NORGREN/诺冠 总线阀岛的响应时间如何评估?
在工业自动化系统中,总线阀岛的响应时间是衡量自身控制性能的重要指标,会直接影响到整个总线阀岛设备的节拍与效率。但响应时间并不是一个单一的数值,而是一个可以从控制器发出指令到执行器产生动作的完整时间链。通过准确评估这一时间,可以从系统集成的角度,深入剖析构成要素、影响因素以及科学的测试方法,从而确保所选用的总线阀岛阀岛能够满足高速、高精度的应用需求。IMI Norgren诺冠将评估总线阀岛的响应时间过程分解为下面几个方面进行综合分析:
一、信号处理与网络传输时间:
1.控制器处理周期:PLC或运动控制器的程序扫描周期是起点。即使指令已发出,也需要等待下一个周期才会被处理并打包成网络数据包。
2.总线通信延迟:这是指数据包在总线上传输的时间。
3.不同总线协议差异巨大:
传统现场总线(如PROFIBUSDP):周期通常在几毫秒到十几毫秒,其延迟相对较高。
工业以太网(如PROFINETRT):周期可缩短至1ms以下,性能有显著提升。
实时以太网(如EtherCAT、PROFINETIRT):采用硬件同步和优化的通信机制,循环周期可达到100-500微秒,延迟极低,是高速应用的理想选择。
4.阀岛内部处理时间:阀岛上的总线耦合器接收到网络数据包后,需要进行解包,将指令分配给对应的电控阀。这个过程也需要微秒到毫秒级的时间。
二、阀岛本身的电磁响应与先导气路响应时间:
1.电磁铁响应时间:指从线圈得电到产生足够电磁力开始推动阀芯的时间,通常在1-3毫秒。
2.先导气路建压时间:对于先导式电磁阀,电磁铁先驱动一个小的先导阀,由先导气路去推动主阀芯切换。这个先导气路的充气和排气过程需要时间,是影响整体响应的重要因素。阀岛的设计、内部气路的通畅度都会影响此时间。
三、主气路通断与气缸动作时间:
这是指主阀芯切换后,压缩空气从阀岛出口流出,经过气管,进入气缸腔室,并建立起足以推动活塞杆的压力所需的时间。这部分虽然不完全属于阀岛的响应时间,但却是整个动作回路的总时间,在IMI Norgren诺冠总线阀岛的实际应用中必须考虑。
四、评估方法:
1.查阅技术手册:制造商通常会在手册中提供“切换时间”或“响应时间”的典型值,这是在标准条件下测得的,可作为初步参考。
2.系统级实测:最可靠的方法是在实际或模拟的应用环境中进行测试。使用带有高精度时间戳的示波器或PLC的高速输入点,同时捕获控制器输出指令的瞬间和气缸上磁性开关或压力传感器反馈信号变化的瞬间,两者时间差即为系统总响应时间。
3.关注循环时间:对于需要频繁换向的应用,一个完整的“开-关-开”循环时间比单次响应时间更具实际意义。
评估总线阀岛的响应时间必能仅凭产品手册上的单一参数下定论。作为IMI Norgren诺冠总线阀岛的工程师需要综合考虑总线协议、控制器性能、阀岛内部结构以及最终执行机构的特性。通过理论分析与实际测试相结合,才能精准把握它的动态性能,为打造高效、可靠的自动化设备奠定坚实的基础。

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