Płyty przyłączeniowe Festo

Płyta przyłączeniowa jest elementem pośrednim pomiędzy zaworem a przewodami, kolektorem, siłownikiem, źródłem sprężonego powietrza lub innym urządzeniem wykonawczym. Jej podstawowym zadaniem jest utworzenie odpowiednio rozmieszczonych kanałów zasilających, roboczych, odpowietrzających i sterujących, które odpowiadają układowi otworów w korpusie zaworu. W zaworze płytowym króćce pneumatyczne nie muszą być wykonane bezpośrednio w korpusie. Zawór jest przykręcany do płyty, a uszczelnienie przepływu odbywa się za pomocą uszczelek płaskich, pierścieni uszczelniających lub specjalnych pakietów uszczelnień. Ułatwia to wymianę zaworu, rozbudowę systemu oraz budowę zwartej wyspy zaworowej. Płyta może pełnić również dodatkowe funkcje: rozdzielać strefy ciśnienia, doprowadzać zewnętrzne powietrze sterujące, zbierać powietrze wylotowe, umożliwiać montaż tłumików, integrować regulatory ciśnienia albo łączyć zawory o różnych wielkościach nominalnych. W systemach zgodnych z ISO geometria powierzchni przyłączeniowej jest znormalizowana, natomiast w seriach takich jak VYKA, VEMP, VEAE, CPE, MH czy Tiger 2000 interfejs może być właściwy dla danej rodziny produktów.

Liczba portów nie określa jednoznacznie kompatybilności mechanicznej i pneumatycznej. Dwie płyty mogą mieć pięć kanałów, ale różnić się rozstawem otworów, szerokością zaworu, powierzchnią uszczelniającą, średnicami kanałów, sposobem mocowania, funkcją portów sterujących oraz dopuszczalnym ciśnieniem. Przykładowo zawór 5/2-drogowy może współpracować z płytą mającą kanały 1, 2, 3, 4 i 5, lecz w niektórych konstrukcjach występują dodatkowe kanały 12 i 14 przeznaczone do zewnętrznego zasilania sterowania lub pneumatycznych sygnałów pilotowych. W systemach ISO 15407-1 Festo stosowane są między innymi wielkości zaworów 18 i 26 mm, które wymagają odpowiednich płyt dla konkretnej szerokości interfejsu. Nie można ich bezpośrednio zamieniać bez odpowiedniej płyty pośredniej. Należy sprawdzić co najmniej serię zaworu, pełny kod typu, funkcję rozdzielacza, wielkość interfejsu, układ otworów, gwinty, rodzaj uszczelki i wymagane kanały pomocnicze. Prawidłowe dopasowanie powinno być potwierdzone w konfiguratorze Festo, dokumentacji CAD albo tabeli akcesoriów przypisanej do konkretnego zaworu.

Elektryczny element przyłączeniowy oraz płyta pneumatyczna obsługują dwie różne części układu. Element elektryczny doprowadza sygnał sterujący i energię do cewki zaworu VYKA, natomiast płyta pneumatyczna lub fluidyczna prowadzi medium przez porty zaworu. W zaworach VYKA występuje elektryczne połączenie przeznaczone między innymi do współpracy z odpowiednim modułem przyłączeniowym albo przewodem. Po stronie medium zawór jest montowany na płycie VABS, która tworzy kanały fluidyczne. Oznacza to, że sam element ELEAN_K1 nie zastępuje płyty VABS i nie może służyć do doprowadzania cieczy lub gazu. Przy projektowaniu urządzenia laboratoryjnego lub dozującego należy oddzielnie zweryfikować kompatybilność elektryczną i fluidyczną. Po stronie elektrycznej istotne są napięcie, sposób sterowania prądowego, polaryzacja, typ styków i zabezpieczenie przewodów. Po stronie fluidycznej należy sprawdzić materiał płyty, rodzaj uszczelek, konfigurację 2/2 lub 3/2, zakres ciśnienia i odporność chemiczną. Błędem jest zamówienie wyłącznie elementu elektrycznego przy założeniu, że zawór będzie można bezpośrednio połączyć z przewodami medium.

Płyta VABS tworzy interfejs fluidyczny dla miniaturowego zaworu VYKA. Zawór jest mocowany do niej za pomocą śrub, a przepływ odbywa się przez powierzchnie kołnierzowe i kanały uszczelnione między zaworem a płytą. Dzięki temu korpus zaworu może pozostać bardzo mały, a sposób podłączenia przewodów zostaje przeniesiony na osobny komponent. VYKA jest zaworem bezpośredniego działania z separacją medium, oferowanym w funkcjach 2/2 i 3/2. Konstrukcja z membraną ogranicza kontakt medium z częścią napędową. Z punktu widzenia płyty szczególnie ważne są objętość wewnętrzna kanałów, brak niekontrolowanych przestrzeni martwych, zgodność materiałowa oraz prawidłowe przyporządkowanie portów. W aplikacjach dozujących nawet niewielka dodatkowa objętość kanału może wpływać na czas narastania przepływu, pozostałość medium, precyzję dawki i skuteczność płukania. Dlatego nie należy zastępować oryginalnej płyty przypadkowo wykonanym adapterem bez analizy geometrii kanałów. Materiały mające kontakt z medium trzeba sprawdzić pod kątem cieczy lub gazu występującego w procesie. Dotyczy to również środków płuczących, dezynfekujących i okresowo stosowanych odczynników.

VSNC jest zaworem stosowanym między innymi do bezpośredniego montażu na napędach obrotowych z interfejsem zgodnym z VDI/VDE 3845, powszechnie określanym jako interfejs NAMUR. W takim układzie funkcję płyty przyłączeniowej może pełnić powierzchnia napędu, dedykowany adapter albo płyta pośrednia wyposażona w odpowiednio rozmieszczone kanały. Najważniejsze jest ustalenie, czy zawór ma sterować napędem jednostronnego, czy dwustronnego działania. Należy również sprawdzić wymagany wariant funkcjonalny, ponieważ sposób połączenia kanałów wpływa na kierunek ruchu napędu i zachowanie po zaniku energii. Płyta musi być zgodna z rozstawem otworów, układem kanałów i wielkością przyłącza NAMUR. Uszczelki należy umieścić dokładnie w przewidzianych gniazdach. Ich przesunięcie może doprowadzić do połączenia sąsiednich kanałów, ograniczenia przepływu albo stałego przecieku. W aplikacjach procesowych trzeba dodatkowo uwzględnić temperaturę, agresywność atmosfery, strefę zagrożenia wybuchem oraz wymagany materiał śrub i płyty. Samo mechaniczne dopasowanie nie potwierdza jeszcze zgodności środowiskowej całego zespołu.

VPCB jest zespołem zaworowym wykorzystywanym w serwopneumatycznych rozwiązaniach do równoważenia obciążeń. Zawiera funkcję proporcjonalnej regulacji ciśnienia i może współpracować z dodatkowymi elementami odcinającymi. Płyta przyłączeniowa nie jest więc jedynie mechanicznym uchwytem, lecz częścią obwodu odpowiedzialnego za dynamiczne sterowanie ciśnieniem. Kanały płyty powinny zapewniać odpowiedni przepływ zasilający i wylotowy oraz możliwie małą stratę ciśnienia. Zbyt małe przekroje, długie przewody albo nadmierna liczba redukcji mogą pogorszyć szybkość reakcji balansera, zwiększyć wahania ciśnienia i spowodować odczuwalne opóźnienie podczas zmiany obciążenia. Istotna jest również zgodność konfiguracji z funkcją bezpieczeństwa urządzenia. W niektórych zespołach serwopneumatycznych płyty i dodatkowe zawory służą do zatrzymywania ruchu, odpowietrzania, ograniczania prędkości albo odcinania energii pneumatycznej. Nie należy projektować płyty wyłącznie na podstawie ciśnienia statycznego. Konieczne jest uwzględnienie przepływu chwilowego, objętości komory siłownika, dynamiki ruchu i wymaganej reakcji regulatora.

ISO 5599-1 definiuje pneumatyczny układ przyłączy dla zaworów rozdzielających montowanych na płytach. Zgodność oznacza, że rozmieszczenie głównych portów pneumatycznych oraz elementów mocujących odpowiada określonemu interfejsowi normowemu. W praktyce pozwala to projektować układy z zaworami o znormalizowanej powierzchni montażowej. Nie oznacza jednak pełnej zamienności każdego zaworu z każdą płytą. Trzeba zachować tę samą wielkość ISO, sprawdzić funkcję portów sterujących, rodzaj zasilania pilotowego, gabaryty zaworu i wymagane akcesoria. Płyty ISO 5599-1 mogą występować jako indywidualne płyty przyłączeniowe, kolektory wielostanowiskowe albo elementy systemów modułowych. Mogą mieć boczne lub dolne przyłącza robocze i różne gwinty. W zależności od wykonania dostępne są również płyty regulatorów, dławiące płyty pośrednie i moduły dodatkowego zasilania. Korzyścią jest możliwość standaryzacji części zamiennych i łatwiejsza modernizacja instalacji. Warunkiem jest jednak prawidłowe odczytanie pełnej wielkości normowej, ponieważ ISO 5599-1 obejmuje więcej niż jeden rozmiar zaworu.

ISO 15407-1 dotyczy znormalizowanych powierzchni przyłączeniowych kompaktowych zaworów pneumatycznych. W ofercie Festo występują między innymi wykonania dla zaworów o szerokości 18 i 26 mm. Płyty mają kanały główne 1, 2, 3, 4 i 5 oraz kanały sterujące 12 i 14. Port 1 jest zwykle kanałem zasilającym, porty 2 i 4 są wyjściami roboczymi, a porty 3 i 5 służą do odprowadzania powietrza. Kanały 12 i 14 mogą doprowadzać zewnętrzne powietrze sterujące albo pneumatyczne sygnały przełączające, zależnie od rodzaju zaworu. System może zawierać indywidualne płyty, płyty wielostanowiskowe, elementy końcowe, separatory stref ciśnienia, płyty regulatorów, płyty dławiące i moduły pionowego zasilania. Festo oferuje także element pośredni pozwalający połączyć sekcje o szerokości 18 i 26 mm. Podczas doboru należy ustalić, czy zawór jest sterowany elektrycznie, czy pneumatycznie oraz czy wymaga wewnętrznego, czy zewnętrznego zasilania pilota.

CDVI jest systemem zaworowym zaprojektowanym z uwzględnieniem wymagań Clean Design. Zawory z terminala CDVI mogą być montowane na indywidualnej płycie CDSV, co pozwala tworzyć zdecentralizowane punkty sterowania o powierzchniach ułatwiających czyszczenie. Indywidualna płyta ma przyłącza pneumatyczne, może zapewniać doprowadzenie zewnętrznego powietrza sterującego i umożliwia zamontowanie zaworu poza centralną wyspą. W dokumentacji występują rozwiązania z anodowaną płytą aluminiową, śrubami ze stali nierdzewnej oraz możliwością stosowania odpowiednich złączek. W środowisku spożywczym lub mokrym należy zwrócić uwagę nie tylko na odporność materiału, ale również na geometrię montażu. Płyta nie powinna tworzyć szczelin i poziomych powierzchni, na których zatrzymują się zanieczyszczenia lub woda. Wylot powietrza pilotowego i otwory wyrównujące ciśnienie nie mogą zostać zasłonięte. Niewłaściwe uszczelnienie wszystkich widocznych otworów może w tym przypadku zakłócić pracę zaworu, zamiast poprawić jego ochronę.

Płyta do MH1 musi być przypisana do konkretnej wielkości i konstrukcji tej rodziny zaworów. Oznaczenia MH1, MH2, MH3 i MH4 nie powinny być traktowane jako kolejne warianty jednej uniwersalnej płyty. Mogą różnić się rozstawem kanałów, szerokością zaworu, średnicą nominalną, typem uszczelnienia i sposobem mocowania. Najpierw należy odczytać pełny kod zaworu z tabliczki lub korpusu. Następnie trzeba ustalić, czy potrzebna jest płyta indywidualna, listwa wielostanowiskowa, płyta końcowa czy element rozbudowy istniejącego kolektora. W modernizowanych maszynach należy szczególnie dokładnie sprawdzić rok produkcji i wykonanie zaworu. Starsze systemy mogą mieć podobne oznaczenia handlowe, ale inne rozwiązanie powierzchni przyłączeniowej niż aktualnie dostępne komponenty. Dobrym sposobem weryfikacji jest porównanie rysunku wymiarowego: szerokości, rozstawu śrub, położenia portów i kształtu uszczelki. Próba dopasowania na podstawie samych gabarytów zewnętrznych może zakończyć się zwarciem kanałów albo niedrożnością części powierzchni przepływowej.

Nie należy zakładać takiej zamienności. Nawet jeśli oba zawory pochodzą z rodziny MH, różnica oznaczenia może wskazywać inną wielkość konstrukcyjną lub inny interfejs. Płyta musi odpowiadać nie tylko szerokości korpusu, lecz także dokładnemu położeniu wszystkich otworów.

Próba zamontowania zaworu na nieodpowiedniej płycie może prowadzić do kilku rodzajów usterek. Otwory mocujące mogą nie pokrywać się prawidłowo, uszczelka może wejść w światło kanału, port zasilający może zostać połączony z wylotem, a część kanałów może pozostać całkowicie zamknięta. Nawet gdy śruby dają się dokręcić, nie potwierdza to kompatybilności. Częstym błędem jest wykonanie dodatkowych otworów montażowych w płycie bez sprawdzenia wewnętrznego przebiegu kanałów. Może to osłabić korpus albo przebić kanał pneumatyczny. Zamianę należy zaakceptować dopiero po potwierdzeniu numerów katalogowych, identycznej powierzchni przyłączeniowej, funkcji zaworu i uszczelnienia. W przeciwnym razie właściwym rozwiązaniem jest zastosowanie dedykowanej płyty lub zaprojektowanego adaptera.

Przed rozbudową należy ustalić, czy istniejąca konstrukcja jest listwą monolityczną, zespołem modułowych płyt czy blokiem przeznaczonym dla z góry określonej liczby zaworów. Nie każdy kolektor można wydłużyć przez dołożenie jednego stanowiska. Trzeba sprawdzić sposób prowadzenia wspólnych kanałów zasilających i wylotowych. Po zwiększeniu liczby zaworów może wzrosnąć jednoczesne zapotrzebowanie na powietrze, przez co dotychczasowe przyłącze zasilania okaże się za małe. Skutkiem będą spadki ciśnienia, wolniejsze ruchy siłowników i wzajemne oddziaływanie zaworów. W dłuższych listwach może być potrzebne dodatkowe zasilanie z drugiego końca lub z płyty pośredniej. Należy również sprawdzić dopuszczalną liczbę cewek elektrycznych, obciążalność sterownika i sposób adresowania. Połączenia między segmentami muszą być wyposażone we właściwe uszczelki. Nie należy ponownie używać uszczelek, które są spłaszczone, nacięte albo utraciły sprężystość. Po rozbudowie zaleca się oddzielny test szczelności kanału zasilania i obu kanałów wylotowych.

Indywidualna płyta jest uzasadniona, gdy zawór ma być zamontowany blisko siłownika, urządzenie wymaga rozproszonego sterowania albo poszczególne odbiorniki pracują przy różnych ciśnieniach i z różnymi mediami. Skrócenie przewodów pomiędzy zaworem a siłownikiem może poprawić czas reakcji i ograniczyć objętość powietrza, którą trzeba każdorazowo napełniać i opróżniać. Płyta wielostanowiskowa jest zwykle korzystniejsza pod względem liczby przyłączy zasilających, porządku w szafie i łatwości montażu. Ma jednak wspólne kanały, dlatego awaria zasilania lub zanieczyszczenie może wpływać na większą liczbę funkcji. Dla MH4 należy sprawdzić, czy indywidualna płyta zapewnia wszystkie wymagane kanały sterujące i odpowietrzające. Jeżeli zawór wykorzystuje zewnętrzne powietrze pilotowe, płyta bez odpowiedniego portu nie będzie właściwa. Decyzję należy podejmować z uwzględnieniem dynamiki układu, dostępności serwisowej, wymagań bezpieczeństwa i miejsca montażu, a nie wyłącznie ceny samej płyty.

Dla systemu Tiger 2000 dostępne są płyty i kolektory określane między innymi jako PRS. Przy serwisie starszego systemu należy sprawdzić pełne oznaczenie istniejącego bloku, liczbę stanowisk, typ przyłączy i sposób sterowania elektrycznego. Tiger 2000 może występować w rozbudowanych terminalach zaworowych z wielostykowym połąceniem elektrycznym lub komunikacją sieciową. Płyta pneumatyczna musi więc być kompatybilna nie tylko z zaworem, ale także z mechaniką i elektroniką terminala. Przy wymianie pojedynczego segmentu trzeba zweryfikować położenie kanałów wspólnych i rodzaj uszczelnień między płytami. Różne wersje mogą wyglądać podobnie, lecz mieć inne rozwiązanie kanału pilotowego lub wylotowego. Jeżeli system jest wycofywany z eksploatacji, modernizacja nie zawsze wymaga natychmiastowej wymiany całej wyspy. Możliwe jest zastosowanie odpowiednio zaprojektowanego rozwiązania zastępczego, ale wymaga ono analizy schematu, wydajności, napięcia cewek i funkcji bezpieczeństwa.

Rodzina CPE obejmuje kompaktowe zawory o różnych szerokościach, między innymi CPE10, CPE14 i CPE18. Dedykowane płyty i kolektory muszą odpowiadać konkretnej wielkości. Mogą występować jako płyty indywidualne, listwy dla kilku zaworów albo rozwiązania umożliwiające montaż grupy zaworów 3/2-drogowych. W systemach wielostanowiskowych wspólne są zazwyczaj kanały zasilające i wylotowe, natomiast porty robocze są prowadzone indywidualnie do każdego stanowiska. Dostępne mogą być elementy zaślepiające niewykorzystane pozycje oraz separatory pozwalające tworzyć strefy ciśnienia. Podczas wymiany trzeba odróżnić zawór przewodowy, mający gwinty w korpusie, od wykonania płytowego. Sam fakt, że oba zawory należą do CPE, nie oznacza, że mają tę samą powierzchnię montażową. W starszej instalacji warto sprawdzić także rodzaj wtyczki elektrycznej i położenie cewki. Nowa płyta może pasować pneumatycznie, ale po zamontowaniu może kolidować z przewodem, osłoną maszyny albo sąsiednim zaworem.

Nie. VABS jest nazwą rodziny płyt, bloków i elementów przyłączeniowych stosowanych z różnymi zaworami Festo. Pełny kod po oznaczeniu VABS określa przeznaczenie, wielkość, układ portów, rodzaj przyłącza i pozostałe cechy konstrukcyjne. Płyta VABS przeznaczona do VEAE nie jest automatycznie kompatybilna z VYKA, VPWS ani innym zaworem, mimo wspólnego początku oznaczenia. Różnić się może powierzchnią przyłączeniową, wymiarami, materiałem, liczbą kanałów i uszczelnieniami. Przy zamawianiu należy zawsze podawać pełny numer katalogowy lub pełny kod typu. Sam opis „płyta VABS” jest niewystarczający i może prowadzić do dostawy zupełnie innego komponentu. W dokumentacji VEAE występuje przykładowo płyta VABS z dwoma przyłączami pneumatycznymi M5. W przypadku VYKA płyty VABS tworzą interfejs dla zaworu z separacją medium. Są to konstrukcje przeznaczone do różnych aplikacji i nie należy ich porównywać wyłącznie na podstawie nazwy rodziny.

VOFC i VOFD są zaworami procesowymi przeznaczonymi między innymi do montażu przy napędach obrotowych z interfejsem NAMUR. Płyta przyłączeniowa lub płyta sterująca może łączyć zawór z napędem, zmieniać przebieg kanałów albo realizować dodatkowe funkcje przepływowe. Dostępne rozwiązania mogą umożliwiać dławienie zasilania, dławienie wylotu lub oddzielną regulację dwóch kanałów wylotowych. Pozwala to wpływać na prędkość otwierania i zamykania zaworu procesowego bez montowania regulatorów przepływu bezpośrednio w przewodach. Płyta musi być właściwie zorientowana względem napędu. Obrócenie jej o 180° bez potwierdzenia układu kanałów może odwrócić funkcję napędu albo doprowadzić do zasilenia niewłaściwej komory. W instalacjach chemicznych trzeba uwzględnić odporność korozyjną oraz wymagania stref zagrożonych wybuchem. Certyfikat samego zaworu nie obejmuje automatycznie każdej dodatkowej płyty, śruby, złączki i cewki. Cały zespół powinien być oceniany jako kompletna konfiguracja.

ISO 5599-2 jest stosowana w systemach zaworowych, w których oprócz znormalizowanego interfejsu pneumatycznego przewidziano integrację z terminalem i centralnym sposobem sterowania. W ofercie Festo rozwiązania zgodne z tym standardem występują między innymi w terminalach VTSA. Płyta wielostanowiskowa zawiera wspólne kanały pneumatyczne, powierzchnie montażowe zaworów i elementy elektrycznego połączenia cewek. Dzięki temu zawory można wymieniać bez rozłączania całego okablowania i wszystkich przewodów głównych. Podczas doboru trzeba sprawdzić wielkość ISO, szerokość zaworu, liczbę pozycji, liczbę obsługiwanych cewek i typ modułu elektrycznego. Płyta dla zaworu podwójnie sterowanego musi zapewniać dwa niezależne sygnały. Istotne są także strefy ciśnienia. W długim terminalu można oddzielić fragmenty kolektora i zasilać je różnymi ciśnieniami, ale wymaga to prawidłowych separatorów i odpowiedniego doprowadzenia powietrza.

ISO 15407-2 odnosi się do kompaktowych zaworów montowanych w terminalach ze zintegrowanym połączeniem elektrycznym. Płyta tworzy część pneumatyczną oraz zapewnia interfejs dla sterowania cewkami. W systemach Festo płyty mogą obsługiwać dwa stanowiska zaworowe i określoną liczbę adresów elektrycznych. Liczba adresów nie zawsze jest równa liczbie zaworów, ponieważ jeden zawór może mieć dwie cewki. Przykładowo dwa zawory podwójnie sterowane wymagają czterech sygnałów. Podczas rozbudowy terminala należy sprawdzić maksymalną liczbę pozycji, obciążalność modułu, sposób komunikacji i dostępne adresy sterownika. Pneumatyczna możliwość dołożenia płyty nie zawsze oznacza, że elektronika obsłuży kolejne cewki. Należy także sprawdzić prowadzenie powietrza pilotowego. Terminal może wykorzystywać zasilanie wewnętrzne z kanału 1 albo oddzielne zasilanie zewnętrzne. Nieprawidłowa konfiguracja uszczelek i płyt końcowych może spowodować, że zawory nie będą przełączać się przy niskim ciśnieniu roboczym.

W dużym uproszczeniu część pierwsza normy opisuje pneumatyczny interfejs zaworu montowanego na płycie, natomiast część druga jest związana z rozwiązaniami terminalowymi, w których integracja obejmuje również elektryczne sterowanie zaworami. Płyta ISO 5599-1 lub ISO 15407-1 może być indywidualnym elementem z gwintowanymi przyłączami i osobnym przewodem elektrycznym doprowadzonym bezpośrednio do zaworu. W systemie ISO 5599-2 lub ISO 15407-2 zawory są zwykle montowane na terminalu, a sygnały elektryczne są rozprowadzane wewnątrz jego struktury. Nie oznacza to, że zawór jednej grupy można przenieść na płytę drugiej przez zastosowanie samej uszczelki. Różnice mogą obejmować położenie kontaktów elektrycznych, sposób mocowania, elementy mechanicznego kodowania i konstrukcję płyty. Wybór zależy od architektury maszyny. Płyta indywidualna sprzyja decentralizacji, natomiast terminal ogranicza okablowanie i liczbę przewodów głównych.

Płyta indywidualna jest korzystna, gdy zawór powinien znajdować się bezpośrednio przy siłowniku, każda funkcja wymaga innego ciśnienia albo urządzenie ma rozproszoną konstrukcję. Krótsze przewody robocze mogą poprawić czas reakcji i zmniejszyć zużycie powietrza związane z napełnianiem przewodów. Płyta wielostanowiskowa ogranicza liczbę przyłączy zasilających, ułatwia wykonanie instalacji i pozwala tworzyć zwartą wyspę. Serwis jest prostszy, ponieważ zawory znajdują się w jednym miejscu. Łatwiejsza jest również integracja elektryczna z systemem wejść i wyjść. Wadą wspólnego kolektora jest możliwość wzajemnego oddziaływania zaworów. Jednoczesne przełączenie kilku dużych odbiorników może spowodować chwilowy spadek ciśnienia w kanale 1 lub wzrost ciśnienia zwrotnego w kanałach 3 i 5. Dlatego wybór powinien uwzględniać przepływ chwilowy, długość przewodów, strukturę bezpieczeństwa, wymagania serwisowe i możliwość późniejszej rozbudowy.

W typowej pneumatyce port 1 oznacza zasilanie ciśnieniowe, porty 2 i 4 są wyjściami roboczymi, a porty 3 i 5 odpowiadają za wylot powietrza. Numery 12 i 14 odnoszą się zwykle do kanałów sterujących. W zaworze 5/2 port 1 jest przełączany pomiędzy portami 2 i 4, a niewykorzystywana komora siłownika jest odpowietrzana przez port 3 lub 5. W zaworach 3/2 występują najczęściej porty 1, 2 i 3. Nie wolno zakładać, że fizyczne położenie portu zawsze odpowiada tej samej funkcji. Należy kierować się oznaczeniami na płycie i schematem producenta. Dotyczy to zwłaszcza płyt pośrednich, regulatorów i układów pracy odwróconej. Podłączenie zasilania do portu wylotowego może powodować stały przeciek, brak przełączania lub uszkodzenie uszczelnień. W systemach procesowych może także doprowadzić do nieoczekiwanego ruchu napędu.

Płyta powinna zapewniać przepływ odpowiedni dla zaworu i odbiornika. Nie ma uzasadnienia stosowanie zaworu o wysokiej przepustowości na płycie, której kanały, gwinty lub złączki stanowią wyraźne przewężenie. Dobór należy oprzeć na wymaganym przepływie chwilowym, a nie jedynie średnim zużyciu powietrza. Siłownik pobiera największy strumień podczas napełniania komory, szczególnie przy szybkim ruchu i dużej średnicy tłoka. Trzeba uwzględnić całą drogę: przewód zasilający, złączkę wejściową, kanał płyty, zawór, port roboczy, przewód do siłownika oraz elementy dławiące. Najmniejszy efektywny przekrój może decydować o dynamice całego obwodu. Objawami zbyt małej płyty są wolny ruch mimo prawidłowego ciśnienia statycznego, duży spadek ciśnienia podczas cyklu, różna prędkość przy jednoczesnej pracy kilku odbiorników i wydłużony czas odpowietrzania.

Strefy powstają przez rozdzielenie wspólnego kanału zasilającego lub wybranych kanałów wylotowych za pomocą separatorów, uszczelek zamykających albo specjalnych płyt pośrednich. Każda strefa może być następnie zasilana z oddzielnego przyłącza. Pozwala to zasilać część zaworów ciśnieniem wysokim, a część obniżonym. Można również wyodrębnić sekcję, która ma być odpowietrzana w sytuacji awaryjnej, pozostawiając inne funkcje pod ciśnieniem. Separator należy umieścić dokładnie w przewidzianym punkcie. Błędna orientacja może odciąć nie ten kanał, który planowano, albo odseparować kanał wylotowy zamiast zasilania. Po wykonaniu stref warto oznaczyć je na schemacie i na terminalu. W przeciwnym razie serwisant może przyjąć, że cały kolektor jest zasilany z jednego źródła. W dokumentacji ISO 15407-1 Festo przewidziane są elementy separujące oraz płyty dodatkowego zasilania do tworzenia takich konfiguracji.

Zewnętrzne powietrze sterujące jest potrzebne, gdy ciśnienie w głównym kanale 1 jest zbyt niskie lub zbyt zmienne, aby zapewnić pewne przełączanie zaworu pilotowego. Jest również stosowane przy sterowaniu próżnią, nietypowym medium albo w układach, w których ciśnienie robocze może zostać całkowicie odcięte. Płyta musi wtedy mieć oddzielny port pilotowy, zwykle połączony z kanałem 12 lub 14, zależnie od konstrukcji. Zasilanie to powinno być czyste, stabilne i zgodne z wymaganym zakresem ciśnienia. Jeżeli zawór jest skonfigurowany do zasilania wewnętrznego, kanał pilotowy może pobierać powietrze bezpośrednio z portu 1. Zmiana na zasilanie zewnętrzne może wymagać obrócenia uszczelki, zastosowania innej płyty lub przełożenia elementu konfiguracyjnego. Nieprawidłowe połączenie może powodować niepełne przełączanie, drgania suwaka, brak powrotu lub ciągły wypływ z kanału sterującego.

Kanały 3 i 5 powinny mieć przepustowość umożliwiającą szybkie opróżnianie komór siłownika. Zbyt małe tłumiki, długie przewody zbiorcze lub połączenie wielu zaworów do wąskiej rury wylotowej mogą wywołać wzrost ciśnienia zwrotnego. Ciśnienie zwrotne spowalnia siłownik, może zakłócać przełączanie zaworów i powodować niezamierzone ruchy innych odbiorników podłączonych do tego samego kolektora. Jest to szczególnie istotne przy szybkim odpowietrzaniu dużych objętości. Tłumik należy dobierać według przepływu wylotowego, a nie średnicy gwintu. Zanieczyszczony tłumik może stopniowo zwiększać opór, dlatego powinien być dostępny do kontroli i wymiany. Jeżeli powietrze jest odprowadzane przewodem poza maszynę, przekrój rurociągu powinien uwzględniać sumaryczny przepływ kilku zaworów. Nie należy również łączyć zwykłego wylotu z kanałem zaworu bezpieczeństwa bez analizy wpływu ciśnienia zwrotnego.

Najczęściej stosowane są stopy aluminium, które zapewniają małą masę, dobrą obrabialność i wystarczającą odporność w typowych warunkach przemysłowych. Powierzchnia może być anodowana lub pokryta dodatkową warstwą ochronną. W środowisku wilgotnym, chemicznym lub narażonym na częste mycie trzeba sprawdzić klasę odporności korozyjnej, materiał śrub, złączek i uszczelek. Korozja może rozwijać się w szczelinach pomiędzy płytą a zaworem nawet wtedy, gdy zewnętrzna powierzchnia wygląda prawidłowo. Do aplikacji Clean Design należy preferować gładkie powierzchnie, ograniczoną liczbę szczelin i materiały odporne na środki myjące. W agresywnej atmosferze procesowej może być konieczne zastosowanie stali nierdzewnej albo specjalnie zabezpieczonego aluminium. Należy odróżnić odporność na środowisko zewnętrzne od odporności na medium wewnętrzne. Płyta może być odporna na wilgotne powietrze otoczenia, ale nieodpowiednia dla cieczy przepływającej przez kanały.

Uszczelka ma bezpośredni kontakt z medium i odpowiada za rozdzielenie kanałów. Jej niewłaściwy materiał może pęcznieć, twardnieć, kurczyć się albo ulegać chemicznemu rozkładowi. NBR jest często stosowany w standardowej pneumatyce, FPM wybiera się przy podwyższonej odporności chemicznej i temperaturowej, EPDM może być korzystny dla niektórych mediów wodnych, a FFPM jest stosowany w szczególnie wymagających aplikacjach chemicznych. Nie ma jednak materiału uniwersalnego. Kompatybilność należy sprawdzać dla rzeczywistej temperatury, stężenia i czasu kontaktu. Środek czyszczący używany raz w tygodniu może być bardziej agresywny niż medium procesowe występujące przez cały czas. W VYKA dostępne są różne materiały membran i uszczelnień, dlatego również płyta i jej uszczelnienie muszą być dobrane jako część kompletnego toru medium.

Nie bez jednoznacznego potwierdzenia. Standardowa płyta do sprężonego powietrza może zawierać materiały, smary, pozostałości technologiczne lub geometrię nieprzeznaczoną do tlenu albo cieczy. W aplikacji tlenowej elementy muszą być odpowiednio oczyszczone, wykonane z kompatybilnych materiałów i zabezpieczone przed zanieczyszczeniem podczas montażu. Niedopuszczalne jest przypadkowe wprowadzenie oleju lub smaru. Dla cieczy trzeba ocenić odporność na korozję, szczelność przy innej lepkości, możliwość pozostawania medium w przestrzeniach martwych i skuteczność płukania. Parametry przepływu podawane dla powietrza nie mogą być bezpośrednio przenoszone na ciecz. Niektóre zawory, takie jak VYKA, są przeznaczone do sterowania mediami gazowymi i ciekłymi, ale użytkownik nadal odpowiada za walidację konkretnego medium i kompletnej konfiguracji. VEAE i wybrane VEMP mają określone wymagania dotyczące czystości i zastosowań specjalnych.

Płyta sama w sobie nie ma zwykle ruchomych części, ale transportuje zanieczyszczenia bezpośrednio do małych kanałów, dysz, gniazd i suwaków zaworu. Wióry, rdza, pył uszczelniający lub kondensat mogą ograniczyć przepływ albo spowodować nieszczelność. Największe ryzyko występuje po montażu nowej instalacji. Rury powinny być przedmuchane przed podłączeniem wyspy, a płyty zabezpieczone zaślepkami do momentu montażu przewodów. W miniaturowych zaworach VYKA, VEAE, VEMP i VPWS przekroje przepływowe są niewielkie, dlatego nawet mała cząstka może mieć znaczący wpływ na działanie. Nie wolno usuwać zanieczyszczeń ostrym narzędziem, które może zarysować powierzchnię uszczelniającą. Filtrację należy dobrać do najbardziej wrażliwego elementu układu. Sam filtr nie zastępuje prawidłowego czyszczenia płyty po obróbce mechanicznej lub naprawie.

Powierzchnia powinna być płaska, czysta i pozbawiona zadziorów. Deformacja lub głębokie zarysowanie w obszarze uszczelnienia może utworzyć kanał przecieku pomiędzy portami. Przed montażem należy usunąć stare fragmenty uszczelek, ale nie wolno stosować narzędzi, które uszkodzą aluminium. Powierzchni nie należy szlifować ręcznie bez kontroli płaskości, ponieważ można zmienić wysokość występów i docisk uszczelki. Płyta musi być zamocowana do sztywnej konstrukcji. Jeżeli jest skręcona lub naprężona przez nierówną ścianę szafy, może odkształcić się po dokręceniu. Skutkiem są przecieki, trudności w wymianie zaworów i uszkodzenia gwintów. W dużych zespołach warto najpierw lekko dokręcić wszystkie śruby mocujące, sprawdzić ułożenie, a dopiero potem przeprowadzić końcowe dokręcanie według zalecanej kolejności.

Za mały moment nie zapewni odpowiedniego docisku uszczelki, a za duży może zdeformować korpus zaworu, płytę albo element uszczelniający. Szczególnie w małych zaworach różnica pomiędzy prawidłowym i nadmiernym momentem może być niewielka. Śruby należy dokręcać równomiernie. Jeżeli zawór ma kilka śrub, zaleca się stopniowe dokręcanie naprzemienne, aby nie przechylić korpusu i nie wycisnąć uszczelki z gniazda. Nie należy automatycznie przenosić momentu z jednego zaworu na inny tylko dlatego, że zastosowano ten sam rozmiar śruby. Materiał korpusu, głębokość gwintu i konstrukcja uszczelki mogą być inne. W połączeniu VABP z odpowiednim zaworem proporcjonalnym Festo podaje określone wymagania montażowe i momenty dokręcania, co pokazuje, że dane te powinny być zawsze pobierane z dokumentacji konkretnego zespołu.

Najpierw należy określić, czy przeciek jest zewnętrzny, czy wewnętrzny. Przeciek zewnętrzny jest słyszalny lub możliwy do wykrycia środkiem pianotwórczym przy krawędzi zaworu. Przeciek wewnętrzny występuje pomiędzy kanałami i może powodować ruch siłownika, wzrost ciśnienia na wyjściu lub stały wypływ z tłumika. Po odłączeniu energii i bezpiecznym odpowietrzeniu układu należy zdemontować zawór, sprawdzić położenie uszczelki, stan powierzchni, ślady przecięcia i obecność zanieczyszczeń. Należy również sprawdzić, czy zastosowano właściwą uszczelkę dla danego typu płyty. Jeżeli przeciek pojawił się po wymianie zaworu, częstą przyczyną jest pozostawienie starej uszczelki i zamontowanie nowej na niej. Podwójna warstwa uniemożliwia prawidłowe przyleganie. Po ponownym montażu test należy wykonać przy kilku poziomach ciśnienia, ponieważ uszkodzenie może ujawniać się dopiero przy większym obciążeniu.

Pomiar należy wykonać dynamicznie. Manometr statyczny zamontowany przed płytą może pokazywać prawidłowe ciśnienie, mimo że podczas ruchu siłownika za płytą występuje duży spadek. Najlepiej mierzyć ciśnienie jednocześnie przed płytą i na porcie roboczym podczas najbardziej wymagającego cyklu. Różnica wskazuje sumaryczną stratę na przyłączu, kanałach płyty, zaworze i złączkach. Można również porównać czas ruchu przy zasilaniu z dotychczasowej płyty oraz z tymczasowego układu o większym przekroju. Taki test powinien być wykonany ostrożnie, ponieważ zwiększenie przepływu może gwałtownie podnieść prędkość siłownika. W systemach wielostanowiskowych pomiary trzeba wykonywać podczas jednoczesnej pracy kilku odbiorników. Pojedynczy zawór może działać prawidłowo, a problem ujawnia się dopiero przy wspólnym poborze powietrza.

Płyta nie wymaga zwykle regularnego smarowania, ale powinna być objęta kontrolą szczelności, stanu złączek, śrub, tłumików i powierzchni zewnętrznych. Częstotliwość zależy od warunków pracy. Podczas przeglądu należy zwrócić uwagę na ślady oleju lub wilgoci przy połączeniach, przebarwienia świadczące o korozji, poluzowane przewody oraz rosnący hałas wylotu. Zabrudzony tłumik może wymagać wymiany. Po demontażu zaworu uszczelki powinny być ocenione pod kątem spłaszczenia, pęknięć i odkształcenia. W krytycznej instalacji korzystniej jest zastosować nowy zestaw uszczelnień niż ponownie używać starego. Kanałów nie należy czyścić włóknistą tkaniną ani materiałem pozostawiającym cząstki. W układach tlenowych, laboratoryjnych lub medycznych trzeba przestrzegać specjalnych procedur czystości.

Jest to możliwe tylko wtedy, gdy potwierdzono zgodność powierzchni przyłączeniowej, funkcji portów, ciśnienia, przepływu i sposobu sterowania. Podobne wymiary zewnętrzne nie są wystarczające. Najłatwiejsza modernizacja dotyczy prawidłowo zidentyfikowanych systemów ISO. Nawet wtedy trzeba zachować tę samą wielkość ISO i sprawdzić kanały pilotowe oraz gabaryty cewki. W systemach własnych producenta, takich jak MH, CPE, Tiger 2000, VABS czy CDVI, częściej potrzebny jest dedykowany adapter albo wymiana kompletnej płyty. Adapter powinien być oceniony pod względem przepływu i objętości, a nie tylko mechanicznego dopasowania. Modernizacja musi zachować pierwotną funkcję bezpieczną. Zawór o podobnym schemacie może mieć inną pozycję po zaniku zasilania, inny sposób ręcznego przesterowania lub inne wymagania minimalnego ciśnienia.

Model CAD umożliwia sprawdzenie położenia przyłączy, przestrzeni na złączki, promieni gięcia przewodów i dostępu do śrub. Jest szczególnie przydatny w zwartej zabudowie, gdzie sam wymiar szerokości i długości nie wystarcza. Można wykryć kolizję cewki z osłoną, brak miejsca na wtyczkę kątową albo niemożność odkręcenia zaworu bez demontażu sąsiednich elementów. Model ułatwia również zaplanowanie otworów mocujących w płycie maszyny. Dla elementów kasetowych rysunek interfejsu jest niezbędny do wykonania gniazda. Należy korzystać z oryginalnych danych producenta i nie odtwarzać geometrii na podstawie pomiaru gotowego zaworu. Festo udostępnia dane wymiarowe i CAD dla wielu płyt oraz akcesoriów, w tym bloków VABS i komponentów ISO.

Najpierw należy odłączyć energię elektryczną i pneumatyczną, zabezpieczyć układ przed ponownym uruchomieniu oraz potwierdzić brak ciśnienia. Nie wystarczy zamknąć zaworu głównego, ponieważ w przewodach i komorach siłowników może pozostać energia. Trzeba uwzględnić grawitację i obciążenie mechaniczne. Po odpowietrzeniu siłownik może opaść albo napęd sprężynowy może zmienić pozycję. Element wykonawczy powinien być mechanicznie zabezpieczony. Zawór należy odkręcać równomiernie. Po demontażu otwarte kanały płyty trzeba zabezpieczyć przed zanieczyszczeniem. Nową uszczelkę należy umieścić zgodnie z oznaczeniem, bez smarowania przypadkowym środkiem. Po montażu ciśnienie należy zwiększać stopniowo i sprawdzić zachowanie odbiornika. Pierwszy test powinien odbywać się w trybie ręcznym lub serwisowym, z ograniczoną prędkością i bez obecności osób w strefie ruchu.

Projekt powinien zapewniać dostęp zarówno do złączek, jak i do wtyczki. Przewód elektryczny nie może być narażony na naprężenia wywołane przez przewody pneumatyczne ani przebiegać bezpośrednio przy ostrych krawędziach. W przypadku zaworów z dwiema cewkami należy jednoznacznie przypisać sygnały 12 i 14 do odpowiednich kierunków ruchu. Po zamianie przewodów elektrycznych maszyna może wykonywać ruch przeciwny do oczekiwanego, mimo że część pneumatyczna jest podłączona poprawnie. W zaworach piezoelektrycznych połączenie może przenosić wysokie napięcie przy małym prądzie. Należy stosować dedykowane moduły i przestrzegać wymagań dotyczących uziemienia, rozładowania elementu piezo i zabezpieczenia elastycznych przewodników. W systemach terminalowych ISO 15407-2 lub ISO 5599-2 elektryczne połączenie jest częścią struktury wyspy. W takim przypadku płyta musi odpowiadać liczbie cewek i adresów sterujących.

Złączka musi mieć właściwy gwint, materiał, średnicę przewodu i dopuszczalne ciśnienie. Należy odróżniać gwinty metryczne M5 od gwintów rurowych G i NPT. Wkręcenie niezgodnego gwintu może uszkodzić płytę, nawet jeżeli początkowo wydaje się możliwe. Średnica przewodu powinna odpowiadać wymaganemu przepływowi. Zbyt mały przewód na porcie roboczym ograniczy prędkość siłownika, natomiast niepotrzebnie duży zwiększy objętość powietrza i może pogorszyć czas odpowietrzania. Złączka kątowa ułatwia montaż, lecz może mieć mniejszy efektywny przekrój niż prosta. Przy dużych przepływach warto porównać parametry obu wersji. Przewody należy prowadzić bez załamań i bocznego obciążania gwintów płyty. Ciężki przewód lub sztywna rura powinny mieć własne podparcie, aby drgania instalacji nie powodowały luzowania przyłącza.

Najczęstszym błędem jest zamawianie na podstawie skróconej nazwy, np. „VABS”, „MH2” lub „płyta ISO”, bez pełnego kodu i wielkości. Drugim jest założenie, że zgodność mechaniczna oznacza zgodność funkcjonalną. Często pomijane są kanały 12 i 14, przez co zawór przeznaczony do zewnętrznego sterowania nie działa na płycie bez odpowiedniego doprowadzenia pilota. Innym błędem jest zamiana przyłączy 3 i 5 albo zasłonięcie kanału odpowietrzającego. W systemach proporcjonalnych płyta bywa dobierana wyłącznie według ciśnienia, bez sprawdzenia przepływu, objętości i kierunku medium. W systemach laboratoryjnych pomijana jest odporność chemiczna i przestrzeń martwa. Podczas modernizacji zdarza się ponowne używanie uszkodzonych uszczelek, nadmierne dokręcenie śrub, stosowanie niezgodnego gwintu lub wykonywanie własnych otworów w płycie bez znajomości przebiegu kanałów.

Procedurę należy rozpocząć od identyfikacji zaworu: pełnego oznaczenia, numeru katalogowego, funkcji, wielkości nominalnej i rodzaju sterowania. Następnie określa się architekturę: płyta indywidualna, kolektor wielostanowiskowy, system ISO, płyta NAMUR, blok kasetowy albo specjalny element fluidyczzny. Kolejnym etapem jest analiza medium, ciśnienia, temperatury, przepływu, wymagań czystości i odporności chemicznej. Trzeba sprawdzić materiały płyty, uszczelek, złączek i zaworu. Następnie weryfikuje się porty: zasilanie, wyjścia robocze, wyloty, kanały 12 i 14, zewnętrzny pilot, dodatkowe zasilanie i strefy ciśnienia. W terminalu trzeba dodatkowo potwierdzić liczbę stanowisk, cewek i adresów elektrycznych. Przed zamówieniem należy porównać rysunek wymiarowy i model CAD, sprawdzić miejsce na przewody oraz elementy serwisowe. Po montażu wykonuje się kontrolowany test szczelności, przepływu i prawidłowego kierunku ruchu. W przypadku VYKA, VSNC, VPCB, VPWS, VEMP, VEAE, MH, CPE, Tiger 2000, CDVI, VOFC/VOFD oraz systemów ISO wspólna zasada jest jedna: płytę dobiera się do pełnej konfiguracji zaworu, a nie wyłącznie do nazwy jego rodziny.