We engineer your progress P roportionalsteuerung mit A ufgelösten S teuerkanten...

10
we engineer your progress Proportionalsteuerung mit Aufgelösten Steuerkanten „Geschwindigkeiten steuern und Lasten sicher kontrollieren!“ höhere Sicherheit mehr Effizienz geringere Kosten

Transcript of We engineer your progress P roportionalsteuerung mit A ufgelösten S teuerkanten...

we

engi

neer

you

r pr

ogre

ss

Proportionalsteuerung mitAufgelöstenSteuerkanten

„Geschwindigkeiten steuern und Lasten sicher kontrollieren!“

höhere Sicherheit mehr Effizienz geringere Kosten

2 Proportionalsteuerung mit aufgelösten Steuerkanten

Das Konzept

Die Anwendung

zum Heben und Senken von Lasten zur Ansteuerung von Zylinder und Motoren in LS- und Konstantpumpensystemen und in Systemen mit geringen bis hohen Sicherheitsanforderungen

Der Aufbau

Das proportionale Wegeventil PAS setzt neue Maßstäbe in der Ansteuerung mobiler Arbeitsmaschinen. Die innovative „Zwei-Schieber-Technologie“ ermöglicht in Kombination mit einer On-Board Elektronik energetisch optimierte Steuerungskonzepte. Das Sicherheitskonzept wird durch den Einsatz der „Zwei-Schieber-Technologie“ ebenfalls deutlich verbessert, da nahezu alle Funktionen über einen redundanten Abschaltpfad verfügen.

EingangsplatteAbhängig von der Anwendung, einer Konstantpumpe oder einer Verstellpumpe, kann die Eingangsplatte variiert und erweitert werden. Die Eingangsplatte enthält standardmäßig ein Druckminderventil, welches aus dem Pumpenkreis Öl für die Vorsteuerleitung bezieht. Des Weiteren ist ein DBV für die Systemdruckbegrenzung integriert.

SektionsplatteEine Sektionsplatte besteht aus mehreren Funktionselementen sowie der On-Board Elektronik. Die Sektionsplatte ist je nach Anwendung/Verbraucher mit einer Anflanschlösung an den Verbraucherkanälen und zusätzlicher Ventiltechnik erweiterbar.

EndplatteDie Endplatte bildet den Abschluss der Proportional-steuerung.

Der Aufbau des PAS - Systems erfolgt in Plattenbauweise. Das System besteht aus einer Eingangsplatte, mehreren Sektionsplatten (je nach Anzahl der Verbraucher) und einer Endplatte.

Der Pumpen- und Tankkanal sowie die Vorsteuerleitung, die Leckölleitung und der LS-Kanal ziehen sich von der Eingangsplatte durch jede Sektion durch. Abhängig von den Anforderungen gibt es unterschiedliche Module.

Abbildung1: PAS – System mit 3 Sektionen

Reduzierung des Pumpendruckes - Leistungsregelung. Dadurch keine Volumenstromreduzierung - mehr Volumenstrom für andere Bewegungen- höhere Prozessgeschwindigkeiten

Reduzierung der Ablaufwiderstände auf ein Minimum - minimale Drosselverluste, Treibstoffersparnis- Reduzierung der Betriebskosten

Geringere Drosselverluste bedeutet weniger Wärmeeintrag ins Hydrauliksystem- Verringerung der Kühlleistung möglich- Verringerung der Investitionskosten

Die Vorteile des PAS- Systems

we engineer your progress

3

Funktionsbeschreibung

Das Besondere am PAS ist die Entkopplung der starren Verbindung von Zulauf und Ablauf durch zwei getrennte Kolben (Steuerkanten), die je nach Bedarf über eine elektronische Steuerung die Öffnungsquerschnitte der beiden Kolben flexibel regeln kann.Der Aufbau ist symmetrisch. Ist das System im drucklosen Zustand werden die Kolben mechanisch über Federn wieder in die Nullstellung gebracht. Die Richtungssteuerung erfolgt proportional über zwei Pilotventile.

FunktionsbeispielBetätigt man das Pilotventil A, werden beiden Kolben, Zulauf und Ablaufschieber, aufgesteuert. So kann das Öl über den Zulaufschieber (Ventil 2) zum Verbraucher und vom Verbraucher über den Ablaufschieber (Ventil 3) zum Tank fließen. Beim Verfahren des Zulaufschiebers (Ventil 2) fährt dieser ab einem bestimmten Hub in eine Überdeckung und der Vorsteuerraum (Y2) von Pilotventil B wird mit dem Leckölkanal verbunden.

Der Lastdruck wird über den Ablaufschieber (Ventil 3) gemessen und zum einen an die Druckwaage (Ventil1) für eine lastdruckunabhängige Ansteuerung gemeldet und zum anderen über die Messsensorik an die Elektronik weiter gegeben. Die Elektronik sorgt für eine Regelung der Steuerkante im Ablauf durch PV B, so dass der Zulaufdruck einen fest eingestellten Mindestdruck nicht unterschreitet.

Abbildung 2: Hydraulikschema PAS - System

A B

P

PV St

L

LS

A

B1

2 3

T

U

PµC

Y 1

Y 4Y 3Y 2

A B

P

PVSt

L

LS

A

B1

2 3

U

PµC

Y 1

Y 4Y 3Y 2

T

T ankd ruck

elek tr. S ignal

Vorsteuerdruck ASigna lle itungLS -D ruckV ors teuerdruck

H ochdruck

Vorsteuerdruck B

Lecköl

Abbildung 3: Steuersignale PAS - System

4 Proportionalsteuerung mit aufgelösten Steuerkanten

Vergleich zu herkömmlichen Steuerblöcken

Zulauf- und Ablaufsteuerkante sind miteinander verbunden

Zulauf: Die Geschwindigkeit wird über einen Zweiwege-Stromregler (Druckwaage + Messblende) last- und pumpendruckabhängig eingestellt

Ablauf: Die Geschwindigkeit ergibt sich lastdruckabhängig aus der Position des Steuerschiebers

Ablaufsteuerkante

Zulaufsteuerkante

Druckwaage

Zulauf- und Ablaufsteuerkante sind voneinander getrennt

Zulauf: Die Geschwindigkeit wird über einen Zweiwege-Stromregler (Druckwaage + Messblende)last- und pumpendruckabhängig eingestellt

Ablauf: Die Öffnung der Ablaufsteuerkante wird so geregelt, dass der Zulaufdruck einen Mindestdruck nicht unterschreitet

Energetische Betrachtung am Beispiel einer absenkenden Last

Mit dem Einsatz von dem PAS wird dieser hoch energetische Prozess vermieden. Unabhängig vomGewicht der Last, wird die Senkbewegung elektronisch über die Ablaufsteuerkante so geregelt (gebremst), dass der Zulaufdruck auf einem konstanten Niveau bleibt.

• kein lastabhängiges Voreilen des Verbrauchers

• keine Kavitation

• kein unnötiges Einspannen

Wird in herkömmlichen Systemen eine schwere Last abgesenkt, sorgt das große Eigengewicht durch die Kinematik für eine Erhöhung des Lastdruckes, während der Zulaufdruck sinkt. Die Senkbewegung wird über den Steuerschieber gedrossel/gebremst.

Ist die abzusenkende Last gering und das System auf einem niedrigen Druckniveau, wird der Zulaufdruck erhöht um die Last „herunterzudrücken“.Hier wird hohe Energie aufgewendet um ein stabiles Verhalten des Bewegungsablaufes zu erreichen.

m

2 3L S

mmm Bild anpassen

Ablaufschieber variabel zeichnen

Abbildung 4: Schieber in einem herkömmlichen System Abbildung 5: Schieber in einem PAS - System

Abbildung 6: Zulaufdruck bei unterschiedlichen Lastverhältnissen. Herkömmliches System

Abbildung 7: Zulaufdruck bei unterschiedlichen Lastverhältnissen PAS -System

we engineer your progress

5

Die On-Board Elektronik

Die Bedienoberfläche „PAS – Manager“

Die Hauptaufgaben der Steuerung übernimmt ein Master- Controller der in Kommunikation mit einem Safety- Controller steht. Dieser überwacht sowohl den Master-Controller als auch die Ein- und Ausgabe und prüft diese auf Plausibilität.Nach den Kriterien der DIN ISO 13849 ist unter anderem standardmäßig ein Watchdog und eine regelmäßige Zustandsüberwachung der Sensorik enthalten.

Die On-Board Elektronik ist nach der DIN ISO 13849 (Sicherheit von Maschinen - Sicherheitsbezogene Teile von Steuerungen) entwickelt worden und erreicht

Performancelevel C

Elektronikgehäuse nach der Schutzart IP69k

Drucksensor zur Funktionsüberwachung und Regelung (geschützter Einbau)

komfortabler/leichter Austausch der Vorsteuerventile

Anschluss über ein modulares Steckersystem

die Kommunikation wird mittels CANopen Protokoll realisiert (optional CANopen Safety)

Leiterplatte

AMP-Stecker für CAN-Bus

Drucksensor

Pilotventile

Elektronikgehäuse

Jede Sektion ist in Form eines Reiters abgebildet. Innerhalb eines Reiters sind kundenrelavante Parameter einstellbar.

Unter anderem können Einstellungen zur Rampenfunktion und zu den Sollwertkennlinien vorgenommen werden.

Darüber hinaus können die Regelparameter für den Druck genau definiert werden.

Die Zustandsgrößen können überwacht werden.

Diagnosedaten

Um dem Kunden eine bedienerfreundliche Verwaltung der Proportionalsteuerung mit seinen einzelnen Sektionen zu ermöglichen, wird ein „PAS-Manager“ angeboten.

Abbildung 8: On-Board Elektronik

Abbildung 9: Bedienoberfläche des PAS - Managers

6 Proportionalsteuerung mit aufgelösten Steuerkanten

Sind am Verbraucher gefährliche Bewegungen möglich z.B. bei Wippzylindern an einem Kran, so werden diese bisher durch Senkbremsventile vor Schlauchbruch gesichert. Diese Ventile übernehmen sowohl die Sicherheits- als auch die Regelfunktion der Ablaufsteuerkante.Mit der neuen Proportionalsteuerung soll die Regelfunktion und ein Teil der Sicherheitsfunktion direkt vom Hauptsteuerblock übernommen werden.

Das PAS wurde in Referenz zur DIN ISO 13849 mit Hilfe des Programms „SISTEMA“ bezüglich einer Sicherheitsbetrachtung und Vergabe eines Performance Levels detailliert untersucht.

Das im folgenden dargestellte Bild zeigt einen Ausschnitt aus dem Programm und gibt einen ersten Einblick über den Umfang einer solchen Sicherheitsbetrachtung.

Sicherheitsbetrachtung

In Hinblick auf die im Programm aufgeführten sicherheitsrelevanten Funktionen (Pfeile) wird es die Proportionalsteuerung mit aufgelösten Steuerkanten in drei verschiedenen Ausführungen geben:

Einsatz ohne SicherheitsanforderungenPerformance Level C

Einsatz mit einfachen Sicherheitsanforderungen in Kombination mit einem Senkbremssperrventil

Performance Level C (mit zusätzlicher Sicherheit gegen Rohr-/Schlauchbruch)

Einsatz mit hohen Sicherheitsanforderungenzusätzliche Fehlererkennung und Diagnoseparameter

Abbildung 10: Sicherheitsbetrachtung mit dem Programm SISTEMA

we engineer your progress

7

Allgemeine technische Daten

Hydraulische Kenndaten

Anschlüsse: P G3/4 oder G1 ISO 1179-1

T G3/4 oder G1 ISO 1179-1

A, B G3/4 ISO 1179-1

LS, L G1/4 ISO 1179-1

MP;MP2, MVSt M8x1

Zulässiger maximaler Druck: P, A, B 420 bar

T 210 bar

L <1 bar

Dynamische Druckspitzen: 460 bar

Zulässiger maximaler Volumenstrom: P 200 l/min

A, B 150 l/min

Nennvolumenstrom: 120 l/min

Zulässige Hydrauliköle: Mineralöl (HL,HLP) nach DIN 51524 andere auf Anfrage

Zulässige Ölreinheit: Filterung nach NAS 1638 Klasse 8

Zulässige Öltemperaturen: -20 bis +80°C

Werkstoff: Guss Nach Kundenwunsch

Elektrische Kenndaten

Versorgungsspannung: 9- 24V Gleichspannung

Max. Leistung:

Max. Strom:

Schutzart: IP 69K

Stecker:

Einbaubedingungen

Einbaulage: beliebig

Einbaubefestigungen: 4x Gewinde M10

Einbaumaße BxHxL: Ca. 330x250xmind.170 (Länge variiert nach Anzahl der Sektionen)

Zulässige Umgebungsbedingungen:

Zulässige Umgebungstemperaturen: -30 bis +50°C

Oberflächen/Konservierung

Grundierung: ja

Lackierung: Nach Kundenwunsch

Beschichtung: Nach Kundenwunsch

Normen und Standards

EN 563 Temperaturen an berührbaren Oberflächen

EN 982 Sicherheitstechnische Anforderungen an fluidtechnische Anlagen und deren Bauteile

DIN ISO 13849 Sicherheit von Maschinen – Sicherheitsbezogene Teile von Steuerungen

Performance Level C

8 Proportionalsteuerung mit aufgelösten Steuerkanten

Eingangsplatte

Abmessungen Typenschlüssel

LPVSt

LSP

T

LPVSt

LSP

T

LPVSt

LSP

T

Eingangsplatte für LS-System mit LS-DruckabschneidungEin Druckminderventil ist für die Versorgung des Vorsteuerdruckes aus dem Pumpenkanal für alle Sektionen zuständig.LS- Druckabschneidung = einstellbar

Eingangsplatte für Systeme mit KonstantpumpenEin Druckminderventil ist für die Versorgung des Vorsteuerdruckes aus dem Pumpenkanal für alle Sektionen zuständig.Ein 3-Wege- Stromregler versorgt alle nachstehenden Sektionen mit dem eingestellten Volumenstrom und übernimmt die Umlauffunktion.Systemdruckbegrenzung = einstellbar

Eingangsplatte für LS-System mit PrimärdruckventilEin Druckminderventil ist für die Versorgung des Vorsteuerdruckes aus dem Pumpenkanal für alle Sektionen zuständig.Druckbegrenzung = einstellbar

Eingangsplatte E0

Eingangsplatte E1

Eingangsplatte E2

Druckbegrenzung = 350barAnschlüsse: P, T = G1; LS, L = G1/4; Messanschlüsse = M8x1

für LS-Systeme mit Verstellpumpe (ohne Systemdruckwaage)

PAS16 - E2 - 01 35001 02 03 04

we engineer your progress

9

Sektionsplatte

Typenschlüssel

Abmessungen DeltaP Kennlinie

Optionen zur Sektionsplatte zum Anflanschen an die Verbraucherseite

A B

P

PVSt

L

LS

A

B1

2 3

T

U

PµC

Y 1

Y 4Y 3Y 2

Standard-Sektionsplatte miteinstellbarer LS-Druckabschneidung

Zusätzlicher Block mit Druck/Saugventilen. Auch nur einseitig verfügbar

Zusätzlicher Block mit entsperrbaren Rückschlagventilen – atmosphärisch oder zum Lecköl entlastet

Sektionssplatte G0

Sektionssplatte G0 mit Optionen

Variante ZulaufschieberAnschlüsse = P, T in G1; LS, L in G1/4; Messanschlüsse in M8x1

Standardausführung anschlussseitig erweitert

LS-Druckbegrenzung = 250barDruck/Saugventil zu A und B

Variante Ablaufschieber

PAS16 - G1 - 01 X Y 250 A101 02 03 04 05 06 07

we

engi

neer

you

r pr

ogre

ss

2013_03

12.02

WESSEL-HYDRAULIK GmbHLiebigstraße 826389 Wilhelmshaven GermanyTelefon +49 4421-9911 0Telefax +49 4421-9911 29

[email protected]