Decentralizacja pneumatyki wykonawczej. Siłowniki ze zintegrowanymi zaworami tną straty sprężonego powietrza

Sprężone powietrze to jedno z najdroższych i najmniej efektywnych energetycznie mediów w zakładach przemysłowych. Większość energii pobieranej przez kompresory tracona jest w postaci ciepła, a sam gaz jest drogi w wytworzeniu. Mimo to, standardowa architektura budowy maszyn pakujących, centrów CNC czy linii montażowych wciąż opiera się na rozwiązaniach wysoce scentralizowanych. Sercem takiej konfiguracji są gigantyczne wyspy zaworowe (Valve Islands) umieszczone w głównych szafach sterowniczych.

Aby wprawić w ruch pojedynczy siłownik znajdujący się na końcu maszyny, powietrze wypuszczone przez zawór kierunkowy w szafie musi pokonać często 5 do 10 metrów elastycznego węża poliuretanowego. Prawdziwym problemem dla budżetów zakładowych nie jest jednak sam opór przesyłu. Zgodnie z zasadami działania układów dwustronnego działania, po zakończeniu pełnego cyklu pracy tłoka i zmianie kierunku, całe powietrze uwięzione w tym długim wężu musi zostać całkowicie rozprężone i wyrzucone do atmosfery. W żargonie inżynieryjnym nazywa się to „martwą objętością”. W przypadku szybkobieżnej maszyny sortującej wykonującej 100 cykli na minutę, te metry bieżące węży nieustannie ładują się i wydmuchują powietrze w próżnię, generując dziesiątki tysięcy złotych utraconych na rachunkach za prąd.

Zintegrowane siłowniki nowej generacji

Radykalną zmianą sprzętową, zaprezentowaną niedawno przez liderów rynku automatyki, jest całkowita decentralizacja urządzeń wykonawczych. Zamiast skupiać sterowanie w szafie, inżynierowie zminiaturyzowali i przenieśli układ logiczny. Nowa generacja inteligentnych siłowników posiada kompletny zawór rozdzielający (np. 5/2) przykręcony bezpośrednio do tylnego profilu tuby cylindra (tzw. End-cap).

Taka hybrydowa jednostka zmienia całkowicie topologię okablowania. Węże logiczne od szafy do urządzenia przestają istnieć. Zamiast tego przez całą maszynę prowadzony jest tylko jeden główny, gruby przewód tworzący magistralę stałego ciśnienia (Ring Main), do którego wpinane są kolejne siłowniki. Za komunikację odpowiada natomiast cienki kabel przemysłowej sieci cyfrowej (np. złącze M8 przesyłające protokół IO-Link).