång där tryckluften kommer in i systemet, som sedan delas upp i noggrant konstruerade kanaler som leder luften till önskad ventil. Så när en elektrisk signal skickas till en specifik solenoid, flyttas den interna spolen eller tallriken till den specifika arbetsporten, som är ansluten till det pneumatiska ställdonet, vilket får den att förlängas, dras in eller rotera.

Efter att ställdonet har fullgjort det önskade slaget måste luften blåsas ut. I avluftningsprocessen går luften tillbaka till arbetsporten och tillbaka in i ventilterminalen. För att minimera ljudet som skapas av avluften, istället för att blåsas ut direkt vid ventilen, avlägsnas avluften genom en gemensam intern avluftskanal, som har en centraliserad ljuddämpare installerad, vilket bidrar till att avsevärt minska ljudet från golvet.

Ventilkonfigurationer

Ventilterminaler anses vara mycket mångsidiga eftersom de finns i flera olika typer av ventilkonstruktioner baserade på mekaniska behov.

• 5/2-ventiler: Dessa ventiler används för att styra tvåverkande cylindrar.

• 3/2-ventiler: Dessa appliceras på de enkelverkande cylindrarna för att utföra funktionen avblåsning.

• 5/3 Ventiler: Dessa ventiler är bra för att bibehålla ett mittläge, såsom stängning, öppning, tömning eller trycksättning, eller för att bibehålla ett mellanläge som behöver stoppa eller hålla lasten.

Komponenter i ventilterminaler

För att ventilterminalerna ska fungera korrekt finns det några viktiga komponenter och en arkitektur som fungerar som ett system för att säkerställa avsedd effektivitet och prestanda.

Grenrörsbasen (underplattan)

Anslutningsplattan är där alla komponenter är fästa. Dessa bottenplattor är vanligtvis tillverkade av en mycket hållbar och lätt metall, såsom anodiserad aluminium eller högkvalitativt konstruerat plastmaterial, vilket ger ett strukturellt stöd för ventiler. Dessutom finns de inre passagerna för att rikta luften för till- och frånluft, och fördela luften till de önskade ventilerna utan behov av att dra separata rör för lufttillförseln.

Pneumatiska magnetventiler

Pneumatiska magnetventiler är de rörliga delarna som är placerade på toppen av baserna. När dessa magnetventiler tar emot elektroniska signaler kan de öppnas eller stängas direkt för att släppa igenom luften. Det bästa med dessa moderna ventiler är att de kräver extremt låg effekt och kan arbeta effektivt i flera cykler, vilket ger längre livslängd. Dessa system gör det möjligt för användare att mixa och matcha dem med olika ventilstorlekar för att utföra olika funktioner och passa varierande flödeskrav.

Elektriska styr- och kommunikationsgränssnitt

Elektriska signaler spelar en viktig roll i den moderna eran av Industri 4.0, där automatisering i allt högre grad blir en nödvändighet för att öppna och stänga ventilen genom att ta emot kommandon från huvudstyrenheten som reglerar luftflödet. Sådana standardanslutningar är:

• Flerstiftskontakter: Exempel inkluderar D-SUB 25-stiftskontakter, som ansvarar för kopplingen av alla solenoider till en enda kontakt.

• Fältbuss och industriellt Ethernet: Dessa noder har avancerade terminaler som PROFINET, EtherNet/IP eller EtherCAT, vilket bygger upp anslutningen till kontroller för operatören i fabriksnätverket.

• IO-Link-integration: Med IO-integration kan operatören på distans ändra ventilkonfigurationen, få data om vilken del som inte fungerar och möjliggöra integration med fabrikens nätverk.

Fördelar med att använda ventilterminaler

När det gäller att använda ventilterminaler finns det olika fördelar vad gäller drift och automatisering för en industri. Några av dessa fördelar nämns nedan:

• Utrymmesoptimering: Med ett centraliserat pneumatiskt ventilsystem som styrs av ventilterminaler minskar det utrymmet som det pneumatiska styrsystemet upptar avsevärt, vilket gör maskinens design mycket mer kompakt.

• Minskad installations- och kopplingstid: Att koppla flera individuella solenoider kan vara tidskrävande jämfört med att koppla en enda flerpolig kontakt eller en Ethernet-kabel, vilket minskar den totala monteringstiden och arbetskostnaderna.

• Förbättrad diagnostik och underhåll: Smarta ventilterminaler med IO-integration hjälper till att felsöka problem som uppstår i produktionslinjen utan att behöva vara fysiskt närvarande på fältet, vilket sparar driftstopp för industrier.

• Energieffektivitet: Med en centraliserad ventil som är mycket närmare ställdonet minskas slanglängden och även luftens dödvolym minskar, vilket innebär att energin som förbrukas för att trycksätta och komprimera luften är mindre.

Användningsområden för ventilterminaler

I en ventilterminal finns det en mängd olika tillämpningar inom industrier där pneumatiska ventiler vanligtvis används i stor utsträckning. Några av dessa tillämpningar nämns nedan:

Tillverkning och montering av fordon

Inom fordonstillverkning och monteringslinjer automatiseras arbetet och utförs vanligtvis med industriella klämmor, robotgripdon och indexeringsbord. För att samtidigt styra alla dessa används ventilterminaler eftersom de erbjuder hög motståndskraft mot vibrationer och ger tillförlitlig kommunikation, vilket gör dem till ett idealiskt val för fordonsindustrin.

Förpackning och palletering

Maskinerna som används för förpackning måste kunna arbeta med höga hastigheter och ha välsynkroniserade rörelser för att säkerställa att vikning av lådor, fyllning av behållare och försegling av förpackningar kan göras med lätthet. Det är här ventilterminaler kommer in som ett utmärkt alternativ, eftersom de erbjuder mycket låg responstid och platsbesparande design som är utmärkta för förpackningstillämpningar.

Elektronikmontering

För elektronikmontering är de två viktiga sakerna platsbesparing och precision. Kompakta och lätta ventilterminaler kan vara en perfekt lösning eftersom de kan monteras direkt på de rörliga robotarmarna för att inte bara spara utrymme utan också säkerställa precision.

Att hitta rätt ventilterminal

När det gäller ventilterminaler finns det flera alternativ att välja mellan. Att välja rätt kan avgöra om ditt ingenjörsprojekt blir framgångsrikt eller inte.

Krav på dimensionering och flödeshastighet

Pneumatiska ventiler arbetar med luftflöde. Ventilterminalerna som förser dem med luft ska kunna leverera det erforderliga luftflödet. Det mäts vanligtvis i CFM eller L/min. Det är viktigt att säkerställa att det tillförda flödet matchar specifikationerna för det pneumatiska ventilställdonet. För att beräkna detta:

Qreq = Qtotalfs (1+ms)

Här:

• Qreq (Nödvändig flödeshastighet): Den anger storleken på den ventil du behöver få, vanligtvis mätt i CFM eller L/min.

• Qtotal (Total luftförbrukning): Den maximala mängden luft som systemet skulle använda, givet att varje cylinder aktiveras samtidigt. Totalen kan erhållas genom att summera förbrukningshastigheten för de enskilda cylindrarna.

• fs (Simultanitetsfaktor): Det är den faktor som definierar hur många cylindrar som tänds samtidigt.

• ms (säkerhetsmarginal): Vanligtvis 0,2 till 0,3, vilket definierar marginalen för tryckfallet för att säkerställa att du inte får underdimensionerade ventiler.

Elektrisk anslutning och styrarkitektur

Denna faktor avgör hur din terminal kan kommunicera med PLC:n. Om du bara behöver styra enkla maskiner räcker en 24V DC flerpolig anslutning. Men om branschkraven baseras på datadriven automation är det bättre att välja en ventilterminal som har integrerad IO-Link- eller fältbussanslutning, vilket gör underhålls- och felsökningsprocessen mycket enklare och minimerar den tidskrävande kabeldragningen för enskilda solenoider.

Miljöklassificeringar

För ventilterminaler kan miljöklassningen variera, men du måste välja rätt alternativ efter att du har bedömt driftsmiljön. För en terminal som används i ett inomhusskyddsskåp skulle en IP40-klassning vara tillräcklig. Om terminalen däremot är direktmonterad på maskinramen och utsätts för damm, kylvätska eller rengöringsprocedurer rekommenderas det att välja högre IP-klassningar som IP65, IP67 eller till och med IP69K-klassade kapslingar för att säkerställa att den känsliga interna elektroniken hålls skyddad.

Säkerhets- och efterlevnadsöverväganden för ventilterminalsystem

Inom alla branscher bör säkerheten för mänskliga operatörer eller maskiner vara högsta prioritet. För att säkerställa att dessa säkerhetsstandarder garanteras bör följande faktorer beaktas:

• Säker avgasning och bullerreducering: Vid användning av pneumatiska ventiler är den största oron de höga bullernivåerna som produceras när luften släpps ut. Så när du väljer en ventilterminal, se till att högkvalitativa ljuddämpare används på avgasportarna för att säkerställa att arbetarna skyddas från hörselskador.

• Tryckzoner och säkert vridmomentavstängning (STO): Vissa avancerade luftterminaler har flera isolerade tryckzoner. Dessa zoner hjälper till att avlägsna luft från farliga ställdon som tunga pressar eller klämmor och bibehålla lufttrycket i arbetshållningsanordningen för att förhindra att delarna går sönder.

• Branschcertifieringar: Säkerställ att komponenterna är godkända och har välkända branschcertifieringar som CE-, UKCA-, UL- och ISO-certifieringar för att säkerställa att tillverkningskvaliteten upprätthålls.

Slutsats

I nästan alla branscher där det finns automation, vilket inkluderar robotarmar, gripdon och klämmor, använder de pneumatiska ventiler . Ingen bransch vill hantera den tidskrävande och kostsamma kabeldragningen och installationsprocessen för dessa fristående magnetventiler. En ventilterminal löser alla dessa problem genom att tillhandahålla ett centraliserat styrsystem för alla dessa ventiler med en centraliserad elektrisk anslutning, vilket gör felsöknings- och installationsprocessen mycket enklare. Ventilterminaler blir nu ett viktigt krav för alla branscher som vill gå mot automatisering eller förbättra sin automatiseringsprocess. Så om du är ingenjör, entreprenör, fabrikschef eller industriägare som vill förbättra automatiseringen i branschen, se till att du följer säkerhetsprotokollen och väljer rätt ventilterminal baserat på din industriella tillämpning genom att följa riktlinjerna ovan för att säkerställa att dina branschkrav uppfylls.

Precis som det är viktigt att välja rätt ventilterminal är det lika viktigt att välja rätt tillverkare. Så om du vill uppgradera din pneumatiska arkitektur rekommenderar vi Titan Automation . Med över 26 års branscherfarenhet och export till 60 länder har de byggt upp ett rykte om sig att tillhandahålla kompletta, snabba och kostnadseffektiva pneumatiska lösningar som är nödvändiga för att driva dina automatiserade system in i framtiden.

Vanliga frågor

F1: Vad är den största skillnaden mellan en ventilterminal och en fristående magnetventil?

En fristående magnetventil kan endast användas för att styra ett enda ställdon, vilket kräver sin egen separata lufttillförsel, avluftning och kabeldragning. Å andra sidan kan en ventilterminal användas för att samtidigt styra flera magnetventiler på en enda bottenplatta, med hjälp av gemensam lufttillförsel, gemensam avluftning och en centraliserad elektrisk anslutning, vilket bidrar till att förenkla systemets styrning och felsökning.

F2: Kan jag blanda olika ventilstorlekar eller funktioner på samma ventilterminal?

Ja, många av ventilterminalerna möjliggör integration av olika ventilstorlekar från 10 mm till 14 mm och olika funktioner som inkluderar 3/2-vägs, 5/2-vägs och 5/3-vägs, allt på samma anslutningsblock.

F3: Vilken är standarddriftspänningen för industriella ventilterminaler?

De industriella ventilterminaler som man vanligtvis hittar arbetar med 24V DC, vilket vanligtvis är standarddriftspänningen för industriell automation, PLC:er och säkerhetskretsar.

F4: Är ventilterminaler lämpliga för tuffa tillverkningsmiljöer?

Det beror på vilken typ av skydd som tillverkaren erbjuder. Om du vill använda ventilterminaler i tuffa miljöer, leta efter IP65- eller IP67-klassningar. Terminaler med dessa klassningar har ett hölje som skyddar dem från damm och lågtrycksvattenstrålar, vilket gör att de kan monteras direkt på maskinen istället för i ett separat styrskåp.