जटिल स्वचालन कार्य के लिए वायवीय मल्टी-अभियोजक सिस्टम डिजाइन करना

कोर घटक और चयन मानदंड

एक वायवीय बहु-अभियोजक प्रणाली को डिजाइन करना सही घटकों का चयन करने के साथ शुरू होता है। प्रत्येक तत्व को आकार दिया जाना चाहिए और एक साथ या अनुक्रम में काम करने वाले एकाधिक actuators की संयुक्त मांग को संभालने के लिए निर्दिष्ट किया जाना चाहिए।

Actuators: रैखिक, रोटरी और ग्रिपर

रैखिक सिलेंडर एक-एक्टिंग, डबल-एक्टिंग और रॉडलेस डिज़ाइन में उपलब्ध सबसे आम हैं। घूर्णन कार्यों के लिए, रोटरी एक्ट्यूएटर सीमित-कोण या निरंतर रोटेशन प्रदान करते हैं। वायवीय ग्रिपर भाग पिक-एंड-प्लेस ऑपरेशन को संभालते हैं। चयन लोड, स्ट्रोक, गति और पर्यावरणीय कारकों पर निर्भर करता है। इंजीनियर्स को सूत्र का उपयोग करके बल की गणना करनी चाहिए Force = दबाव × पिस्टन क्षेत्र , घर्षण और लोड विविधताओं के लिए लेखांकन। निर्माताओं से कैटलॉग डेटा जैसे Festo विस्तृत प्रदर्शन वक्र प्रदान करते हैं।

वाल्व: दिशात्मक नियंत्रण और प्रवाह विनियमन

सोलनॉइड वाल्व 4/2, 5/2 और 5/3 विन्यास में उपलब्ध वर्कहोर्स हैं। आनुपातिक वाल्व ठीक स्थिति प्रदान करते हैं, जबकि प्रवाह नियंत्रण वाल्व गति का प्रबंधन करते हैं। बहु-अभियोजक प्रणालियों के लिए, कई गुना घुड़सवार वाल्व प्लंबिंग जटिलता को कम करते हैं। वाल्व आकार देने (सीवी या केवी) को कुल प्रवाह मांग के लिए जिम्मेदार होना चाहिए। चयन दिशानिर्देशों के लिए SMC के तकनीकी संसाधन को देखें।

सेंसर और प्रतिक्रिया

चुंबकीय रीड स्विच या ठोस-राज्य सेंसर सिलेंडरों पर घुड़सवार अंत के स्ट्रोक संकेत प्रदान करते हैं। दबाव सेंसर और प्रवाह मीटर उन्नत निदान को सक्षम करते हैं। समन्वित गति के लिए, एन्कोडर आधारित सिस्टम या एकीकृत सेंसर के साथ वायवीय पोजिशनिंग सिलेंडर दोहराव सुनिश्चित करते हैं।

नियंत्रक और संचार

प्रोग्राम करने योग्य लॉजिक कंट्रोलर (PLC) मानक हैं, अक्सर फील्डबस (प्रोफ़िबस, EtherNet/IP) या IO-Link के माध्यम से संचार करते हैं। नियंत्रक तर्क को निष्पादित करता है जो वाल्वों को अनुक्रमित करता है और actuators को सिंक्रनाइज़ करता है। पर्याप्त इनपुट / आउटपुट और प्रोसेसिंग स्पीड के साथ एक नियंत्रक का चयन करना तंग समय की आवश्यकताओं के साथ जटिल कार्यों के लिए महत्वपूर्ण है।

एयर तैयारी इकाइयों (एफआरएल)

संपीड़ित हवा को साफ, सूखा और चिकनाई होना चाहिए। फ़िल्टर-रिग्युलेटर-लुब्रिकेटर (एफआरएल) असेंबली हवा की स्थिति को नियंत्रित करते हैं। बहु-अभियोजक प्रणालियों के लिए, सिस्टम इनलेट पर एक मुख्य FRL आवश्यक है, जिसमें शाखाओं के लिए संभावित माध्यमिक इकाइयों के साथ। उचित चयन संदूषण को रोकता है और सभी उपकरणों में लगातार वायु गुणवत्ता सुनिश्चित करता है।

समन्वय और नियंत्रण के लिए डिजाइनिंग

जटिल स्वचालन कार्यों को कॉन्सर्ट में काम करने के लिए actuators की आवश्यकता होती है। यह विचारशील नियंत्रण वास्तुकला और प्रोग्रामिंग की मांग करता है।

सिंक्रनाइज़ मोशन

एकाधिक सिलेंडरों का सही सिंक्रनाइज़ेशन आनुपातिक वाल्व और स्थिति प्रतिक्रिया का उपयोग करके यांत्रिक युग्मन या इलेक्ट्रॉनिक नियंत्रण के माध्यम से हासिल किया जाता है। उदाहरण के लिए, चार सिलेंडरों के साथ एक भारी मंच उठाने के लिए बाध्यकारी से बचने के लिए एक साथ विस्तार की आवश्यकता होती है। गति नियंत्रकों के साथ बंद लूप नियंत्रण मिलीसेकेंड के भीतर एकाधिक अक्षों को सिंक्रनाइज़ कर सकता है। एक PLC के माध्यम से मास्टर-स्लेव या गियरिंग एल्गोरिदम का उपयोग करके वेग को समन्वय कर सकते हैं।

Sequencing और इंटरलॉकिंग

अनुक्रमिक संचालन-जैसे, क्लैंप, फिर ड्रिल, फिर वापस लेने- सीढ़ी आरेख या संरचित पाठ में चरण-लॉजी द्वारा प्रबंधित किया जाता है। इंटरलॉक्स अगले चरण को तब तक रोकते हैं जब तक कि स्थितियां पूरी नहीं होती हैं (सेंसर की पुष्टि, दबाव स्थिर)। स्टेट-मशीन डिज़ाइन कई समानांतर शाखाओं के साथ जटिल अनुक्रमों को प्रबंधित करने में मदद करता है। अनुकूली देरी के लिए टाइमर और काउंटर शामिल करें।

अनुकूली नियंत्रण और निदान

आधुनिक सिस्टम विविधताओं के अनुकूल हो सकते हैं: आंशिक आकार के आधार पर गति को समायोजित करना या दबाव ड्रॉप के लिए क्षतिपूर्ति करना। यह लाभ शेड्यूलिंग के साथ आनुपातिक वाल्व और सेंसर प्रतिक्रिया का उपयोग करके हासिल किया जाता है। ऑनबोर्ड डायग्नोस्टिक्स चक्र के समय, दबाव रुझान और वाल्व एक्ट्यूएशन गिनती की निगरानी करते हैं। भविष्यवाणी रखरखाव संभव हो जाता है, जिससे अनियोजित डाउनटाइम कम हो जाता है।

वायवीय सर्किट डिजाइन बुनियादी

ट्यूबिंग, कई गुना और फिटिंग का भौतिक लेआउट सीधे प्रदर्शन को प्रभावित करता है। एक खराब डिजाइन सर्किट दबाव ड्रॉप, स्लगिश प्रतिक्रिया और ऊर्जा हानि की ओर जाता है।

पाइपिंग और ट्यूबिंग साइज

ट्यूब आंतरिक व्यास अत्यधिक दबाव ड्रॉप के बिना सभी actuators की आपूर्ति करने के लिए काफी बड़ा होना चाहिए। अंगूठे का एक नियम: शाखाओं में 10 m/s से नीचे हवा का वेग रखना और मुख्य लाइनों में 6 m/s। मुख्य लाइनों के लिए तांबा या एल्यूमीनियम हार्ड पाइपिंग का उपयोग करें; अंतिम कनेक्शन के लिए लचीला पॉलीयूरेथेन या नायलॉन ट्यूब। त्वरित कनेक्ट फिटिंग रखरखाव को सरल बनाती हैं लेकिन प्रतिबंध जोड़ती है। कुल बराबर लंबाई फिटिंग और मोड़ पर विचार करना।

मैनिफोल्ड और सब-बेस

कई गुना ब्लॉक एक कॉम्पैक्ट असेंबली में एकाधिक वाल्वों को समेकित करते हैं, पाइपिंग को कम करते हैं और प्रतिक्रिया समय में सुधार करते हैं। उप-आधार प्लेटें वाल्व कारतूस के आसान प्रतिस्थापन की अनुमति देती हैं। सुनिश्चित करें कि कई गुना आपूर्ति बंदरगाह कुल प्रवाह को संभालने के लिए आकार दिए गए हैं। समर्पित निकास पथ ध्वनि क्षीणन और सफाई के साथ मदद करते हैं।

प्रवाह और दबाव गणना

प्रत्येक actuator प्रति चक्र हवा की मात्रा का उपभोग करता है। कंप्रेसर और मुख्य आपूर्ति लाइन का आकार देने के लिए व्यक्तिगत खपत दर को योग करें। निरंतर संचालन के लिए, मानक प्रवाह समीकरणों का उपयोग करें (जैसे, Q = V × n] जहां Q प्रवाह दर है, V प्रति चक्र मात्रा है, n प्रति मिनट चक्र है)। फिर वाल्व प्रवाह गुणांक Cv से तुलना करें। 6-7 बार का एक सिस्टम दबाव विशिष्ट है, लेकिन कम दबाव लाइटर कार्यों के लिए पर्याप्त हो सकता है, ऊर्जा की बचत। Norgren की तकनीकी पुस्तकालय [FLT: 3] विस्तृत उदाहरण गणना प्रदान करता है।

आम चुनौतियों का पता लगाना

यहां तक कि अच्छी तरह से डिजाइन किए गए सिस्टम मुठभेड़ के मुद्दे भी। प्रोएक्टिव इंजीनियरिंग अधिकांश को कम करती है।

वायु दाब संरक्षण

जब एकाधिक actuators एक साथ बदल जाते हैं, तो डाउनस्ट्रीम दबाव डुबकी लगा सकता है। समाधान: एक बड़े एयर रिसीवर का उपयोग करें, लाइन व्यास में वृद्धि करें, या एक्ट्यूएटर को चोटी की मांगों से बचने के लिए अनुक्रमित करें। प्रत्येक शाखा में दबाव नियामक स्थानीय स्थिरता सुनिश्चित करते हैं।

लीक डिटेक्शन

लीक अपशिष्ट ऊर्जा और गिरावट प्रदर्शन। उपभोग प्रवृत्तियों की निगरानी के लिए मुख्य लाइनों पर नियमित अल्ट्रासोनिक निरीक्षण या प्रवाह मीटर को लागू करें। बड़े नेटवर्क के लिए, जोन निगरानी द्वारा ज़ोन पिनपॉइंट समस्या क्षेत्रों में मदद करता है। संयुक्त लीक को कम करने के लिए थ्रेडेड सीलेंट या ओ-रिंग फिटिंग का उपयोग करें।

घटक पहनें और रखरखाव

समय के साथ घूमकर सील पहनते हैं। चक्र की गिनती के आधार पर निवारक प्रतिस्थापन। लंबे जीवन के लिए चिकनाई सील के साथ उच्च गुणवत्ता वाले सिलेंडरों का उपयोग करें। Desiccant ड्रायर और कोयला फ़िल्टर नमी और तेल एयरोसोल को हटाकर घटक जीवन का विस्तार करते हैं।

सुरक्षा और ऊर्जा दक्षता

वायवीय प्रणाली स्वाभाविक रूप से कठोर वातावरण में बिजली की तुलना में सुरक्षित हैं, लेकिन अभी भी सुरक्षा की आवश्यकता है।

सुरक्षा विचार

लॉकआउट / टॅगआउट प्रक्रियाएं रखरखाव के दौरान शून्य ऊर्जा सुनिश्चित करती हैं। निकास वाल्व जल्दी से हवा को हवा में डाल देना चाहिए। बहु-अभिनयक प्रणालियों में, फंसे दबाव के कारण अप्रत्याशित गति चोट का कारण बन सकती है। त्वरित निकास वाल्व और एकल बिंदु ऊर्जा अलगाव का उपयोग करें। आपातकालीन स्टॉप सर्किट को वाल्वों को शक्ति में कटौती करनी चाहिए और सभी सिलेंडरों को सुरक्षित अवस्था में डाल देना चाहिए।

ऊर्जा दक्षता

संपीड़ित हवा महंगी है। खपत को कम करें:

• जहां संभव हो, वहां कम दबावों के लिए स्थानीय दबाव विनियमन का उपयोग करना।
• दिए गए भार के लिए छोटे बोरों के साथ सिलेंडर निर्दिष्ट करना।
• गति को धीमा करने और मांग को कम करने के लिए प्रवाह नियंत्रण वाल्व स्थापित करना।
• ऊर्जा की बचत वाल्व (फेस्टो के MSE6-C2M प्रणाली) के साथ निकास वायु ऊर्जा को पुनर्प्राप्त करना।

एक अच्छी तरह से ट्यूनेड प्रणाली 30% या उससे अधिक की हवा की खपत को काट सकती है।

रियल-विश्व अनुप्रयोग उदाहरण

बहु-अभिनयक वायवीय प्रणाली उद्योगों में दिखाई देती है। पैकेजिंग में, एक उड़ाने वाला कन्वेयर कार्टन बनाने, उत्पाद लोडिंग और केस सीलिंग के लिए कई सिलेंडरों का उपयोग करता है - सभी को एक PLC के माध्यम से अनुक्रमित किया जाता है। रोबोटिक पिक-एंड-प्लेस में, तीन वायवीय अक्षों के साथ एक गैन्ट्री हल्के पेलोड के लिए लागत प्रभावी गति प्रदान करता है। स्वचालित असेंबली के लिए, उच्च दोहराव के साथ स्वचालित ग्रिपर और प्रेस आवेषण घटकों को सिंक्रनाइज़ किया जाता है।

अनुप्रयोग डिजाइन में एक गहरी गोता के लिए, ISO 1219-1 मानक वायवीय सर्किट के लिए ग्राफिक प्रतीकों को शामिल किया गया है, जिससे इंजीनियर स्पष्ट रूप से डिजाइनों को संवाद करने में मदद मिलती है।

निष्कर्ष

जटिल स्वचालन के लिए वायवीय बहु-अभियोजक प्रणालियों को डिजाइन करना कठोर घटक चयन, सावधानीपूर्वक सर्किट योजना और विचारशील नियंत्रण प्रोग्रामिंग की मांग करता है। वायु तैयारी, सिंक्रनाइज़ेशन और निदान को संबोधित करके, इंजीनियर्स सिस्टम का निर्माण करते हैं जो विश्वसनीय, कुशल और अनुकूलनीय प्रदर्शन प्रदान करते हैं। उचित आकार और आधुनिक नियंत्रण प्रौद्योगिकियों में निवेश उत्पादकता में लाभांश और स्वामित्व की कुल लागत को कम करता है।