InduParts Pneumatics: ALLE PNEUMATISCHE COMPONENTEN & MERKEN

Ventieleilanden - Symbiose van pneumatiek en veldbussen

 
 Ventieleilanden - Symbiose van pneumatiek en veldbussen
(bron: www.mainpress.com)

Het laatste decennium is er met de komst van de ventieleilanden een nieuwe trend ontstaan binnen de wereld van de pneumatische installatietechniek. Als antwoord op de vraag van de klanten, “eenvoudiger en sneller ventielen in machines inbouwen” veranderde het ventieleiland compleet het pneumatische landschap van de automatiseringstechniek.

De wereldwijde verspreiding van de ventieleilanden is door de decentraliseringstrend met veldbussystemen in een constante stroomversnelling gekomen, hetgeen er toe heeft geleid dat vandaag de dag reeds meer dan 30% van de pneumatische ventielen in de vorm van ventieleilanden zijn uitgevoerd, en de lijn wordt nog altijd opwaarts verder gezet. In installaties uitgevoerd met pneumatiek vindt men over het algemeen een groot aantal pneumatische aandrijvingen per machinemodule, die elk door een elektromagnetisch ventiel aangestuurd worden. Ieder ventiel heeft in zijn opbouw toevoerlucht, een ontluchting en afhankelijk van het type hulpstuurlucht nodig. Daarbij wordt het enkelvoudige ventiel per ventielspoel nog eens van een elektrische kabel voorzien voor de aansturing en moet elk ventiel afzonderlijk gemonteerd en aangesloten worden. Bij ventieleilanden worden meerdere ventielen in een batterij gemonteerd en maar door één enkel luchtvoorziening gevoed. Interne kanalen zorgen voor de distributie naar ieder ventiel uit het ventielblok. De magneetspoelen van de ventielen worden door een intern elektrisch netwerk samengebracht en met de sturing over een multipoolkabel verbonden. Dit dan nog eens gecombineerd met een veldbus geeft dan nog eens het voordeel dat het grote aantal kabels nu wordt vervangen door een enkele seriële kabel. Dit is dan nog maar een begin, want de elektrische ingangskanalen die bijkomstig voorzien zijn op de ventieleilanden sluiten het cirkeltje van de volledige sturingsketen: uitgaande van de sturing via het netwerk over de veldbusknopen op de ventielen – ventiel – aandrijving – positieterugmelding - ingang op het eiland over de veldbusknoop terug aan de sturing wordt de keten gesloten. Het resultaat is een eenvoudig te monteren module voor bijvoorbeeld wandmontage met enkel vier schroeven of voor directe montage op DIN-rail. Op die manier wordt een gemakkelijke toegankelijkheid verkregen voor zowel de inbedrijfname als het dagelijks gebruik van de pneumatische functies.

Ventielfuncties
Naar constructieprincipe zijn er twee types ventielen te onderscheiden: het plug-in-ventiel en het modulaire ventiel. Het plug-in-ventiel of ook wel fixid-grid ventiel genoemd bestaat uit een aansluitplaat, die zowel de pneumatische evenals de elektrische distributie voorziet en die het aansluitplatform vormt voor de pneumatische slangen voor de pneumatische aandrijving.
Het ventiel wordt op de aansluitplaat gemonteerd en maakt het mogelijk om op een eenvoudige manier enkelvoudige ventielen uit te wisselen bij eventuele storing zonder dat enige slang verstoken dient te worden.
Bij de modulaire ventielen wordt zowel de pneumatische distributie, evenals de aansluiting met de aandrijving en de ventielfunctie geïntegreerd. Meerdere modules kunnen aan elkaar geregen worden, waardoor er een op maat gemaakt en uiterst compact ventieleiland ontstaat. Als extra optie is er een pneumatische multipol ter beschikking die het complete ventielblok op aansluitniveau uitwisselbaar maakt en daarmee het complete ventieleiland monteerbaar en demonteerbaar maakt. Dit zorgt ervoor dat de voormontage van een volledig eiland mogelijk is. 
Daarnaast zijn alle ventielfuncties uit de conventionele ventielwereld natuurlijk ter beschikking. 
Verschillende bouwgroten, doorstromingen/debieten, staan ter beschikking, waardoor de ganse bandbreedte van pneumatische aandrijvingen aangestuurd kan worden, gaande van kleine aandrijvingen in de elektronica-industrie (bijv.100 L/min), over middelbare systemen van 400 L/min tot parallel geschakelde pneumatische spanners in de automobielindustrie met een nodig debiet van 1600 L/min.

Veldbussystemen
Ventieleilanden zijn uit het oogpunt van veldbussystemen te vergelijken met conventionele remote I/O. Daar het werkdomein van de ventieleilanden zich vooral in de fabricagewereld bevindt, worden in eerste instantie de reeds aanwezige veldbussystemen zoals Profibus-DP, Interbus, DeviceNet, CAN-open en AS-i gebruikt.

Integratie diagnosefunctie
Aangestuurd door het decentrale gebruik van ventieleilanden in de directe nabijheid van de pneumatische aandrijving, door de hogere afschermklasse en door de soms slechte toegankelijkheid, worden bij ventieleilanden meestal intensieve diagnosefuncties geïntegreerd, met als kern een transparante weergave van storingsoorzaken van de aangesloten periferie. Kortsluiting in sensoren en bijhorende actuatoren, evenals een te lage spanning van de voeding kunnen weergegeven worden. Naast de diagnoseweergave via LED’s, is het door de veldbusaansluiting ook mogelijk om op afstand controle uit te voeren, evenals communicatie van deze gegevens over de veldbusafhankelijke diagnosekanalen naar een hoger gelegen sturing. Reacties op deze signalen kunnen in deze sturing geprogrammeerd worden of statisch beheerd worden. Een centrale procesvisualisering of een HMI (Human Machine Interface) maken het mogelijk diagnose-informatie weer te geven in grafische of tekstvorm. Het onderhoudspersoneel kan daarmee snel de storingsoorzaak achterhalen en verhelpen, waardoor stilstandtijden sterk gereduceerd kunnen worden en het rendement van de machine verhoogd wordt. 
Bij de nieuwste generatie ventieleilanden zijn de functies voorzien voor een doelgerichte module- en kanaaldiagnose, zowel voor de elektrische in- en uitgangen als ook voor de ventielspoelen. Een nieuwigheid is de mogelijkheid om falende of defecte ventielspoelen te herkennen. Bijkomstig is er een fail-safe-functie ingebouwd in geval van een communicatiestoring. Dit is vooral handig in samenhang met 2/2- en 3/2-wegventielen, die voor aansturing van vacuüm of eenvoudig werkende aandrijvingen zoals bijvoorbeeld procesventielen ingezet worden. 

Monitoring
Voor kritische installatiedelen worden veelvuldig onderhoudsplannen opgesteld om slijtsgevoelige componenten preventief uit te wisselen of mechanische delen ervan te smeren. Dit gebeurt dan meestal tijdens geplande stilstanden van de installatie en vermijdt ongewenste stilstanden. Door de implementatie van een “condition monitoring” in de ventieleilanden wordt dit proces op eenvoudige manier ondersteund. Per aangestuurde pneumatische stuurkring wordt het aantal bewegingscycli van de ventieleilanden automatisch opgetekend en vergeleken met de in de sturing ingestelde streef- of waarschuwingswaarde. Bij het bereiken van deze waarde wordt een diagnosesignaal aan de sturing doorgegeven, die op zijn beurt dan verder verwerkt kan worden in een gewenste actie of melding.

Directe machinemontage
Op technologisch vlak worden de pneumatische componenten, het ventiel, de slangen, en de aandrijving alsmaar in een hogere afschermklasse en voor directe machinemontage ingezet. Ventieleilanden zijn al van oorsprong modules die uitgevoerd zijn in de hoge afschermklasse IP65. Uit pneumatisch oogpunt is hier zeker geen probleem, maar elektrisch moet men hier toch enige voorzieningen treffen. Zeker met de komst van de veldbussen is er de laatste jaren een groeiende trend ontstaan om de modules niet meer in een kast te huisvesten, maar open en bloot in de productieomgeving te zetten. Hierdoor is de hogere veiligheidsklasse voor veldbus-ventieleilanden reeds een standaardgegeven. M12- of M8-connectoren voor de aansluiting van de sensoren of eventueel bijhorende actuatoren worden voorzien, evenals M12- of sub-D-stekkers voor de veldbusaansluiting. 
Door de sterke aanvaarding van de directe machinemontage komen ook nog nieuwe aansluittechnieken zich aanbieden. Voorbeelden hiervan zijn de snelaansluittechniek Harax van Harting of ook de mogelijkheid om bedieningspanelen met toetsen en lampen via sub-D en meerpolige leidingen direct aan het ventiel aan te sluiten.

Inbouw van ventieleilanden
In toepassingen met hogere eisen aan de corrosiebestendigheid, dus overal buiten, waar IP65 niet voldoende is, worden ventieleilanden in elektrische kasten ingebouwd. Dit verzekert de afscherming tegen reinigingsmiddelen, bijvoorbeeld in de voedingsindustrie, of tegen agressieve media in procesindustrie. Bij de inbouw van de ventieleilanden in de kast zijn IP65-stekkers te kostelijk en storend, waardoor aansluitklemmen hier de standaard vormen. Ventieleilanden hebben zich ook in deze richting aangepast, door het voorzien van aansluitmogelijkheden voor veldbusleidingen en sensorsignalen met IP20-aansluitklemmen.

Voorgemonteerde eenheden
Machinebouwers construeren en produceren vandaag de dag onder hoge tijdsdruk. De bestelde machines moeten bij de eindgebruiker snel in bedrijf genomen worden en productief zijn. Op grond hiervan worden ventieleilanden hapklaar voorgemonteerd en getest, om zo als complete eenheid aangeleverd te worden. De machinebouwer kan de ventieleilanden eenvoudig uitwisselen en toepassingsgericht configureren. 
De ventieleilandenfabrikant op zijn beurt levert voorgemonteerde modules die zowel op pneumatisch als elektrisch vlak getest zijn. 
Daarmee is na levering enkel nog de complete eenheid te monteren, de aandrijving aan te sluiten en voorgefabriceerde kabel aan te sluiten. De inbedrijfname kan reeds na een zeer korte tijd geschieden.

Bouwvormen
Ventieleilanden worden in verschillenden toepassingen ingezet: bij transportsystemen en transferstraten, of bij allerlei handelingssystemen voor de aansturing van assen en hulpfuncties. Het decentrale gebruik van de ventieleilanden in de directe nabijheid van de pneumatische aandrijving vereist een goede aanpassing van de bouwvorm van de module aan het design van de machine of installatie. 
Aan de basis zijn drie bouwvormen te onderscheiden. Ten eerste is er het compacte ventieleiland met directe veldbusaansluiting, ten tweede zijn er de verdeelde ventieleilanden met onderliggende installatiesysteem en ten derde zijn er de modulaire ventieleilanden. 
De compacte ventieleilanden met directe veldbusaansluiting is door zijn kleine bouwvolume gemakkelijk te gebruiken in de directe nabijheid van de aandrijvingen en is hierdoor in de machinebouw het populairste. Door middel van een uitbreiding is op zeer eenvoudige wijze een ingangsmodule te verbinden, waardoor de pneumatische stuurketen gesloten wordt. De ventielen en ingangen worden in een vast rooster gegoten onder de vorm van bijvoorbeeld acht ventielen en 16 ingangen.
Met behulp van een installatiesysteem worden bij gedecentraliseerde ventieleilanden meerdere ventielen en ingangsmodules aan één veldbusknoop aangesloten. De verbinding gebeurt door een voorgeconfectioneerde kabel die zowel de datacommunicatie evenals de stroomvoorziening draagt. Op die manier kunnen een groot aantal ventielen en sensoren plaatsbesparend en eenvoudig op een veldbusknoop bedreven worden. 
Modulaire ventieleilanden worden meestal over de machine gerangschikt en worden voor een groot aantal functies ingezet. Door de modulaire opbouw kan men het aantal ventielen en ingangen naar believen configureren als een soort Lego. Hier zijn ook nog andere functieblokken zoals een analoge in- en uitgangskaart ter beschikking.

Dus…
Kosten minimaliseren en parallel de productiviteit verhogen: de hedendaagse doelstellingen van elke onderneming. Dit laat zich deels realiseren door installatiebesparende oplossingen, waartoe de ventieleilanden behoren. Samen met de veldbussystemen wordt in de totale installatie een decentrale en transparante structuur opgezet die directe aansturing van de aandrijvingen mogelijk, en daarmee korte wegen en reactietijden scheren. Verschillende bouwvormen van ventieleilanden dragen bij tot een geoptimaliseerd installatie- en machinedesign en met de uitvoering in hogere afschermklassen worden alle gebruikerseisen beantwoord. Ook de diagnosefuncties van zowel ventieleiland als veldbus, kunnen zorgen voor een snelle terugmelding van eventuele fouten in de sensoriek en of de actuatoren op ieder gewenst bedieningspaneel of –scherm.
Als centrale stuurelement en verbindingsmiddel tussen signaal en aandrijving is het ventieleiland flexibel in de aansturing en helpt het stilstandtijden te minimaliseren en inbedrijfnames te verkorten.
 

Enter supporting content here

Aalst, Aalter, Aarschot, Aartselaar, Affligem, Alken, Alveringem, Antwerpen, Anzegem, Ardooie, Arendonk, As, Asse, Assenede, Avelgem, Baarle-Hertog, Balen, Beernem, Beerse, Beersel, Begijnendijk, Bekkevoort, Beringen, Berlaar, Berlare, Bertem, Bever, Beveren, Bierbeek, Bilzen, Blankenberge, Bocholt, Boechout, Bonheiden, Boom, Boortmeerbeek, Borgloon, Bornem, Borsbeek, Boutersem, Brakel, Brasschaat, Brecht, Bredene, Bree, Brugge, Buggenhout, Damme, De Haan, De Panne, De Pinte, Deerlijk, Deinze, Denderleeuw, Dendermonde, Dentergem, Dessel, Destelbergen, Diepenbeek, Diest, Diksmuide, Dilbeek, Dilsen-Stokkem, Drogenbos, Duffel, Edegem, Eeklo, Erpe-Mere, Essen, Evergem, Galmaarden, Gavere, Geel, Geetbets, Genk, Gent, Geraardsbergen, Gingelom, Gistel, Glabbeek, Gooik, Grimbergen, Grobbendonk, Haacht, Haaltert, Halen, Halle, Ham, Hamme, Hamont-Achel, Harelbeke, Hasselt, Hechtel-Eksel, Heers, Heist-op-den-Berg, Hemiksem, Herent, Herentals, Herenthout, Herk-de-Stad, Herne, Herselt, Herstappe, Herzele, Heusden-Zolder, Heuvelland, Hoegaarden, Hoeilaart, Hoeselt, Holsbeek, Hooglede, Hoogstraten, Horebeke, Houthalen-Helchteren, Houthulst, Hove, Huldenberg, Hulshout, Ichtegem, Ieper, Ingelmunster, Izegem, Jabbeke, Kalmthout, Kampenhout, Kapelle-op-den-Bos, Kapellen, Kaprijke, Kasterlee, Keerbergen, Kinrooi, Kluisbergen, Knesselare, Knokke-Heist, Koekelare, Koksijde, Kontich, Kortemark, Kortenaken, Kortenberg, Kortessem, Kortrijk, Kraainem, Kruibeke, Kruishoutem, Kuurne, Laakdal, Laarne, Lanaken, Landen, Langemark-Poelkapelle, Lebbeke, Lede, Ledegem, Lendelede, Lennik, Leopoldsburg, Leuven, Lichtervelde, Liedekerke, Lier, Lierde, Lille, Linkebeek, Lint, Linter, Lo-Reninge, Lochristi, Lokeren, Lommel, Londerzeel, Lovendegem, Lubbeek, Lummen, Maarkedal, Maaseik, Maasmechelen, Machelen, Maldegem, Malle, Mechelen, Meerhout, Meeuwen-Gruitrode, Meise, Melle, Menen, Merchtem, Merelbeke, Merksplas, Mesen, Meulebeke, Middelkerke, Moerbeke, Mol, Moorslede, Mortsel, Nazareth, Neerpelt, Nevele, Niel, Nieuwerkerken, Nieuwpoort, Nijlen, Ninove, Olen, Oostende, Oosterzele, Oostkamp, Oostrozebeke, Opglabbeek, Opwijk, Oud-Heverlee, Oud-Turnhout, Oudenaarde, Oudenburg, Overijse, Overpelt, Peer, Pepingen, Pittem, Poperinge, Putte, Puurs, Ranst, Ravels, Retie, Riemst, Rijkevorsel, Roeselare, Ronse, Roosdaal, Rotselaar, Ruiselede, Rumst, Schelle, Scherpenheuvel-Zichem, Schilde, Schoten, Sint-Amands, Sint-Genesius-Rode, Sint-Gillis-Waas, Sint-Katelijne-Waver, Sint-Laureins, Sint-Lievens-Houtem, Sint-Martens-Latem, Sint-Niklaas, Sint-Pieters-Leeuw, Sint-Truiden, Spiere-Helkijn, Stabroek, Staden, Steenokkerzeel, Stekene, Temse, Ternat, Tervuren, Tessenderlo, Tielt, Tielt-Winge, Tienen, Tongeren, Torhout, Tremelo, Turnhout, Veurne, Vilvoorde, Vleteren, Voeren, Vorselaar, Vosselaar, Waarschoot, Waasmunster, Wachtebeke, Waregem, Wellen, Wemmel, Wervik, Westerlo, Wetteren, Wevelgem, Wezembeek-Oppem, Wichelen, Wielsbeke, Wijnegem, Willebroek, Wingene, Wommelgem, Wortegem-Petegem, Wuustwezel, Zandhoven, Zaventem, Zedelgem, Zele, Zelzate, Zemst, Zingem, Zoersel, Zomergem, Zonhoven, Zonnebeke, Zottegem, Zoutleeuw, Zuienkerke, Zulte, Zutendaal, Zwalm, Zwevegem, Zwijndrecht