O+P Fluidtechnik 3/2018

Ohne
Kurzschlusspfad
Mit
Kurzschlusspfad
STEUERUNGEN UND REGELUNGEN
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Betriebsmodi für Systeme mit getrennten Steuerkanten
Individ. Zu- /Ablaufsteuerung
Betriebsmodus
Ausgehend von der Systematik nach Backé ergeben sich alle denkbaren
Steuerungssysteme als Kombination von je zwei Halbbrücken
(A-E), siehe Bild 02. Von besonderer Bedeutung, sowohl
für stationäre als auch mobile Primärsteuerungen, ist die Vierkantensteuerung
als Kombination der beiden Halbbrücken A+A. Bei
dieser Steuerung werden je zwei aktive Drosseln pro Verdrängerraum
gegensinnig betätigt. Dadurch ist die Basissteuerung für
reversierbare Antriebe beschrieben.
Für Widerstandsschaltungen können allgemein sechs Merkmale
identifiziert werden:
1. Jeder gesteuerte Verdrängerraum hat einen Eingangswiderstand,
der ihn mit einem hohen Druckniveau verbindet, und einen
Ausgangswiderstand, der ihn mit einem niedrigen Druckniveau
verbindet.
2. Jeder der Ein- und Ausgangswiderstände kann sich aus einer
Parallel- oder Serienschaltung zweier oder mehrerer Widerstände
zusammensetzen.
3. Widerstände können durch Steuersignale y S
oder Rückführgrößen
y R
beeinflusst werden.
4. Widerstände können stetig angesteuert oder unstetig geschaltet
werden.
5./6. Reversierbare Verdrängerantriebe erfordern zwei Verdrängerräume,
die entgegengesetzte Kräfte oder Momente erzeugen.
(Ohne Reversierbarkeit ist nur ein Verdrängerraum notwendig).
Niederdruckregeneration
Hochdruckregeneration
p 0
p T
p T
p 0
p T
p 0
p 0
p T
p T
p T
p 0
I ... Individuell
S ... Steuerung
Z ... Zulauf
A ... Ablauf
ND ... Niederdruck
HD ... Hochdruck
R ... Regeneration
Eingriff ist man in der Lage, die Dynamik, Stabilität und Steuerbarkeit
von ungünstigen Bewegungskonfigurationen, wie sie etwa
beim Absenken langer Ausleger entstehen, zu verbessern [9]. Die
zusätzliche Steuergröße lässt sich bspw. zur Erhöhung der Systemdämpfung
nutzen, da die Zylinderkammerdrücke individuell regelbar
sind [10]. Gleichzeitig ermöglicht die dezentrale Anordnung der
Ventile eine Reduzierung der Leitungslänge zwischen Pumpe und
Verbraucher, was den ungünstigen Einfluss hydraulischer Verzögerungsglieder
mindert und die erreichbare Streckendynamik
erhöht [11, 12].
Der Übergang von spezialisierten Wegeventilen zu standardisierten
Einzelwiderständen durch Verwendung der 2-Wege-Einbauventiltechnik
eröffnet vielseitige Potenziale im Bereich der Flexibilität
sowohl auf Komponenten- als auch auf Systemebene. Insofern es
die Anwendung erfordert, können sitzdichte Einzelventile mit proportionaler
Charakteristik eingesetzt werden, welche neben der
Volumenstromsteuerung zusätzliche Funktionen wie Lasthalten
übernehmen können. Ein gezielter Einsatz und die Kombination
von Ventilen im Pilotkreis vorgesteuerter Einbauventile ermöglichen
die Integration weiterer Zusatzfunktionen, wie u. a. Druckbegrenzung,
Stromregelung oder auch Kombinationen davon. Weitere
Funktionsintegrationsaspekte ergeben sich durch die Möglichkeit
die Ventile am Wirkort (direkt am Zylinder) anzuordnen und
Senkbremsfunktionen oder Rohrbruchsicherungen zu implementieren.
Dies vereinfacht die Leitungsführung und reduziert den notwendigen
Verrohrungs- / Verschlauchungsaufwand [5, 13].
Ein anderer Aspekt der Funktionsintegration bzw. Funktionsverlagerung
ist weniger struktureller als steuerungstechnischer Natur.
Die konsequente Nutzung elektrohydraulischer Komponenten und
der damit verbundenen Steuerungen verschieben zusehends Funktionalitäten
aus der Hardware in die Software. Auch hier entwickelt
sich der Trend hin zu verteilten Ventil- und Achscontrollern mit
dezentraler Intelligenz und definierten Schnittstellen für den Anwender
[14]. Ausreichend leistungsfähige Komponenten und Sensoren
vorausgesetzt, reduziert diese technische Maßnahme zusätzlich
die Komplexität der Ventil- und Systemarchitekturen bei
gleichzeitig gesteigerter Flexibilität. Die standardisiert gestaltbaren
Einzelventile werden in der Software parametriert und angepasst,
wodurch sich die Vielfalt an Ventilen und Konstruktionsvarianten
drastisch reduzieren lässt [15].
3. EINZELWIDERSTANDSBESCHREIBUNG
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