Tecnología Proporcional
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Tecnología Proporcional La rEgulaCiÓn prEcisA de la presiÓn Y dEL CAUDAL tecnologÍA proporCionAL ÍNDICE CALIDAD Y pRESTACIONES MEJORADAS Las crecientes exigencias en términos de calidad, precisión, productividad, confort, facilidad de puesta en marcha, servicio etc., imponen normas siempre mas estrictas en los equipos automatizados y las máquinas de producción. Estas normas solamente son alcanzadas cuando las magnitudes físicas (tales como temperatura, presión, fuerza, velocidad, par de rotación, etc.) están adaptadas con precisión a las condiciones de funcionamiento de las instalaciones. Es una regulación continua de estas variables que es el factor decisivo en este contexto. Aplicaciones para válvulas proporcionales Calidad, seguridad de funcionamiento y ahorro Regulación de presión Regulación de caudal Selección de los productos 2 2 7 8 - 32 Selección del material 8 Regulación de presión 10 SENTRONICD10 sentronicplus12 pulstronic II14 servotronicdigital16 Regulación de caudal Para asegurar este tipo de regulación, las válvulas proporcionales permiten controlar y regular un fluido en función de un valor de consigna. La asociación de estas válvulas a una electrónica de pilotaje permite mejorar su nivel de precisión y por tanto, ampliar su campo de aplicación. 2-7 18 flowtronicD18 piezotronic 20 preciflow 22 posiflow 24 d positioner 26 motorflowD28 Regulador30 controld30 Control por bus de campo 32 Módulo G3 Entradas/Salidas analógicas32 Introducción a la tecnología proporcional Símbolos y glosario de términos Sistemas de regulación / métodos de regulación Tipos de reguladores 34 - 39 34 36 38 Documentación 40 - 41 Internet - catálogos 40 1 apLICACIONES siempre mayor calidad, seguridad de los procesos y ahorro… Las válvulas proporcionales permiten optimizar los procesos de producción automatizada en los sectores mas diversos como la industria alimentaria, textil, médica, farmacéutica, automóvil y materiales industriales. Se utilizan en los sistemas de pilotaje secuencial, de regulación telepilotada o de regulación en bucle programable. Los sistemas de control previstos para largas distancias (por ej. en grandes unidades de producción o en caso de peligro para el opera- rio) y utilizando conductos hidráulicos o neumáticos solo pueden ser realizados en ocasiones a una distancia limitada. En este caso, es preferible utilizar válvulas proporcionales que puedan ser controladas vía líneas eléctricas en las que la longitud no importa demasiado. La transmisión de las señales puede ser adaptada a las necesidades del usuario, está exenta de inercia y no está influenciada ni por la presión ni por la temperatura. Las válvulas proporcionales juegan un papel importante en los sistemas programables de regulación. La asociación de una electrónica inteligente a la potencia Soldadura por puntos Regulación de la velocidad y del par Valor de consigna Aire comprimido de la neumática ofrece soluciones nuevas e innovadoras para las aplicaciones mas variadas. Los equipos especiales de ASCO Numatics le pueden aconsejar, asistir en todas las cuestiones relativas al desarrollo y optimización de su proceso de producción y poner a su disposición su gran experiencia de los mercados industriales. Sino las soluciones standard, desarrollamos desde hace muchos años componentes y sistemas específicos particularmente adaptados a las necesidades de nuestros clientes. Retorno captador El regulador de presión proporcional controla la fuerza de pinzamiento de la cabeza de soldadura en función del material a soldar y de su espesor. Compensación de espesores M ne otor um átic o Captador Valor de consigna Aire comprimido 3 Valor de consigna Aire comprimido La velocidad y el par son regulados al modificar la presión de pilotaje a través del regulador de presión proporcional Fuerza La presión de apoyo del rodillo se regula mediante un regulador de presión proporcional para compensar los diferentes espesores del material. Valor de consigna Aire comprimido Pieza a mecanizar Máquina de bandas abrasivas La válvula proporcional regula la presión de apoyo en las piezas a mecanizar colocadas en una máquina de bandas abrasivas, en una prensa neumática, etc. rEGULACIÓN de presiÓn Compensación de longitudes durante enrollamiento Retorno captador Valor de consigna Aire comprimido Captador de ultrasonidos Servofreno Equilibrador de cargas Valor de consigna Los cilindros pilotados por el regulador de presión proporcional ajustan la tensión del producto a enrollar sean cuales sean sus longitudes Captador de fuerza Válvula de aislamiento Aire comprimido Test de vacio Filtro de aire Alimentada por una bomba de vacío, la válvula proporcional regula el vacío en el servofreno con el fin de testear. Retorno captador 2 Los valores tales como desplazamiento, velocidad y fuerza deben estar ajustados en todos los procesos repetitivos. Por regla general, las válvulas proporcionales permiten controlar con seguridad estos parámetros y esto, de manera simple, flexible y económica. Tienen grandes prestaciones y su mantenimiento es cómodo y rápido. Los captadores de presión de las válvulas proporcionales permiten el control permanente de sus funciones. rEGULACIÓN de presiÓn Valor de consigna Bomba de vacio Servofreno Aire comprimido La válvula neumática proporcional ajusta la presión en el cilindro según el peso. Las cargas pesadas pueden ser fácilmente elevadas y bajada con la mano. aplicaciones rEGULACIÓN DE PRESIÓN Ensayo de materiales Regulación de temperatura Valor de consigna Aire comprimido Pieza a probar 4 La fuerza controlada por la válvula proporcional y que actúa sobre la pieza a testear es aumentada progresivamente hasta la ruptura de esta. Aplicación de fluidos Retorno captador Valor de consigna Aire comprimido Clapets de ventilación Captador de temperatura Regulación de la presión de apriete Retorno captador La temperatura ambiente se mantiene a un nivel constante abriendo o cerrando clapets de ventilación. Líquido de pulverización Aire comprimido Conducto de pulverización Sección de pulverización variable La sección de pulverización, c.a.d. el ancho de aplicación del líquido es ajustado por una presión de aire regulada por la válvula proporcional. Simulador de vuelo Aire comprimido Aire comprimido Pieza a mecanizar La presión de apriete en los mandriles de máquina-herramienta es regulada en función del material de la pieza a mecanizar (acero, materia sintética, ...). Fabricación de ruedas Valor de consigna Presión de test Aire comprimido Recipiente para verificar El regulador de presión proporcional ajusta precisamente la presión de test en los recipientes mas diversos con el fin de realizar controles de estanquidad. Retorno captador Valor de consigna Aire comprimido Captador de ultrasonidos Aire comprimido Se utiliza una señal de consigna para frenar gradualmente y ralentizar una masa en rotación y ésta, en función del perfil de velocidad del sistema de pilotaje. Valor de consigna Aire comprimido Escape Gas de escape Turbocompresor Corte por láser Valor de consigna Laser Alimentación de gas La presión de gas es regulada en función del material y de su espesor. Espesor variable del material 5 Soldadura por ultrasonidos Asistida por el regulador de presión proporcional y según el diámetro de la rueda, las estructuras que lo constituyen son aplicadas, asegurando así una calidad constante. Turbocompresor de sobrealimentación Valor de consigna Los movimientos de un avión son simulados alimentando los cilindros con diferentes presiones de pilotaje. Caja dinamométrica Mandril de mordazas neumáticas Presión de frenado Valor de consigna Valor de consigna Habitación Test de estanquidad Valor de consigna Simulador de vuelo rEGULACIÓn de presiÓn El caudal de gas de escape hacia el turbocompresor se regula según el régimen del motor para mantener la presión de sobrealimentación a un nivel constante. Valor de consigna Aire comprimido Piezas mecanizadas El regulador de presión proporcional regula la presión de fricción entre las piezas mecanizadas en las máquinas de soldadura por ultrasonidos. Inflado de botellas Valor de consigna Aire comprimido Boceto Forma Se insufla aire a través de una válvula proporcional en una muestra hasta la obtención de su forma óptima. apLICACIONES rEGULACIÓN de presiÓn Presión de llenado Posicionamiento Obtención del vacío Retorno captador Aguja Fluido Célula Aire comprimido 6 La minielectroválvula proporcional regula la presión del aire insuflada en la jeringa para controlar el caudal de inyección del líquido en células vivas. Valor de consigna Presión de llenado Aire comprimido Captador de presión El líquido es llevado a la válvula a una presión constante independientemente del nivel de llenado en el recipiente de almacenaje. El volumen de llenado permanece así igual. Valor de consigna Mando Aire comprimido Los servodistribuidores ajustan las posiciones en las instalaciones de paletización gracias a captadores de distancia (potenciómetros lineales) montados en cilindros sin vástago. Valor de consigna Silencioso Generador de escape de vacío Aire comprimido Vacío Micro-inyección en células vivas rEGULACIÓN DE CAUDAL Una modificación de la presión de entrada del generador de vacío mediante una válvula proporcional modifica el vacío generado. rEGULACIÓN DE CAUDAL Intercambiador térmico Pistola de pintura Dosificación de cola Bombeo Alimentación 24 V CC Regulador Captador de temperatura Salida Vapor INTERCAMBIADOR Una válvula proporcional regula el caudal de vapor en función de la temperatura deseada en la salida del intercambiador. Quemador para horno Valor de consigna Ajuste deL ancho del chorro Pilotaje de la turbina (aire) Pintura Alimentación de pintura Pilotaje de una pistola de pintura: control del caudal de la pintura, de la densidad del chorro y de la superficie a pintar. Regulación de gas Gas Presión Quemador Colle Aire comprimido Una válvula proporcional regula el caudal de gas en el quemador en función del grado de calor deseado en la salida. Fogón Valor de consigna 1 2 3 4 Gas La unidad de regulación se compone de cuatro válvulas proporcionales que regulan la alimentación de gas de los quemadores de la mesa de cocción Retorno captador Captador de ultrasonidos Valor de consigna Fluido Captador de peso Ventrículo izquierdo Ventrículo derecho Valor de consigna de la unidad de regulación Alimentación Vacío La sangre es bombeada a través de un corazón artificial aplicando alternativamente presión o vacío. Aire comprimido Regulación del volumen Alimentación 24 V CC Alimentación 24 V CC PLC Valor de consigna El regulador de presión proporcional regula la presión en función del valor de consigna. El volumen de cola aplicado es dosificado en consecuencia y de manera constante. Sistema de llenado Retorno captador Motor 7 Corazón artificial Indicador de peso Una válvula proporcional regula el caudal de llenado de un tonel hasta la obtención del peso deseado. Este sistema permite un llenado rápido manteniendo un equilibrio precisión/peso óptimos. Valor de consigna ua Ag Una válvula proporcional regula permanentemente la alimentación de agua de una máquina limpiadora. Sentronic plus Pultronic II G1/8, G1/4, G1/2, G1 - G1/4 - Vacío a 50 bar 0 a 10 bar hasta 5600 Nl/min 50 μm 0 a 470 Nl/min 50 μm < 1% 12 a 44 W Sentronic Clapet Sentronicplus < 1% 3,6 W Clapet - 0 a 40 bar 0 a 1700 Nl/min FlowtronicD G1/4, G3/8, G1/2 - 0a8 bar 5 a 2000 Nl/min Piezotronic M5, G1/8 - 0a8 bar G3/8 Presión Mantenida Preciflow M5, G1/8 Posiflow G1/8, G1/4, G3/8, G1/2 - - vacío a 16 bar Corredera/ Camisa Dinámica Estática Electroneumática Eléctrica Cerrada Abierta ▲ Digital Optimización de los parámetros Cierre estanco D Piezotronic Preciflow Cierre estanco Posiflow 3,6 W Clapet Clapet perfilado 2/2 o clapet plano 3/2 0,007 W Clapet < 10 a 15% Puesta a escape 0,086 a 50 μm 0,12 Nl/min 3 a 11 W ▲ ServotronicDigital Flowtronic < 5% Puesta a escape 50 μm Clapet 0,3 a 35 Nl/min < 3% Clapet 50 μm 1a9W 33 a 44 W < 3% Digital con o sin visualizador Optimización de los parámetros 14 W 50 μm (5 μm) Aplicación Pultronic II < 0,5% vacío a 0,08 a 200 16 bar Nl/min 50 μm Pilotaje Puesta a escape 8 ServotronicDigital D Vapor Puesta a escape precisión CaractErÍstiCAs ESpEcÍfiCAs Líquidos Clapet Equipos Aire/Gas neutro 21 a 40 W de los Vacío < 1% Fluido Elección Caudal 50 μm regulación Presión Posición de replegado hasta 1300 Nl/min Tecnología 0 a 10 bar Potencia máxima - Histéresis G1/8, 1/4, 3/8 Filtración SentronicD Caudal Técnicas Presión de utilización ticas Racordaje Caracterís- Presión de pilotaje sELECCIÓN dEL matEriAl Digital con o sin pantalla Optimización de los parámetros ▲ Gran precisión Baja histéresis Buena resistencia a los picos de presión, Duración excepcional Solución económica para control de caudal Digital Diseño compacto Solución económica para el pilotaje ▲ Cierre estanco asiento inclinado E 290 con PosicionadorD MotorflowD G1/2 bis G2 1/2 G3/4 4 bis 10 bar - vacío a 16 bar Kv 4,6 a Kv 74 (m3 /h) vacío a 10 bar hasta Kv 1,1 (m3 /h) 50 μm 50 μm < 1% < 3% 10 W Disco plano rotativo Puesta a escape o Presión Mantenida Presión Mantenida asiento inclinado E 290 con Posicionador D MotorflowD Función principal Estática: A plicación con poca variación de la consigna. ▲ Dinámica: A plicación con variaciones de la consigna a alta frecuencia. Función secundaria Función secundaria Digital con o sin pantalla Optimización de los parámetros Muy bajo consumo Duración ilimitada > 1000 millones de ciclos Diferentes tensiones válvula de válvula de Digital Optimización de los parámetros ▲ Muy buena resistencia al desgaste, disco rotativo 9 sentronic REGULACIÓN de la presiÓn 10 na nueva generación de reguladores proporcionales de presión de control numérico. U PILOTAJE DIRECTO: regulación precisa y tiempo de respuesta corto, DINÁMICO: periodos de estabilización cortos y frecuencia de oscilación baja. La SENTRONIC D ofrece las ventajas siguientes: - Regulación manual: PANTALLA incorporada y dos pulsadores para una lectura directa del valor de presión, una regulación manual del valor de consigna y un diagnóstico por LED de visualización. - Control por ordenador vía el programa DaS: • Características de parametrizaje: La regulación de los parámetros PID de regulación le permite adaptar la válvula a su aplicación y optimizar su tiempo de respuesta, su precisión y la presión regulada. • Diagnóstico de la válvula: Leer informaciones tales como el número de serie, la temperatura de la válvula y controlar el tiempo de funcionamiento con la pantalla digital. Leer el estado de la válvula y realizar tests para la instalación y el mantenimiento. - Salvaguarda de parámetros: una vez los parámetros determinados, los puede guardar en un fichero para su utilización personal o enviar este fichero a nuestro servicio técnico para una futura producción en serie. Bobina electromagnética proporcional Con el programa “Data acquisition Software” y una unión RS 232, podrá adaptar de manera óptima la electrónica de mando a un bucle de regulación. Los parámetros PID se pueden ajustar con el programa DaS. Además, con la función osciloscopio, las señales de mando y los resultados son visualizados inmediatamente. (Programa descargable de forma gratuita) gestiÓn global CON EL PROGRAMA das Generador de señales y función osciloscopio Función test de escalas Función test de rampa 11 Diagnóstico por LED de visualización Parámetros Electrónica de control d Lectura de la presión Definición del osciloscopio CaractERÍSTICAs tÉcniCAs Fluidos distribuidos: Aire o gas neutro Rangos de presión: 0-3 bar, 0-6 bar, 0-10 bar Racordajes:G 1/8, G 1/4 , G 3/8, Versiones de aplicación Unión RS 232 para programa DaS Construcción : Válvula de clapets Accionamiento: Bobina proporcional Consigna: 0 - 10 V, 0 - 20 mA, 4 - 20 mA Características del programa DaS: Regulación manual de la presión • Grabación de los parámetros Sentronic D en fábrica o personalizados • Generar escalas y crear rampas • Función osciloscopio: visualizar el valor de consigna, la presión de salida, las señales internas de la regulación PID. Ventajas: ■ Baja histéresis ■ Tiempos de respuesta extremadamente cortos ■ Muy buena sensibilidad ■ Todos los orificios son conforme a los diámetros nominales correspondientes ■ Umbral de filtración standard de 50 µm ■ Sin consumo de aire en régimen estabilizado ■ Salida analógica ■ Optimización simple de los parámetros de regulación ■ Control numérico ■ Pantalla digital integrada (según la versión utilizada) ■ Comportamiento dinámico (velocidad elevada) ■ Comunicación PC sentronic REgulaCiÓn de presiÓn Las válvulas SENTRONIC PLUS están sometidas a tests automáticos antes de dejar nuestras fábricas. Un certificado de ensayo con todos los resultados está adjunto a cada producto suministrado. La válvula SENTRONICPLUS de bucle de regulación interno asocia una tecnología neumática innovadora y una electrónica integrada. Esta serie de servodistribuidores permite regular con precisión los valores de presión, caudal, fuerza, velocidad, y de posicionamiento lineal o angular. Todos los orificios son del mismo diámetro para asegurar tiempos de respuesta cortos en la admisión o al escape de la presión. El efecto combinado de todos los componentes asegura un funcionamiento con una histéresis extremadamente baja. Versión ATEX disponible PrincipIO de fUNCIONAMIENTO Electrónica de mando 3 3 2 12 3 2 2 Bobina electromagnética proporcional 13 1 1 1 Puesta a presión Regulación Escape El pistón de alimentación está accionado. Comunicación entre los orificios 1 y 2. Los pistones de alimentación y de escape están en la posición central: ningún caudal entre los 3 orificios. El pistón de escape está levantado. Escape del orificio 2 hacia el orificio 3. CaractErísticas técnicas Pistón de escape Captador de presión Pistón de alimentación plus Fluidos distribuidos: Aire o gas neutro Ventajas: ■ Histéresis Presión de utilización: Vacío a 50 bar ■ Tiempo de respuesta extremadamente corto ■ Sensibilidad elevada ■ Todos los orificios conforme a los diámetros nominales correspondientes ■ Filtración standard a 50 µm Racordajes:G 1/8, G 1/4 , G 1/2, G 1 versiones de aplicación Orificios roscados Construcción: Válvula de clapets Accionamiento: Bobina proporcional Consigna: Analógica 0 - 10 V, 0 - 20 mA, 4 - 20 mA. Digital ■ Sin consumo de aire en régimen estabilizado ■ Salida analógica del valor instantáneo de presión en el conector Opciones: ■ Optimización simple de los parámetros de regulación Versión inoxidable ■ Muy buen comportamiento dinámico ■ Comunicación PC pulstronic II REGULACIÓN de presiÓn Contrariamente a los servodistribuidores SENTRONIC, las válvulas PULSTRONIC II funcionan con 2 electroválvulas de pilotaje que modifican la presión en un alojamiento de mando. Un booster convierte la presión de pilotaje en una presión de salida con un caudal mayor. Esto se mide con un captador de presión y está integrado en un bucle de regulación interna. El valor de consigna es dado por una señal de mando standard [0 a 10 V, 0(4) a 20 mA] vía el conector eléctrico desenchufable. La PULSTRONIC II está particularmente adaptada para la regulación de presión a caudal constante, p. e. la regulación del caudal de buses, la regulación de la velocidad de turbinas, la dosificación de cola y de barniz o el control de la presión de equipos de soldadura. El Data aquisition Software (DaS) y su unión RS 232 permite la optimización de los parámetros de regulación en función de la aplicación. (Descargable gratuitamente) principIO de fUNCIONAMIENTO Versión ATEX disponible Conexión eléctrica 14 15 Pantalla Electrónica de regulación Alojamiento de pilotaje Pistón de escape Electroválvula piloto Puesta bajo presión Regulación Escape El pistón de puesta bajo presión está accionado. Comunicación entre los orificios 1 y 2. Los pistones de puesta bajo presión y de escape están en posición central: ningún caudal entre los orificios. El pistón de escape está levantado. Escape del orificio 2 hacia el orificio 3. Membrana CaractERÍSTICAS tÉcniCAs Utilización “2” Fluidos distribuidos: Aire o gas neutro Ventajas: ■ Baja histéresis Presión de utilización:0 a 10 bar ■ Cambios de presión rápidos, bajo overshoot ■ Filtración standard a 50 µm ■ Sin consumo de aire en régimen Racordaje:G 1/4 Pistón de puesta a presión Escape “3” Construcción : Válvula de clapets Accionamiento: Electroválvulas 2/2 estabilizado Consigna: 0 - 10 V, 0 - 20 mA, 4 - 20 mA ■ Regulación de presión estable a caudal continuo ■ Regulación numérica ■ Bajo consumo eléctrico ■ Pantalla ■ Optimización simple de los parámetros de regulación servotronic REGULACIÓn de presiÓn Para una mayor flexibilidad en los procesos de producción automatizados, la gama de válvulas SERVOTRONICdigital permite, gracias al aporte de la electrónica, aumentar considerablemente las prestaciones y el campo de aplicación de los componentes neumáticos. La servoválvula SERVOTRONICdigital responde directamente a las necesidades de regulación de presión e indirectamente a las exigencias de la regulación de otras magnitudes físicas tales como: posición, velocidad, aceleración, fuerza, masa, etc. La asociación de una tecnología neumática innovadora, una mecánica de alta precisión y de una electrónica adaptada permite regular con rapidez los valores de presión de un circuito neumático de potencia en función de una señal resultante de la electrónica de mando. La servoválvula SERVOTRONICdigital, utilizada para la regulación de caudal (caudal proporcional), comprende, contrariamente a la SENTRONICplus, un distribuidor neumático formado por un conjunto correderacamisa. Permite frecuencias de ciclos muy elevados con tiempos de respuesta extremadamente cortos. La servoválvula SERVOTRONICdigital tiene un consumo de aire constante. el Data aquisition Softare (DaS) y su unión RS 232 permite la optimización de los parámetros de regulación en función de la aplicación. (Descargable gratuitamente) principIO de funcionamiento Captador de presión Utilización Regulación de presión Electro-imán proporcional Entrada de presión Escape 16 Resorte de retorno Bobina electromagnética proporcional electrónica de control Aire o gas neutro Presión de utilización: 0 a 40 bar Escape“3” Corredera Metal / Metal Resorte de retorno Presión “1” La SERVOTRONICdigital en versión regulación de presión es un regulador de presión de 3 orificios/ 3 posiciones de mando electrónico que suministra una presión proporcional a un valor de consigna dado. La posición de la corredera evoluciona en continuo para tener constante la presión de salida en función de una señal de consigna 0-10 V para una presión dada. Características técnicas Fluidos distribuidos: Utilización “2” digital Racordaje: G 3/8 Caudal: 0 a 1700 Nl/min Construcción: Servoválvula de camisa-corredera Accionamiento: Bobina proporcional Consigna: 0 - 10 V, 0 - 20 mA, 4 - 20 mA Ventajas: ■ Histéresis muy baja ■ Tiempo de respuesta extremadamente corto ■ Excelentes rendimientos de caudal ■ Conjunto compacto y monobloque con electrónica y captador integrado ■ Gran fiabilidad y larga duración gracias a una mecánica de alta precisión unida a una tecnología de pilotaje simple ■ Diferentes posibilidades de consigna de entrada (tensión y corriente) ■ Conexión eléctrica con conector desenchufable ■ Parámetros del bucle de regulación ajustable 17 Flowtronic principio de fUNCIONAMIENTO REGULACIÓN DE CAUDAL FLOWTRONICD es un regulador de caudal numérico con una zona de regulación de hasta 2000 Nl/min. El regulador FLOWTRONICD lleva integrada una válvula de 2 vías de mando directo proporcional que funciona independientemente de la presión de entrada (4 bar), y de una unidad de control que contiene el conjunto de la electrónica y los captadores. La válvula FLOWTRONICD ofrece un caudal preciso y se adapta perfectamente a las regulaciones de caudal dinámicas. Permite una regulación y el mantenimiento del caudal constante sean cual sean las perturbaciones externas. Las aplicaciones típicas para la FLOWTRONICD son: las aplicaciones de pintura, mezcla de gas, embalaje, industria agroalimentaria, tratamiento de superficies, el control de quemadores, pila de combustible… La electrónica de mando numérica y una interface USB permiten al controlador adaptarse muy fácilmente a las diferentes aplicaciones gracias al programa FlowCom que permite ajustar los parámetros de regulación. d El programa FlowCom y su interface USB permite la optimización de los parámetros de regulación en función de la aplicación. (Descargable gratuitamente) Si conectas la FlowtronicD a un PC via un puerto USB, el programa ASCO Numatics FlowCom puede ser utilizado para optimizar los parámetros de regulación de la válvula en función de las tensiones de la aplicación. El programa FlowCom posee una función osciloscopio que permite al usuario seleccionar y visualizar la respuesta de las diferentes señales o parámetros. Sin caudal El pistón móvil no es solicitado y el paso del orificio 1 al orificio 2 está cerrado Los parámetros de regulación pueden ser ajustados con la ayuda del programa sin tener que desmontar el regulador de la instalación. Los parámetros, una vez optimizados, pueden ser grabados y recopiados en otros reguladores, por ejemplo. Esta funcionalidad optimiza la puesta a punto de las aplicaciones. 18 El programa ASCO Numatics FlowCom ofrece las funciones siguientes : Unión para conexión USB en PC • Visualización en tiempo real: de la señal de mando, de la presión de salida, de los parámetros de control interno (ej. P, I o D), de la señal presostato, etc… Pantalla • Ajuste de los parámetros: Tipo de señal de mando, offset, pendiente, limitación de la corriente de control de la bobina, rampa, etc… Electrónica • Menú de diagnóstico para la detección de error y tests Caudal • Ajuste personalizado a una aplicación El pistón móvil es solicitado y permite un paso mas o menos importante entre el orificio 1 y 2 en función de la consigna Mecánica CaractERÍSTICAs tÉcniCAs Fluido: Captadores Mando directo • Simulación Aire o gas neutro filtrado 50 μm Presión de utilización: hasta 8 bar Racordaje: G 1/4 , G 3/8, G 1/2 Zona de regulación: 5 - 2000 Nl/min Consigna - analógica: 0 - 10 V, 0/4 - 20 mA Retorno - analógico: 0 - 10 V, 0/4 à 20 mA Histéresis: ± 3% Linearidad: Ventajas: ■ Baja histéresis ■ Tiempo de respuesta muy corto ■ Muy alta sensibilidad ■ Filtración Standard 50 μm ■ Retorno captador analógico ■ Optimización simple de los parámetros de regulación ■ Visualización de los resultados inmediato gracias a la función osciloscopio 3% ■ Electrónica digital Reproductibilidad: ± 1,5% ■ Pantalla para diagnóstico (opción) Tiempo de respuesta: < 200 ms ■ Salvaguarda de los parámetros ■ Comunicación USB PC vía M12 19 piezotronic REGULACIÓN DE CAUDAL La electroválvula PIeZOTRONIC de regulación proporcional es una solución de alta tecnología desarrollada para las aplicaciones con consumo de corriente extremadamente bajo. Gracias a su duración prácticamente ilimitada de mil millones de ciclos, su alimentación eléctrica posible por pilas, baterías o células solares y su bajo peso, se adapta perfectamente a los materiales portátiles tales como aparatos de medida, de instrumentación médica o los analizadores de gas. También se puede utilizar en atmósferas explosivas. Versión ATEX disponible Elemento piezo Asiento principIO de fUNCIONAMIENTO 20 21 0 Voltios - cerrado Cuerpo PPS Cerrado 20 VCC - mitad de caudal A media carrera 40 VCC - caudal óptimo Abierto Efecto piezoeléctrico Extens ion caractErÍstiCAs tÉcniCAs El elemento piezocerámica se compone de al menos dos capas de las cuales una se acorta y la otra se prolonga al dar tensión. Esto provoca un efecto de flexión del elemento cerámico que permite la apertura o el cierre de la electroválvula. La combinación del efecto piezocerámica y la tecnología multicapas de ASCO Numatics, que consiste en dipolos elementales polarizados durante su fabricación, tiene por ventajas: • baja tensión de pilotaje de solamente 20 a 40 V • esfuerzos compatibles con el control de los fluidos • carreras mas largas que las realizables normalmente con actuadores de dos capas. Bajo consumo eléctrico Fluidos: Consommation Presión de utilización: 0 a 8 bar Électrovannes Aire o gas neutro Racordaje:Cuerpo de aplicación. Bases M 5, G 1/8 Caudal: Hasta 0,12 Nl/min Construcción: Válvula de clapets Accionamiento: Elemento piezoeléctrico Ventajas: ■ Consumo en corriente extremadamente baja < 100µA ■ Amplio rango de tensión ■ Duración prácticamente ilimitada, sin piezas de desgaste ■ Sin picos de inducción, por tanto sin supresión de los picos de tensión ■ Versión de aplicación en standard industrial ■ Sin calentamiento Tensión de pilotaje : 0 - 40 V Opción: Seguridad intrínseca EExia preciflow REGULACIÓN DE CAUDAL Las válvulas de la gama Preciflow son la continuidad lógica del desarrollo de la gama Posiflow, válvulas que hayan demostrado su eficacia y prestaciones en el mercado de la regulación proporcional. Su principal diferencia con respecto a una Posiflow es la ausencia de rozamiento del núcleo. El núcleo se mantiene en el tubo culata entre dos resortes planos perfilados así no hay contacto ni rozamiento entre las piezas. El rozamiento es siempre un enorme inconveniente para las válvulas de regulación. Así esta construcción innovadora elimina casi completamente el rozamiento entre el tubo culata y el núcleo, lo que se caracteriza por excelentes prestaciones de regulación de la Preciflow. Además, gracias a su baja histéresis, la repetibilidad es otra característica remarcable de este diseño. La fuerza magnética de la bobina actúa sobre los resortes planos para abrir el núcleo y permitir hacer variar mas o menos la apertura de la válvula. Esta diseño permite actuar sobre diámetros de paso de hasta 0,2 mm. Este tipo de válvula se adapta particularmente bien para aplicaciones unidas al análisis. Las válvulas Preciflow se adaptan también muy bien para las aplicaciones que trabajan con vacío y hay versiones de acero inoxidable disponibles para fluidos agresivos. Para su pilotaje Asco Numatics propone el ControlD, un regulador autónomo PID o un conector amplificador. 22 Suspensión sin rozamiento del núcleo entre 2 resortes planos ControlD principIO de fUNCIONAMIENTO 23 Cerrado A media carrera Abierta El núcleo está comprimido en el asiento de la válvula: válvula cerrada, sin caudal El núcleo es mantenido en posición intermedia por la fuerza magnética de la bobina El circuito magnético abre el núcleo al máximo de su carrera: plena apertura, caudal máximo El dispositivo de control autónomo CONTROLD se utiliza para un bucle abierto, bucle cerrado o doblebucle (en cascada). Está especialmente diseñado para controlar la corriente en una bobina de válvula proporcional. caractERÍSTICAS tÉcniCAs Junta FPM Asiento de válvula de inox Fluido: aire o gas Ventajas: ■ Baja Histéresis Conector amplificador Gama de presión: Vacío a 10 bar (8,6 bar) ■ Adaptada a los bajos caudales Este conector amplificador convierte una señal standard (0 a 10 V, 0(4) a 20 mA) en una corriente de salida (0 a 1,0 A). La corriente de salida se crea por modulación del ancho de impulsión. Permite un control de baja histéresis independientemente de la influencia de la temperatura. Orificios: M5, G1/8 ■ Adaptada a las presiones elevadas Caudal: 0,08 a 200 Nl/min ■ Tecnología innovadora (Resortes Planos) Construcción: Clapet ■ Rozamientos internos casi nulos ■ No requiere presión mínima de funcionamiento ■ Adaptada a la regulación proporcional Consigna: D Via Conector ampli o Control (0-10V, 0-20mA, 4-20mA) posiflow REGULACIÓN DE CAUDAL Las electroválvulas proporcionales POSIFLOW pueden ser utilizadas en casi todas las aplicaciones en las que sea necesario regular el caudal de un fluido líquido o gas. Una única válvula proporcional puede sustituir dos o tres válvulas standard (NA/NC) utilizadas en paralelo para obtener diferentes niveles de caudal; el costo y el espacio se reducirán considerablemente. El núcleo está guiado por dos anillos que permiten asegurar un bajo rozamiento y una buena respuesta dinámica. La caja electrónica de regulación, directamente montada en la POSIFLOW, permite aumentar su campo de aplicación. Se utilizan tres potenciómetros integrados para ajustar los valores mínimos y máximos de corriente de la bobina y la frecuencia. Una función rampa puede igualmente ser activada con el fin de alisar la respuesta de la válvula a las variaciones rápidas de las señales de entrada. En el caso en que el valor de consigna sea inferior a 200 mV (<0,4/4,4 mA), la corriente de pilotaje se corta y la electroválvula está sin tensión (función completamente cerrada). principIO DE FUNCIONAMIENTO Tornillo aguja de válvula de parada (ajustado en fábrica) 24 Bobina proporcional Guía-núcleo (anillos móviles) Núcleo móvil Cuerpo de válvula ControlD El dispositivo de control autónomo CONTROL D se utiliza para un bucle abierto, bucle cerrado o doble-bucle (en cascada). Está especialmente diseñado para controlar la corriente en una bobina de válvula proporcional. Conector amplificador Este conector amplificador convierte una señal standard (0 a 10 V, 0(4) a 20 mA) en una corriente de salida (0 a 1,0 A). La corriente de salida se crea por modulación del ancho de impulsión, permite un control de baja histéresis independientemente de la influencia de la temperatura. 25 2 1 2 1 2 1 Cerrado A media carrera Abierta El núcleo es desplazado hacia abajo guiado por dos anillos móviles y el caudal es bloqueado del orificio 2 hacia el orificio 1. El núcleo es desplazado hacia arriba guiado por dos anillos y el caudal se relaja del orificio 2 hacia el orificio 1. El núcleo se mantiene en su posición central: el caudal entre el orificio 2 y el orificio 1 se regula proporcionalmente al pilotaje. caractERÍSTICAS tÉcniCAs Fluidos: Aire, gas, líquidos Presión de utilización: Vacío a16 bar Racordajes: G 1/8, G 1/4, G 3/8, G 1/2 Caudal : 0,8 a 35 Nl/min (agua) Construcción: Válvula de clapet Accionamiento: Ventajas: ■ Espacio y costo reducido ■ Regulación precisa: - Histéresis < 5%, - Reproductibilidad <3% Bobina proporcional - Sensibilidad < 2% Pilotaje : Vía conector Ampli o ControlD ■ Compensación de temperatura integrada 0 - 10 V, 0 - 20 mA, 4 - 20 mA Opciones: Cuerpo de acero inoxidable Juntas de estanquidad especiales ■ Función rampa con el fin de asegurar una reacción dulce a los cambios de la señal de entrada Versión antideflagrante ■ Caudal óptimo sin golpes de ariete Estanquidad por guarniciones de fuelle ■ Función “switch off” posiCionADOr Kv REGULACIÓN DE CAUDAL Las válvulas proporcionales de 2 o 3 orificios de mando por presión posiCionADOrd ofrecen una solución de espacios reducidos y permiten una instalación simple y una regulación cómoda. Estas válvulas pueden ser utilizadas en numerosos procesos: sistemas de control secuencial, regulación en bucle abierto o cerrado, regulación de caudal o de presión por ajuste automático de la carrera del clapet. Con una construcción adaptada, estas válvulas pueden ser utilizadas con diferentes gases o fluidos agresivos Para las instalaciones que necesitan una adaptación de los parámetros de proceso, la modificación se puede hacer directamente in situ. (Parámetros modificables con programa PosCom). El posiCionADOrd montado en una válvula de la serie 290 o 390 de 2 o 3 orificios, ofrece una multitud de características de caudal. * d el programa PosCom y su interface RS 232 permiten la optimización de los parámetros de regulación en función de la aplicación. (Descargable gratuitamente) señal de consigna Las válvulas proporcionales versión 2/2 están equipadas de un clapet perfilado. Su construcción parabólica asegura un Kv proporcional a la apertura de la válvula. principIO de fUNCIONAMIENTO 1 er llw So t er llw So 3 Ist we rt t 3 er llw So Ist we rt 3 t Ist we rt 2 2 LED de diagnóstico 1 1 2 26 27 Potenciómetro de retorno de posición Presión de alimentación del Posicionador D 1 1 2 2 1 2 Cerrada A media carrera Abierta El clapet perfilado se aplica en el asiento. Sin caudal entre los orificios 2 y 1. La construcción parabólica del clapet perfilado permite tener un caudal proporcional al desplazamiento de éste. La posición del clapet perfilado es activada por dos electroválvulas integradas (Posicionador compacto) que aseguran la alimentación o el corte de aire. Caudal entre los orificios 2 y 1. caractERÍSTICAS tÉcniCAs Fluidos: Aire, gas, líquidos y vapor Ventajas: ■ 2 posiciones en caso de pérdida de potencia - Presión mantenida - Puesta a escape ■ Baja histéresis Construcción:Válvula de clapet (clapet perfilado versión 2/2 o 3/2 clapet plano) ■ Dimensiones reducidas ■ Umbral de filtración standard de 50 µm Accionamiento:Electroválvulas 2/2 NC ■ Control por doble bucle (opción) Consigna:0 - 10 V, 4 - 20 mA ■Simple o doble efecto ■Control numérico ■ LED de diagnóstico ■Puesta en marcha simple (función Auto INIT) Presión de utilización : 0 a 16 bar (vacío) Racordaje:G 1/2 a G 2 1/2 Caudal: Clapet perfilado Utilización Entrada bajo el clapet Sin golpes de ariete Kv 4,6 a 74 (m3/h) motorflow REGULACIÓN DE CAUDAL 28 El diseño de la válvula motorizada de ASCO Numatics consiste en dos discos planos rotativos que trabajan de la misma manera que un grifo en los circuitos de agua de las aplicaciones sanitarias. En lugar de una palanca manual, se utiliza un motor eléctrico para permitir el ajuste en continuo de la circulación entre la posición “totalmente abierta” y la posición “completamente cerrada” de la válvula (0-100 %). Los discos tienen una abertura triangular y deslizan el uno sobre el otro. El MotorFlowD ajusta el ángulo de apertura durante la regulación con el fin de suministrar una característica de circulación prácticamente lineal. Los discos cerámicos son muy resistentes al desgaste e insensibles a la polución. El motor eléctrico corriente continua de bajo consumo está directamente controlado por su electrónica. Un potenciómetro rotativo integrado, mide la posición de la válvula y suministra la señal de retorno para el bucle de regulación. La MotorFlowD está equipada de un regulador PID interno. En caso de pérdida de tensión de alimentación, la posición de la válvula se mantiene (Fail-Safe Position). La MotorFlowD permite en opción, una regulación en doble-bucle (en cascada) para permitir un control directo de una presión, de un caudal, de una temperatura etc… Una entrada de frecuencia permite la utilización de captadores de caudal “tipo turbina” para controlar el flujo de los líquidos. La válvula puede adaptarse a una aplicación específica con la ayuda del programa MotorCom que permite optimizar los parámetros de regulación. Motor con Drive potenciómetro y electrónica d el programa MotorCom y su interface RS 232 permiten la optimización de los parámetros de regulación en función de la aplicación. (Descargable gratuitamente) principIO de fUNCIONAMIENTO 29 Cerrado A media carrera Abierto Consigna (OV o 0/4mA) las aberturas de los discos rotativos están completamente obturadas. Sin caudal Consigna a 5 V o 10mA. Discos planos girados 45° con respecto al otro. Mitad del caudal Consigna a 10V o 20 mA. Discos planos girados 90°. Caudal máximo caractERÍSTICAs tÉcniCAs Eje de rotación Fluido: aire, gas, agua, aceite Gama de presión: Vacío a 10 bar Disco plano cerámica Cuerpo de válvula Orificios: G3/4 Caudal: kv 1,1 (m3/h) Construcción: disco cerámica plano Consigna: (0-10V, 0-20mA, 4-20mA) Retorno captador: 0-10V, 0-20mA, 4-20mA Ventajas: ■ Muy buena Resistencia al desgaste de los discos cerámicos ■ Sin golpes de ariete ■ No requiere presión mínima de funcionamiento ■ Bajo consumo eléctrico ■ Insensible a la polución ■Regulación Numérica ■Regulación doble bucle (Opción) d control Al conectar el ControlD a un PC vía un puerto USB, el programa ASCO Numatics DigiCom (Suministrado con el ControlD) puede ser utilizado para optimizar los parámetros de regulación de la válvula en función de la aplicación. (Descargable gratuitamente) REgulaCiÓn de CAUDAL ElÉctriCO 30 El CONTROLD es un regulador autónomo utilizado para el control en bucle abierto, bucle cerrado o doble-bucle de las instalaciones (Regulación en cascada) Está diseñado para controlar las válvulas proporcionales regulando la corriente de la bobina. El valor máximo de la corriente de la bobina está determinado automáticamente gracias a la función “auto-tune”. Así, el CONTROLD, permite ampliar la regulación proporcional a cada vez mas aplicaciones complejas integrando señales de entradas analógicas de caudal, de temperatura, de presión, de fuerza, etc… Una unión serie RS232 o una interface USB Mini permiten la comunicación con un PC y el ControlD. El programa ASCO Numatics DigiCom permite adaptar los parámetros de regulación del controlador a la aplicación. Tres botones y una pantalla permiten la regulación de la consigna en modo manual y la visualización de la información de retorno sin la necesidad de conectar el controlador a un PC durante la puesta en marcha de la instalación. LEDs suplementarios indican el estado de funcionamiento y los mensajes de error (p. ej. tensión baja, sobretensión, consigna no alcanzada) • La función scope le permite tener acceso y leer la respuesta del sistema transitorio en tiempo real. principIO de fUNCIONAMIENTO • Los parámetros de regulación pueden ser ajustados con la ayuda del programa sin tener que desmontar el regulador de la instalación. bucle abierto Consigna Señal PWM Electroválvula proporcional Señal PWM Electroválvula proporcional Proceso bucle cerrado Consigna Proceso Captador Consigna Unidad Unidad Botón auto tune Electroválvula proporcional Proceso Captador 2 Comparador *PWM: Modulación del ancho de impulsión Temperatura ambiente: -20°C a +50°C Corriente máx. de la bobina de electroválvula proporcional: 2 A Entrada de consigna: 0 - 10 V CC, 0 - 20 mA o 4 - 20 mA Regulaciones manuales • Control de las válvulas proporcionales tales como POSIFLOW, PRECIFLOW o válvulas proporcionales 602 de regulación de presión CaractErÍstiCAs ELÉCTRICAS Tensión de alimentación:12/24 Vcc ±10 % Conexión USB mini • Tipo de señal de mando, offset, pendiente, límite de la corriente de control de la bobina, rampa, etc… • Regulaciones personalizadas a una aplicación Captador 1 Conexión RS 232 • Visualización en tiempo real: de la señal de mando, de la presión de salida, de los parámetros de control internos (ej. P, I o D), de la señal presostato, etc… Ajuste de los parámetros: doble bucle Señal PWM • Los Parámetros, una vez optimizados, pueden ser grabados y recopiados en otros ControlD por ejemplo. El programa ASCO Numatics DigiCom ofrece las funciones siguientes: Ventajas: ■ Baja histéresis ■ Optimización simple de los parámetros ■ Regulación Numérica ■ Pantalla integrada ■ AUTO-TUNE para determinación automática de la corriente Máx. de la Bobina ■ Comunicación USB mini PC Entrada captador: 0 - 10 V CC, 0 - 20 mA o 4 - 20 mA ■ Comunicación RS232 PC ■ Retorno captador configurable Salida de valor instantáneo: ■ Visualización de los resultados inmediatos gracias a la función osciloscopio 0 - 10 V, 0 / 4 - 20 mA Rampa:ON/OFF regulable entre 0,1 y 20 segundos ■ Bucle abierto, cerrado o doble ■ Salvaguarda de los parámetros Frecuencia de conmutación regulable: ■ E jemplo de válvulas conectables: POSIFLOW, PRECIFLOW y 602 de la gama ASCO Numatics 20 a 2000 Hz 31 MÓdulO Entradas/Salidas analÓgiCAs G3 pARA EL contrOL de vÁLVULAS proporCionAles Este módulo de E/S permite al usuario controlar las válvulas proporcionales analógicas vía islotes de distribuidores neumáticos conectados a los principales bus de campo. Las ventajas principales de este tipo de pilotaje: - Simplificación del cableado - Diagnóstico por bus de campo - Reducción del tiempo de cableado Todas las válvulas proporcionales ASCO Numatics, SentronicD, SentronicPLUS, MotorflowD, FlowtronicD etc… pueden ser conectadas directamente a un islote neumático equipado de su electrónica G3. El Módulo de E/S analógicas G3 envía la señal de consigna, la potencia necesaria (hasta 2 A bajo 24 Vdc) y permite leer el retorno captador (Dato de salida) en la vía de entrada analógica asociada. La electrónica G3 es un nodo bus de campo integrado en un islote de distribuidores neumáticos La G3 lleva integrada una pantalla en cada módulo con el fin de simplificar el parametrizaje o el diagnóstico de las instalaciones. Las principales ventajas de la G3: • Cableado reducido: Modo distribuido que permite conectar las entradas/salidas muy cerca del actuador • Conexión standard: Conexión mediante conector para atornillar M12 o mediante bornero • Conexión rápida y eficaz : Conector SPEEDCONNEC M12 enclavable en ½ vuelta • Salvaguarda de los datos: Módulo ARM (memoria de salvaguarda). Memoria no volátil para salvaguarda de los parámetros nósticos mediante pantalla en cada módulo • Accesibilidad: Enclipsado fácil de cada módulo en la cara delantera, sin desmontaje del islote • Modularidad neumática: Interface con los distribuidores de un caudal de 275, 600, 1310 y 3820 l/min ANR • Modularidad eléctrica: Entradas/Salidas analógicas y numéricas • Estudio simplificado: Descarga de los dibujos 2D/3D disponibles en 85 formatos diferentes La electrónica G3 es compatible con los protocolos de comunicación siguientes: Ethernet POWERLINK, DeviceNetTM, EtherNet/IP™, Modbus TCP/IP, PROFIBUS DP®, PROFINET®, CANopen®, DeviceLogixTM y EtherCat®. • Rapidez de intervención : Visualización de los diag- r Diagnostic par afficheu 32 33 CaractErÍstiCAs tÉcniCAs • Salida analógica Resolución: Gama de señales: 16 bits 0-10 VDC • Entrada analógica Resolución: Gama de señales: 16 bits 0-10 VDC • Características Rango de temperatura: - 20° C a + 50° C Humedad: 95 % de humedad relativa, sin condensación Grado de protección: IP65, IP67 (con montaje apropiado y resistencia de terminación) • Información de las pantallas - Alarmas alta y baja - Mapping de los módulos - Diagnóstico - Parametrizaje - Visualización de las señales analógicas por barras gráficas • Ventajas: ■ Control por Bus de campo de las válvulas proporcionales ■ Eficacia y reducción de los costos de cableado ■ Diagnóstico por pantalla ■ Diagnóstico vía el bus de campo por bits de diagnóstico ■ Muy alta sensibilidad ■ Amplia gama de protocolos introducCiÓn A la tecNOLOGÍA de rEgulaCiÓn Símbolos y glosario sIMBOLOS histéresis La histéresis proviene del rozamiento y de una deformación importante de los componentes elásticos. Para el funcionamiento, es el resultado de las presiones de salida diferentes a un mismo 0 valor de consigna (señal eléctrica) según que el valor previo sea mas alto o mas bajo. sensibiliDAD de fUNCIONAMIENTO El cambio mínimo de la consigna que genera una modificación de la presión de salida es denominada sensibilidad de funcionamiento. Expresada en porcentaje del valor máxima de la señal eléctrica de entrada, este valor es solamente de 0,5 % para la válvula Sentronic de ASCO Numatics, permitiendo así una puesta a punto ideal de la presión de salida. 34 dEcalaJe dEL CEro LinEARIDAD Una presión de salida establecida en función de un valor de consigna dada debería resultar en una curva de características casi derecha (lineal). La (no-) linearidad expresa la desviación de la curve de caudal real de la línea derecha teórica (expresada como un porcentaje para un intervalo lineal dado de la curva). ReproductibiliDAD Los componentes de regulación son mas precisos en la repetición de un valor predeterminado que en el ajuste de valores absolutos. La reproductibilidad, es medir la variación del valor de salida cuando se aplica el mismo valor de entrada y este, de manera repetitiva y en las mismas condiciones. Por otro lado, está positivamente influenciada por una baja histeresis. Captador de presión Por el decalaje del cero, podemos asignar ya sea un punto de partida predefinido a una válvula proporcional, o hacer corresponder una presión o un caudal preciso a un valor de consigna definido o a la inversa. sÍMBOLOS Potenciómetro Captador de fuerza Interruptor eléctrico Captador de desplazamiento Pantalla numérica Captador de ángulo Pantalla analógica Captador de caudal Generador taquimétrico Captador de temperatura Válvula proporcional Potenciómetro Convertidor tensión/ corriente Cilindro Convertidor numéricoanalógico modificaCIÓn de la penDIENTE Si el rango de presión del usuario es solamente una parte del rango total de ajuste de la válvula, se puede modificar la pendiente adaptando la zona de consigna (0 - 10 V) a la zona de operación del usuario. Se obtiene así la mayor resolución posible. 35 fUNCIÓN rampA La función rampa permite controlar el tiempo de reacción de la válvula. La pendiente de esta rampa, debido a una variación brusca de la consigna, puede ser regulada mediante la electrónica de mando. Esta función permite una apertura y cierre lento de las válvulas proporcionales. frECUENCIA DE ONDULACIÓN Tensión de modulación que permite disminuir el rozamiento por adherencia (« slip-stick ») en una válvula. valOR RÁPIDO Valor eléctrico efectivo de una magnitud física (presión, fuerza, temperatura, caudal...). valOr de consigna Valor de referencia eléctrica de la variable controlada que debe ser efectivamente alcanzada y mantenida en el bucle de control. introducCiÓn A la sistemas de regulación mÉTODOS de rEgulaCiÓn En muchas máquina e instalaciones, las magnitudes físicas (temperatura, presión, fuerza, desplazamiento, etc.) deben alcanzar un valor determinado (p.e. la posición del carro de una máquina-herramienta) independientemente de influencias exteriores perturbadoras. Para este asunto, es necesario realizar dos operaciones unidas la una a la otra: la comparación y el ajuste. El ciclo de operaciones necesarias se realiza en un bucle denominado “de regulación”. Podemos distinguir dos tipos de bucles: “bucle de regulación abierta” y “bucle de regulación cerrada”. Cuando se observa una desviación en un proceso, los métodos de regulación pueden ser distintos según el comportamiento de un regulador. Para las aplicaciones en producción, es importante conocer la influencia del tiempo en la variable de regulación. Los reguladores pueden tener un comportamiento continuo o discontinuo. Distinguimos así dos tipos de regulación: de acción discontinua (regulación a dos o varios niveles) o de acción continua (regulación proporcional). Órgano de mando Actuador Proceso Regulación en bucle abierto REGULACIÓN en bucle CERRADO En un bucle cerrado, el valor deseado es constantemente comparado al valor efectivo. La norme DIN 19226 define los términos “reglaje y regulación” como sigue: “El reglaje / la regulación” es una operación en la cual una magnitud física (p.e. temperatura, presión ...) es continuamente medida y comparada a un valor determinado, con el objeto de alinear estas variables. La secuencia cerrada de las acciones que resulta se realiza en un bucle denominado de regulación cerrada. Tomando como ejemplo la regulación de la temperatura de un radiador, la temperatura real es medida por un captador de temperatura y comparada a la consigna. Toda desviación entre el valor deseado y el valor medido provoca una señal que es transmitida a la válvula para abrirla (si la temperatura es inferior al valor deseado) o cerrarla (si la temperatura es superior al valor deseado). Así, la temperatura se mantiene a la consigna y esto, de manera estable e independiente de las condiciones exteriores o de elementos perturbadores. Valor de consigna Regulación de acción discontinua temperatura Valor de consigna Un proceso realizado paso a paso se denomina discontinuo. Un regulador de acción discontinua, o incluso denominado regulador de conmutación, influye en el proceso por un mando todo o nada a un nivel de energía constante. Estos reguladores aseguran la función de conmutación provocando una secuencia de impulsos a un nivel de energía fija. Estas secuencias de conmutación “en circuito” y “fuera de circuito” tienen tiempos de influencia variable en el proceso a regular. Los inconvenientes de un sistema tal son los golpes desencadenados durante la puesta en marcha. Además, no es posible evitar las variaciones del valor instantáneo alrededor del valor de consigna. El nivel de intervalos entre los cuales la magnitud a regular oscila entre el estado “en circuito” y el estado “fuera de circuito” se denomina amplitud de variación. Esta amplitud es la función característica de la acción discontinua. Los reguladores de tres o múltiples posiciones disponen de al menos una etapa intermedia suplementaria con respecto a los reguladores todo o nada (ej.: aparato de aire acondicionado: calefacción - posición neutra - enfriamiento). Valor de consigna Regulación de acción continua tiempo tiempo rEGULACIÓN DE ACCIÓN CONTINUA Órgano de mando Actuador Captador Regulación en bucle cerrado Proceso Los reguladores de acción continua aseguran la función de regulación ejerciendo una influencia permanente en el proceso. El valor de la variable controlada se puede situar a cualquier nivel del rango de regulación, lo cual puede generar señales entre 0 y 100 %. Ejemplo: para acelerar y decelerar una carga pesada con suavidad. En el caso de un regulador de acción discontinua, es necesario primero arrancar la carga a la velocidad V1 después a la velocidad V2. Esta es seguidamente transportada a una velocidad constante V3, después decelerada a las velocidades V4 y V5 (ver ilustración al lado). La velocidad es controlada paso a paso. Los escalones individuales de las escalas de velocidad son ligeramente nivelados por el caudal volumétrico y la inercia del cilindro. Es sin embargo difícil reducir las fluctuacciones, c.a.d. obtener escalas más “lisas”. Uno de los métodos para paliar estos inconvenientes es utilizar una válvula proporcional que regula permanentemente el proceso, c.a.d. las velocidades de los cilindros y de los motores, evitando así los golpes de las conmutaciones. Además, es posible predefinir las velocidades de estos materiales. velocidad Un bucle de regulación abierto, es por ejemplo un radiador en el cual la alimentación de agua caliente y, asi, la temperatura, son “reguladas” o más precisamente “ajustadas”. En función de las variaciones de la temperatura ambiente, actuamos manualmente (apertura/cierre) en la válvula. Se trata de una regulación sin bucle de control entre la entrada y la salida del sistema, ni retorno de información. Entendemos así por regulación la utilización de métodos y equipos especiales que influyen sobre ciclos operacionales o de procesos. Un sistema de regulación está en su lugar si un proceso es influenciado por una relación a un estado deseado sin tener en cuenta el estado de las medidas. Una característica particular de la regulación “en bucle abierto” es la secuencia abierta de las acciones. rEGULACIÓN DE ACCIÓN DISCONTINUA temperatura REGULACIÓN EN BUCLE ABIERTO 36 tecnologÍA de rEgulaCiÓn Regulación de acción /continua Control proporcional Regulación de acción discontinua tiempo 37 introducCiÓn A la tecnología de regulación TIPOS DE REGULADORES rEGULADORES TODO O NADA Un regulador tiene una función de trasferencia que compara el valor instantáneo recibido de un captador al valor predeterminado (c.a.d. un valor de consigna) y que la trata de manera que una señal de control sea transmitida al elemento regulador (válvula proporcional) bajo una forma adecuada. Esta operación debería ser controlada en el tiempo por el regulador de manera que las cantidades dinámicas del proceso a regular estén bien equilibradas. El valor de consigna debe ser alcanzado en el mas breve plazo mientras que el valor instantáneo debe fluctuar lo menos posible con respecto a este valor de consigna. rEGULADOR DE acCiÓn continuA Regulador D exigencias simples Caudal adecuadas adecuadas no adecuadas adecuadas menos adecuadas exigencias simples adecuadas adecuadas Nivel adecuadas no adecuadas no adecuadas Velocidad adecuadas adecuadas adecuadas Temperatura Intensidad bobina fuerza electromagnética Tensión media Tensión media Tensión media 39 Tensión media rEGULADOREs auto-adaptadores Lógica “difusa” (Lógica difusa) / sentronic “fuzzy” Regulador PID Tipos de reguladores Presión Modulación en ancho de impulsión En la modulación en ancho de impulsión, la tensión de alimentación de 24 V CC es transformada en impulsos rectangulares de diferentes anchos. La señal de salida ya no es una señal constante sino una serie de impulsos repetidos a intervalos o periodos de tiempo regulares. Durante cada periodo, la impulsión está presente (24 V) durante un lapso de tiempo, después ésta está ausente (0 V). La duración durante la cual la impulsión está presente se denomina el “ancho de impulsión”. Este tipo de modulación se obtiene cambiando el ancho de Corriente Ancho de impulsión Período Como complemento de la válvula SENTRONIC con regulador PID standard, les ofrecemos una válvula proporcional con lógica “difusa” para las aplicaciones en las que la puesta a punto de los parámetros de regulación es delicada. Contrariamente a la lógica “todo o nada”, la lógica “difusa” utiliza transiciones continuas y define automáticamente los parámetros de regulación óptimos. La válvula proporcional realiza así 10 etapas de adaptación de la consigna. Su electrónica evalúa el valor de retorno de los captadores y los parámetros de regulación son entonces optimizados después de cada etapa y memorizados al cabo de 10 fases de adaptación. La válvula proporcional funciona entonces con estos parámetros optimizados. Valor instantáneo U, P Aplicación Regulador I Modulación del ancho de impulsión U, P Las combinaciones se eligen en función del tipo de aplicación. La ventaja de un regulador PID es su rendimiento dinámico, su precisión de regulación y su estabilidad. El ajuste individual de los parámetros de regulación permite la adaptación óptima de las válvulas proporcionales a las aplicaciones específicas. Los diferentes tipo de modulación: • la modulación en ancho de impulsión • la modulación de impulsos en amplitud • la modulación de impulsos en frecuencia U, P 38 Regulador P impulsión, que puede variar entre 0 % y 100% del periodo. Esta variación del ancho de impulsión provoca una variación proporcional de la corriente media de la bobina. ASCO Numatics utiliza la modulación en ancho de impulsión en sus cajas electrónicas. La salida de un regulador de acción continua está provisto de una señal continua (tensión o corriente) que puede en permanente tomar todos los valores intermedios entre un valor inicial y un valor final. El regulador P (Proporcional) es un regulador de base. Los reguladores I (Integral) o D (Derivado) solos, son menos apropiados en la práctica. Las combinaciones de reguladores P, D y I tales como las versiones PI, PD o PID son las que mejor se adaptan. Al contrario que un regulador de acción continua, este tipo de regulador no dispone de una señal de salida continua pero si de una señal que puede solamente ser puesta “en circuito o fuera de circuito”. Permanece sin embargo adaptable a la regulación. Valor instantáneo Valor de consigna Valor instantáneo con parámetros de regulación no-adaptados Valor de consigna Después de la 3ª adaptación Valor instantáneo Valor de consigna Después de la 10ª adaptación internet www.asconumatics.eu Seleccione un producto, encuentre una referencia, consulte sus características técnicas ... Herramientas que corresponden a sus hábitos de trabajo y que le ayudan a ser siempre mas eficientes. La página Internet para una información constantemente al día. 40 41 Para recibir regularmente nuestras actualidades por e-mail, no dude en inscribirse a nuestra newsletter en nuestra site Internet. catÁLOGOs notAs ASCO Numatics desarrolla y comercializa más de 5000 tipos diferentes de válvulas y electroválvulas standard así como versiones especiales para responder al conjunto de sus necesidades de control de fluidos. Una presencia internacional En el mundo entero, nuestros especialistas les ofrecen soluciones para sus aplicaciones sea cual sea su sector de actividad industrial. Una red de distribución de más de 1000 puntos de venta le asegura un servicio de proximidad. Para responder a sus necesidades de seguridad de la calidad, utilizamos procesos de fabricación rigurosos y las prestaciones de cada uno de nuestros productos están probadas y verificadas antes de la entrega. Como prueba de nuestro compromiso, nuestras unidades de desarrollo y fabricación están certificadas ISO 9000 versión 2000. 42 Consulte nuestra red comercial en nuestra página: www.asconumatics.eu (Contactos) ASCO Numatics Tecnología Proporcional ☎ 383 72 42a . 2M1012 Fluidocontrol, S.A. Poligono Brazomar s/n - 39700 Castro Urdiales - Cantabria 942 876 100 - FAX 942 863 323
