Bàn thử nghiệm thủy lực có thể được thiết kế với nhiều mức độ tham gia của người vận hành và tự động hóa khác nhau. Ở một đầu, người vận hành điều chỉnh áp suất bằng tay, chuyển van, quan sát các dụng cụ và ghi nhận kết quả thử nghiệm. Ở đầu kia, một hệ thống điều khiển có thể tự động quản lý hầu hết các bước thử nghiệm lặp lại và ghi lại kết quả một cách kỹ thuật số.
Các cấu hình này thường được mô tả là bàn thử nghiệm thủy lực bằng tay, bán tự động và điều khiển PLC.
Tuy nhiên, các thuật ngữ này không phải là phân loại ngành nghiêm ngặt hoặc loại trừ lẫn nhau. “Bằng tay” và “bán tự động” chủ yếu mô tả mức độ tự động hóa, trong khi “điều khiển PLC” mô tả kiến trúc điều khiển.. Một bàn thử nghiệm thủy lực bán tự động vẫn có thể sử dụng PLC để đồng bộ hóa, kiểm soát áp suất, thu thập dữ liệu hoặc các khóa an toàn.
Với mục đích của bài viết này, một bàn thử nghiệm điều khiển PLC đề cập đến một hệ thống trong đó hầu hết các chuỗi thử nghiệm lặp lại được quản lý tự động bởi hệ thống điều khiển.
Hiểu những sự khác biệt này giúp các nhà sản xuất, xưởng sửa chữa thủy lực, OEM và các phòng thử nghiệm chọn một mức độ tự động hóa phù hợp với quy trình thử nghiệm thực tế của họ.
Bàn thử nghiệm thủy lực bằng tay là gì?
Bàn thử nghiệm thủy lực bằng tay phụ thuộc rất nhiều vào người vận hành để kiểm soát thử nghiệm.
Mạch thủy lực có thể vẫn chứa bơm, van xả, van điều hướng, đồng hồ áp suất, đồng hồ đo lưu lượng, cảm biến nhiệt độ và thiết bị đo rò rỉ. Điểm khác biệt là người vận hành quyết định khi nào và cách thức thay đổi điều kiện thử nghiệm.
Ví dụ, khi thử nghiệm một xi lanh thủy lực, người vận hành có thể chuyển van điều hướng bằng tay, từ từ tăng áp suất, giữ áp suất trong một khoảng thời gian xác định, quan sát xi lanh để kiểm tra rò rỉ hoặc chuyển động, và ghi lại kết quả.
Loại bàn thử nghiệm này đặc biệt hữu ích khi các thành phần được thử nghiệm khác nhau một cách đáng kể.
Một xưởng sửa chữa thủy lực có thể xử lý các xi lanh với các đường kính lỗ, hành trình, cách lắp đặt, vị trí cổng và mức áp suất khác nhau mỗi ngày. Bởi vì người vận hành đã cần thay đổi các đồ gá và kết nối cho mỗi xi lanh, nên tự động hóa hoàn toàn có thể không mang lại lợi thế lớn.
Hệ thống thủ công cũng thường dễ hiểu và bảo trì hơn vì kiến trúc điều khiển tương đối đơn giản.
Hạn chế chính là độ nhất quán của việc thử nghiệm phụ thuộc nhiều hơn vào người vận hành. Các người vận hành khác nhau có thể tăng áp suất ở các tốc độ khác nhau, giữ điều kiện thử nghiệm trong các khoảng thời gian hơi khác nhau, hoặc ghi lại kết quả theo các cách khác nhau.
Đối với việc xác minh sửa chữa với khối lượng thấp, điều này có thể chấp nhận được. Tuy nhiên, đối với thử nghiệm sản xuất lặp đi lặp lại, sự biến thiên của người vận hành có thể trở thành một vấn đề quan trọng.
Bàn thử nghiệm thủy lực bán tự động hoạt động như thế nào?
Bàn thử nghiệm thủy lực bán tự động kết hợp giữa thiết lập thủ công với kiểm soát tự động của các phần đã chọn trong quá trình thử nghiệm.
Người vận hành vẫn có thể lắp đặt thành phần, kết nối ống, điều chỉnh đồ gá và chọn thử nghiệm cần thiết. Khi thử nghiệm bắt đầu, hệ thống có thể tự động kiểm soát các chức năng như giữ áp suất, thời gian thử, chu kỳ, giám sát rò rỉ, hoặc ghi dữ liệu.
Mức độ tự động hóa chính xác khác nhau từ máy này sang máy khác.
Ví dụ, một bàn thử nghiệm bán tự động có thể chỉ cung cấp chức năng giữ áp suất tự động và ghi dữ liệu kỹ thuật số. Một bàn khác có thể tự động hoàn thành một số giai đoạn thử nghiệm trong khi vẫn yêu cầu tải và kết nối thành phần bằng tay.
Cách tiếp cận này hữu ích khi thiết lập cơ khí cần giữ được tính linh hoạt nhưng quy trình thử nghiệm thực tế cần sự nhất quán tốt hơn.
Hãy xem xét một trung tâm sửa chữa xi lanh thủy lực. Các xi lanh khác nhau có thể yêu cầu các vị trí lắp đặt và kết nối ống khác nhau, vì vậy việc lắp đặt thành phần vẫn là thủ công. Sau khi xi lanh được kết nối, bàn thử nghiệm có thể tự động kiểm soát chu kỳ áp suất thấp, áp suất thử, thời gian giữ và ghi lại các phép đo.
Trong trường hợp này, tự động hóa bán phần giảm tải công việc cho người vận hành mà không làm mất đi tính linh hoạt cần thiết cho thử nghiệm sản phẩm hỗn hợp.
Cái gì là một Bàn thử nghiệm thủy lực Điều khiển PLC?
Một bàn thử nghiệm thủy lực điều khiển PLC sử dụng bộ điều khiển logic lập trình để quản lý một phần quan trọng của quy trình thử nghiệm.
Cảm biến cung cấp thông tin như áp suất, lưu lượng, nhiệt độ, vị trí hoặc rò rỉ cho hệ thống điều khiển. Dựa trên quy trình đã được lập trình, PLC có thể kiểm soát bơm, van điện từ, van tỷ lệ, động cơ và các thành phần thủy lực hoặc điện khác.
Một thử nghiệm xi lanh điều khiển PLC điển hình có thể tự động thực hiện tuần hoàn áp suất thấp, tăng áp suất đến mức mục tiêu, duy trì áp suất đó trong một khoảng thời gian xác định, theo dõi rò rỉ, chu kỳ xi lanh, và cuối cùng giảm áp suất trong mạch.
Khi một HMI hoặc máy tính công nghiệp được bao gồm, người vận hành cũng có thể chọn các công thức thử nghiệm, theo dõi giá trị thời gian thực, xem cảnh báo và xem lại các kết quả thử nghiệm đã lưu.
Một điểm quan trọng là Điều khiển bằng PLC không nhất thiết có nghĩa là hoàn toàn tự động.
Một máy điều khiển bằng PLC có thể vẫn cần nạp tay, điều chỉnh bộ giữ, kết nối ống, kiểm tra trực quan hoặc tháo dỡ linh kiện. Do đó, mức độ tự động hóa thực tế nên được đánh giá bằng cách xem xét quy trình làm việc hoàn chỉnh chứ không chỉ đơn giản là hỏi liệu máy có chứa PLC hay không.
Bàn thử nghiệm thủy lực bằng tay so với bàn thử nghiệm bán tự động và điều khiển PLC
Những khác biệt thực tiễn trở nên rõ ràng hơn khi ba cấu hình được so sánh cạnh nhau.
| Mục so sánh | Thủ công | Bán tự động | Điều khiển bằng PLC / Tự động hóa cao |
|---|---|---|---|
| Sự tham gia của người vận hành | Cao | Trung bình | Thấp đến trung bình |
| Điều khiển trình tự kiểm tra | Chủ yếu do người vận hành kiểm soát | Tự động hóa một phần | Chủ yếu được điều khiển bằng chương trình |
| Điều khiển áp suất | Chủ yếu là thủ công | Thủ công hoặc tự động | Có thể được điều khiển tự động |
| Thời gian kiểm tra | Điều khiển bởi người vận hành | Thường được tự động hóa | Tự động hóa |
| Ghi dữ liệu | Thường thủ công | Thường là kỹ thuật số | Thường được tự động hóa |
| Khả năng lặp lại | Phụ thuộc nhiều hơn vào người vận hành | Tốt | Cao khi được lập trình và điều khiển đúng cách |
| Công thức kiểm tra | Hạn chế | Có thể | Thông dụng |
| Tự động vượt qua / thất bại | Không phổ biến | Tùy chọn | Có thể tích hợp |
| Khả năng truy nguyên | Hạn chế | Trung bình | Cao khi quản lý dữ liệu được bao gồm |
| Hiệu suất sản xuất | Thấp đến trung bình | Trung bình đến cao | Có thể cao cho việc kiểm tra lặp lại |
| Tính linh hoạt | Cao | Cao | Phụ thuộc vào thiết kế máy móc và phụ kiện |
| Độ phức tạp của hệ thống | Thấp | Trung bình | Cao hơn |
| Đầu tư ban đầu | Thấp hơn | Trung bình | Cao hơn |
Đây là những đặc điểm chung thay vì quy tắc cố định.
Một bàn thử nghiệm thủ công vẫn có thể sử dụng cảm biến áp suất kỹ thuật số và ghi dữ liệu tự động. Tương tự, một máy điều khiển PLC có thể chỉ tự động hóa một phần hạn chế của toàn bộ quy trình kiểm tra.
Vì lý do này, người mua nên so sánh các chức năng thực tế thay vì chỉ tin vào các nhãn như “thủ công,” “nửa tự động,” hoặc “điều khiển PLC.”
Mức độ tự động hóa nào là phù hợp hơn?
Mức độ tự động hóa phù hợp chủ yếu phụ thuộc vào khối lượng thử nghiệm, sự biến đổi sản phẩm, yêu cầu lặp lại, và tầm quan trọng của khả năng truy nguyên dữ liệu.
Một bàn thử nghiệm thủ công thường phù hợp cho các xưởng sửa chữa và thử nghiệm với khối lượng thấp nơi các thành phần có sự biến đổi đáng kể. Trong môi trường này, tính linh hoạt của người vận hành có thể có giá trị hơn một chuỗi tự động hóa tiêu chuẩn hóa cao.
Kiểm tra nửa tự động thường là lựa chọn tốt khi khối lượng sản xuất hoặc sửa chữa tăng nhưng sự biến đổi sản phẩm vẫn cao. Cài đặt cơ khí có thể giữ được tính linh hoạt trong khi các hoạt động kiểm tra lặp lại trở nên nhất quán hơn.
Các hệ thống được điều khiển bằng PLC đặc biệt hữu ích khi các quy trình kiểm tra giống nhau được thực hiện nhiều lần. Các nhà sản xuất thử nghiệm các xilanh thủy lực, bơm, van hoặc động cơ tương tự trước khi vận chuyển có thể hưởng lợi từ việc định thời tự động, chuỗi thử nghiệm tiêu chuẩn hóa, giám sát báo động và hồ sơ thử nghiệm kỹ thuật số.
Mục tiêu không nên là tối đa hóa tự động hóa cho chính nó.
Một câu hỏi tốt hơn là:
Các phần nào của quy trình thử nghiệm cần được tự động hóa để cải thiện khả năng lặp lại, năng suất, an toàn hoặc truy xuất nguồn gốc?
Trong nhiều ứng dụng thực tế, giá trị hiệu quả nhất là bàn thử nghiệm kết hợp tự động hóa ở những nơi tạo ra giá trị với vận hành thủ công ở những nơi vẫn cần linh hoạt.
Liệu điều khiển PLC có làm cho bàn thử nghiệm thủy lực chính xác hơn không?
Điều khiển PLC chủ yếu cải thiện sự nhất quán và khả năng lặp lại của thử nghiệm.. Nó không tự động cải thiện độ chính xác đo lường.
Một PLC có thể đảm bảo rằng cùng một giai điệu áp suất, thời gian giữ, số vòng và điều kiện chấp nhận được áp dụng cho mỗi thành phần. Điều này giảm thiểu sự biến thiên gây ra bởi thói quen vận hành khác nhau.
Độ chính xác đo lường, tuy nhiên, phụ thuộc vào các thiết bị đo được sử dụng trong hệ thống.
Cảm biến áp suất, đồng hồ đo lưu lượng, thiết bị đo rò rỉ, phương pháp hiệu chỉnh, xử lý tín hiệu và khoảng cách cảm biến đều ảnh hưởng đến chất lượng của dữ liệu đo được.
Do đó, một băng thử nghiệm điều khiển bằng PLC nên được đánh giá theo hai cách riêng biệt: cách nó kiểm soát quy trình thử nghiệm một cách nhất quán và mức độ chính xác mà hệ thống đo lường thu thập dữ liệu.
Các cảm biến và hệ thống thu thập dữ liệu là một chủ đề quan trọng riêng biệt và nên được xem xét riêng khi xác định một băng thử nghiệm thủy lực.
Tự động hóa chỉ là một phần trong việc chọn bàn thử nghiệm
Hệ thống điều khiển rất quan trọng, nhưng nó không xác định liệu một băng thử nghiệm có phù hợp về mặt kỹ thuật cho một thành phần cụ thể hay không.
Băng thử nghiệm phải trước tiên đáp ứng áp suất thử nghiệm, lưu lượng, kích thước thành phần, lực kiểm tra, khoảng đo, độ chính xác, thiết bị kẹp và các yêu cầu thử nghiệm chức năng cần thiết.
Khi khả năng thử nghiệm cần thiết đã được xác định, mức độ tự động hóa có thể được chọn theo khối lượng thử nghiệm, sự tham gia của người điều hành, khả năng lặp lại và các yêu cầu quản lý dữ liệu.
Một băng thử nghiệm tự động hóa cao với áp suất hoặc lưu lượng không đủ vẫn là máy không phù hợp cho ứng dụng.
Kết luận
Băng thử nghiệm thủy lực thủ công, bán tự động và điều khiển bằng PLC đại diện cho các cách tiếp cận khác nhau để quản lý quy trình kiểm tra.
A băng thử nghiệm thủy lực thủ công cung cấp sự linh hoạt cao và thao tác tương đối đơn giản, làm cho nó phù hợp với các thử nghiệm và sửa chữa số lượng thấp liên quan đến nhiều thành phần khác nhau.
A băng thử nghiệm bán tự động giữ lại nhiều tính linh hoạt đó trong khi tự động hóa các bước lặp đi lặp lại như kiểm soát áp suất, tính thời gian, giám sát và ghi nhận dữ liệu.
A băng thử nghiệm thủy lực điều khiển bằng PLC đặc biệt có giá trị ở những nơi mà các quy trình thử nghiệm phải được lặp lại một cách nhất quán và nơi năng suất, truy xuất nguồn gốc, kiểm tra chuẩn hóa hoặc hồ sơ thử nghiệm số là quan trọng.
Giải pháp tốt nhất do đó không nhất thiết là băng thử nghiệm có mức độ tự động hóa cao nhất.
Đó là băng thử nghiệm mà mức độ tự động hóa phù hợp với quy trình thử nghiệm thực tế trong khi vẫn cung cấp áp suất, lưu lượng, khả năng đo, tính linh hoạt của thiết bị kẹp và sự an toàn cần thiết cho các thành phần đang được thử nghiệm.
