Spannungskontrolle in der Bahnhandhabung – Schlüsselkomponenten

Spannungskontrolle in der Bahnhandhabung – Schlüsselkomponenten
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Was ist Spannungskontrolle?

Der Begriff „Spannungsregelung“ bezieht sich im Zusammenhang mit der Materialverarbeitung auf die dynamische Regelung der Spannung einer Bahn, die durch die Verarbeitungszone einer Maschine gezogen wird. Die Spannung wird entweder durch eine Spannvorrichtung erzeugt, die an einem Ende (wie in einer Aufwickel- oder Zwischenzone) an der Bahn zieht (normalerweise ein angetriebener Walzenspalt, eine Auflegewalze oder eine Aufwickelvorrichtung), oder indem der Zug am anderen Ende erhöht wird (mit einem Bremse, Kupplung oder regenerativer Antrieb, wie in einer Abwickelzone).

Open-Loop-Systeme

In einem Steuersystem mit offenem Regelkreis wird die Bahnspannung von einem Gerät wie einem Spannungswandler gemessen und dann zum Ablesen auf einem Messgerät oder einer anderen Art von Anzeige verfügbar gemacht. Der Maschinenbediener sieht sich die gemessene Spannung auf dem Messgerät an und nimmt dann manuelle Einstellungen an einer Spannvorrichtung vor, um die tatsächliche Bahnspannung in die Nähe des gewünschten Werts zu bringen.

Closed-Loop-Systeme

In einem geschlossenen System wird die Prozessvariable (in unserem Fall die Bahnspannung) in einer bestimmten Zone des Prozesses viele Male pro Sekunde gemessen. Die Ausgabe des Controllers an die Spannvorrichtung wird mit einer konstanten Schleifenrate als Reaktion auf das Fehlersignal angepasst, das erzeugt wird, wenn der Controller den gemessenen Spannungswert mit der gewünschten Referenz (Sollwert) vergleicht.

Was ist der Unterschied zwischen einem Wandler-/Wägezellen-basierten System und einem Tänzersteuerungssystem?
In einem Tänzersystem signalisiert die Steuerung der Tänzerwalze (die von der sich bewegenden Bahn überquert wird), sich als Reaktion auf eine Positionsänderung zu bewegen. Obwohl die anfängliche Positionsänderung das Ergebnis einer Änderung der Bahnspannung ist, misst die Steuerung die Spannung nicht oder reagiert nicht so direkt auf Kraftänderungen wie ein wandlerbasiertes System.
Wenn die Spannung zunimmt, ändert der Tänzer seine Position und bewegt sich ein Sensor, der normalerweise ein Potentiometer ist und der Steuerung signalisiert, das Drehmoment zu verringern oder zu erhöhen, damit der Tänzer in seine ursprüngliche Position zurückkehren kann. Nimmt die Spannung ab, tritt der umgekehrte Ablauf ein. Tänzer sind eigentlich Positionsregler, keine Spannungsregler. Der Hauptvorteil des Systems ist seine Bahnansammlungsfähigkeit, die Spannungswandlersystemen fehlt. Ein Tänzersystem verzeiht möglicherweise Geschwindigkeitsschwankungen, die durch unrunde Rollen oder häufige Starts und Stopps verursacht werden, aber Tänzer haben bestimmte Nachteile. Im Vergleich zu Spannungswandlersystemen sind sie teuer in Konstruktion, Bau und Installation. Sie sind schwierig richtig zu konstruieren, und sie sind anfällig für Fehler, die durch Masse, Dämpfung und Reibung verursacht werden. Sie können die Spannung nicht auslesen oder kleine, aber signifikante Spannungstransienten im Prozess kompensieren.
In einem Spannungswandlersystem messen speziell konstruierte Kraftwandler (Spannungssensoren) die tatsächliche Bahnspannung im Verarbeitungsprozess. Die Wandler werden typischerweise paarweise verwendet, wobei einer an jedem Ende einer gewöhnlichen Spannwalzenwelle installiert ist.
Welches sind einige der gemeinsamen Teile/Komponenten, die bei einer Spannungsregelung in einem Bahnhandhabungssystem versagen? Sollten Verarbeiter erwägen, diese Teile auf Lager zu halten, um Produktivitätsverluste durch Fehlfunktionen zu vermeiden?
Aufgrund der statischen Natur der meisten dieser Produkte, da sie mit dem Maschinenrahmen verschraubt sind und im Laufe ihres Lebens normalerweise nur minimalen physischen Traumata ausgesetzt sind, sehen wir in der Praxis nur sehr wenige echte Produktausfälle. Die Komponenten, die die kürzere Lebensdauer haben, sind diejenigen an Reibungs- und Verschleißstellen. Lager in den Wandlern beispielsweise, die sich bei Wandlern mit angetriebener Welle mit der Spannrollenwelle drehen, können mit der Zeit verschleißen und müssen nach einigen Jahren ersetzt werden. Außerdem sind die Reibbeläge der pneumatischen Bremsen Verschleißteile, die je nach Bedarf der Anwendung routinemäßig ausgetauscht werden müssen.
Außer Ersatzbremsbelägen gibt es keine Komponenten, die wir unseren Kunden empfehlen auf Lager, außer vielleicht ein oder zwei Ersatzwandler für den seltenen Bedarf eines Not-Austauschs bei Fehlfunktion.

Nehmen wir an, Sie haben ein altes Spannungsregelgerät, das scheinbar gut funktioniert. Wann sollte jemand einen Austausch in Betracht ziehen?

Das ist eine verwirrende Frage für uns. Während wir gerne neue Produkte verkaufen, ist es unsere Mission, unseren Kunden Geräte und eine Gesamtlösung zu liefern, die sie viele Jahre lang ohne Austausch halten wird. Der einzige wirkliche Antrieb für einen Verarbeiter oder Drucker, ein altes, gut funktionierendes Spannungsregelungssystem aufzurüsten, ist seine persönliche Präferenz. Zwei Gründe für ein Upgrade wären:1) Die neueren elektronischen Geräte zur Bahnspannungsregelung und -anzeige verfügen über fortschrittliche Funktionen, die ansprechend sein könnten, wie beispielsweise einfacher zu verwendende grafische Schnittstellen mit Touchscreens; und 2) jede Art von Garantie, die mit dem Kauf neuer Geräte einhergeht.
Wie bei Unterhaltungselektronikgeräten nimmt die Zahl der Funktionen und Vorteile zu, die in einem einzigen industriellen Elektronikgerät realisiert werden können, da Mikroprozessoren schrumpfen und leistungsfähiger werden steigt auch. Wenn ein neuer Bahnspannungsregler mit fortschrittlicherer Technologie, einem größeren Funktionsumfang und einem geringeren Platzbedarf auf dem Markt verfügbar wird, und das zu einem vernünftigen Preis, können Benutzer oft die Ausmusterung eines älteren Reglers auf Kosten-Nutzen-Basis rechtfertigen.
Die Wahrheit ist, dass viele unserer Kunden gerne bei ihren alten Geräten bleiben, wenn sie gut funktionieren. Wir haben Tausende von Bahnspannungsreglern, -anzeigen und -wandlern auf Maschinen in ganz Nordamerika, die seit zwei oder sogar drei Jahrzehnten ununterbrochen in der industriellen Produktion arbeiten.