Technologie ruchowe obniżają koszty automatyzacji.

Technologie ruchowe obniżają koszty automatyzacji.

Napędy i sterowanie ruchem należą do kluczowych technologii, które pomogą osiągnąć nadrzędny cel, jakim jest uczynienie produkcji bardziej elastyczną, niezawodną i wydajną niż obecnie.

Jak będą się rozwijać te technologie w ciągu najbliższych pięciu lat? Prawda jest taka, że nikt nie wie.

Jednak niektóre z najnowszych produktów wprowadzanych przez dostawców automatyki wskazują na tendencję w kierunku mniejszych, inteligentniejszych produktów, które są bardziej intuicyjne w obsłudze.

Świat stoi w obliczu utrzymującego się niedoboru siły roboczej, opartego na nieuchronności danych demograficznych, tak samo jak prognozy wzrostu gospodarczego, mówi John Kowal, dyrektor ds.

rozwoju biznesu w B&R Industrial Automation.

Jednak modele biznesowe wymagają towarów, które są dostosowane do indywidualnych potrzeb konsumenta, co zazwyczaj wymaga dużego nakładu pracy.

To masowe dostosowywanie, aż do wielkości partii, jest sferą maszyny adaptacyjnej, która opiera się na niezależnie kontrolowanym, zsynchronizowanym ruchu każdego produktu lub zestawu na linii produkcyjnej.

Pojawienie się ciaśniejszych, bardziej precyzyjnych uzwojeń silników, kurczenie się elektroniki i półprzewodników mocy oraz modułowe oprogramowanie, które eliminuje pracę i frustrację z integracji, wszystko to wspiera rozwój serwomechanizmów, dzięki którym automatyzacja większej ilości procesów produkcyjnych jest tańsza, jak twierdzi Kowal.

Musimy zacząć myśleć o urządzeniach ruchu jako o urządzeniach mechatronicznych, łączących urządzenia mechaniczne, elektryczne, elektroniczne i programowe w gotowe moduły, mówi.

Na przykład, nasza technologia mapowania [aplikacji modułowej] zapewnia znacznie uproszczoną konfigurację osi ruchu jako modułów oprogramowania, z pojedynczym komponentem programowym zastępującym aż 20 bloków funkcyjnych na oś.

Zobaczymy też więcej małych serwonapędów, dzięki którym automatyzacja funkcji o niższej mocy będzie opłacalna, takich jak regulacja ustawień i przełączeń, które wcześniej były wykonywane przez twarde koła, steppery lub siłowniki powietrzne.

Wyrazem trendu w kierunku mniejszych serwonapędów jest niedawne rozszerzenie przez B&R rodziny kompaktowych, wysoce dynamicznych silników synchronicznych o ulepszonej konstrukcji termicznej.

Seria 8LS charakteryzuje się wysokim współczynnikiem przeciążenia momentu obrotowego dla takich zastosowań, jak przetwarzanie tworzyw sztucznych, prasy drukarskie i pompy serwo.

Silniki mogą być łączone z dowolną opcją przekładni B&R i dostarczane jako wstępnie zmontowane kombinacje silnika z przekładnią.

Inne kompaktowe oferty w portfolio B&R obejmują serię 8WS, zaprojektowaną do zastosowań wymagających wysoce precyzyjnej synchronizacji i dokładnego pozycjonowania na ograniczonej przestrzeni oraz serwonapędy Acopos P3 firmy B&R, które zapewniają szybkość zamykania serwopętli tak szybko, jak 50 μs.

Seria P3 wykorzystuje również sinusoidalny kształt fali w celu optymalizacji wydajności, efektywności energetycznej i zdrowia silnika.

Dzięki bezenkoderowemu wykrywaniu pozycji zmniejsza się ilość komponentów.

Rozmiar napędu jednoosiowego, moduły P3 mogą obsługiwać trzy serwomotory.

Posiadają one zaawansowane możliwości oprogramowania, takie jak moduły konfiguracyjne ułatwiające konfigurację i automatyczną kompensację anomalii mechanicznych.

Napędy w zainstalowanym systemie można wymieniać bez konieczności resetowania oprogramowania układowego.

Tendencja w kierunku mniejszych serwomechanizmów ma inne zalety.

Piętnaście lat temu, przeciętny pakowacz servo mógł mieć cztery osie servo.

Dodaj więcej, a maszyna stanie się nieopłacalna.

Dziś, ponieważ wciąż zmniejszamy rozmiar i koszt serwonapędów i dodajemy nowe możliwości, maszyna pakująca kartony może mieć 16-20 osi, umożliwiając sterowanie funkcjami takimi jak chwytaki klap, wyrównywanie, kompresja i zmiany formatu, oprócz funkcji takich jak zestawianie produktów, montaż kartonów, indeksowanie i ładowanie, mówi Kowal.

Im więcej osi ruchu można sobie pozwolić na umieszczenie maszyny, tym bardziej zautomatyzowany może stać się proces, co pozwala producentom OEM na różnicowanie stosunku kosztów do osiągów ich maszyn.

System transportowy SuperTrak firmy B&R sygnalizuje kolejny trend w zakresie urządzeń ruchu.

Synchronizuje urządzenia takie jak roboty i moduły montażowe wokół wózków torowych.

System SuperTrak niezależnie wysyła każdy wahadłowiec przez wymagane stacje robocze, a wszystko to z jednego sterownika.

Producenci OEM będący osobami trzecimi łączą już technologię torową z własnymi siłownikami w celu dostarczenia kompletnych rozwiązań systemowych, dodaje Kowal.

System szyn został zaprojektowany tak, aby przyspieszyć realizację scenariuszy wsadowych z adaptacyjnymi maszynami, które płynnie wiążą tę zdolność produkcyjną z handlem.

W nadchodzących latach OPC UA TSN [time-sensitive networking] zastąpi różne smaki przemysłowego Ethernetu, umożliwiając interoperacyjność urządzeń ruchu firm trzecich, przewiduje Kowal.

Zapewni to również ciągłość od systemu sterowania maszyną opartego na ruchu aż do chmury, umożliwiając serwopowtarzalne sprzężenie zwrotne, które będzie działać jako dane urządzenia krawędziowego.

Kowal wierzy, że maszyny adaptacyjne staną się w końcu maszynami autonomicznymi z dodatkiem oprogramowania do dynamicznego planowania produkcji, które oblicza dostępne surowce i moce produkcyjne w oparciu o zamówienia i daty wysyłki, zmieniając sposób działania fabryk przez producentów i wspierając rozwój regionalnych fabryk wieloproduktowych w ciągu tego samego dnia lub następnego dnia dostawy naziemnej.

Najnowszy cyfrowy serwonapęd B&R wykorzystuje sinusoidalny kształt fali w celu optymalizacji wydajności, efektywności energetycznej i zdrowia silnika.

Może obsłużyć do trzech serwomotorów.

Pakowanie mocy w mniejszą ilość miejsca
Zapotrzebowanie klientów na maszyny o mniejszych śladach i diagnostyce na wyższym poziomie ma wpływ na to, w jaki sposób producenci OEM budują nowe urządzenia.

W odpowiedzi konstruktorzy maszyn wybierają serwonapędy jako tańszą alternatywę dla utrzymania podstawowych wymagań w zakresie mocy dla prędkości i momentu obrotowego w sterowaniu ruchem.

Beckhoff Automation planuje wprowadzić na początku 2019 r.

rozproszony system serwonapędów AMP8000, aby pomóc producentom OEM w osiągnięciu tego celu.

Postrzegamy to jako ważny czynnik umożliwiający realizację modułowych koncepcji maszyn, wyjaśnia Matt Prellwitz, specjalista ds.

produktów w firmie.

Integrując serwonapęd bezpośrednio w serwomotorze, który jest wyposażony w jednoprzewodową automatykę EtherCAT P, nowy system zapewnia ultra-kompaktową konstrukcję, jednocześnie znacznie zmniejszając rozmiar szaf sterowniczych lub nawet całkowicie je eliminując.

Takie podejście zwiększa wydajność, elastyczność i moc, a jednocześnie, jak twierdzi Prellwitz, jest w stanie dostarczyć klientom ekonomiczne rozwiązania.

Te ultrakompaktowe serwomotory ze zintegrowanymi napędami mogą szybko zmniejszyć powierzchnię zajmowaną przez maszynę.

Jednoprzewodowa technologia automatyzacji EtherCAT redukuje koszty instalacji i materiałów, zapewniając jednocześnie zasilanie na poziomie przemysłowym i dane EtherCAT za pomocą jednego kabla.

Nowy rozproszony system serwonapędów firmy Beckhoff jest kaskadowy, a pojedynczy moduł dystrybucyjny o stopniu ochrony IP65 może podłączyć do kabla EtherCAT P maksymalnie pięć rozproszonych serwomotorów.

Oznacza to, że nawet złożone układy ruchowe mogą korzystać z bardzo prostej topologii i redukcji przestrzeni w szafie.

Dopasowana seria serwomotorów jest tylko 76 mm dłuższa, dzięki czemu mogą być stosowane w nowych lub istniejących maszynach z niewielkimi lub zerowymi zmianami w konstrukcjach mechanicznych.

Oprócz funkcji kosztowych i przestrzennych, nowy system upraszcza sterowanie ruchem dla użytkowników końcowych, mówi Prellwitz.

Wstępnie zmontowane kable minimalizują błędy w okablowaniu, upraszczają uruchomienie i zmniejszają liczbę kabli potrzebnych do komunikacji sterowania i zasilania.

Seria posiada funkcję bezpiecznego wyłączenia momentu obrotowego (STO), bezpiecznego zatrzymania 1 (SS1) oraz inne funkcje bezpieczeństwa zintegrowane z kablem poprzez funkcję Fail Safe over EtherCAT (FSoE).

Bardziej intuicyjna automatyzacja i konserwacja to cecha nowej rodziny przemienników PowerFlex 755T firmy Rockwell Automation.

Wynagrodzenie dla pracowników o mniejszych umiejętnościach
Po dziesięcioleciach redukcji zatrudnienia i przechodzenia na emeryturę Baby Boomers, producenci pozostają z mniejszą, młodszą i mniej doświadczoną siłą roboczą, aby utrzymać linie produkcyjne wytwarzające dobra.

Dostawcy automatyki ciężko pracują, aby zrekompensować to za pomocą urządzeń takich jak samokonfigurujące się napędy z wbudowaną diagnostyką systemu i prostszymi interfejsami użytkownika.

Dyski te często mają ten sam wygląd i odczucia i są zgodne z otwartym programowaniem i standardami sieciowymi.

Nowa oferta przemienników PowerFlex 755T firmy Rockwell Automation znacznie rozszerza istniejącą ofertę przemienników niskiego napięcia i rozwiązuje problem luki w umiejętnościach pracowników dzięki bardziej intuicyjnej automatyzacji.

Obniża również całkowity koszt posiadania (TCO) dzięki funkcjom oszczędzania energii, takim jak sterowanie silnikiem z magnesami stałymi, tryb ekonomizera i obsługa parametrów energetycznych.

W miarę poszerzania i rozwijania tego portfolio niskoharmonijnych, regenerujących i aktywnych rozwiązań napędów czołowych, zapewniliśmy, że korzyści płynące ze skali wszystkich potrzeb w zakresie mocy, napięcia i sterowania silnikiem, mówi Mike Bayer, globalny menedżer biznesowy ds.

napędów architektonicznych w Rockwell Automation.

Obejmuje to dalszy rozwój naszej technologii Motor-agnostic TotalForce, która łączy w sobie wysokowydajne sterowanie silnikiem, zaawansowane możliwości samokontroli i nowoczesną platformę cyfrową, aby dostarczać szybsze, bardziej precyzyjne i reagujące napędy AC.

Adaptacyjna funkcja sterowania napędu zmniejsza wiedzę specjalistyczną wymaganą do uruchomienia i dostrajania napędu poprzez automatyczne udoskonalanie zysków i filtrów w celu uzyskania optymalnej wydajności napędu.

Dodatkowo, w miarę jak maszyna lub proces przebiega przez cały okres eksploatacji, sterowanie adaptacyjne automatycznie dostosowuje się do zmieniających się obciążeń i rezonansu mechanicznego, ułatwiając operatorom i personelowi zajmującemu się konserwacją utrzymanie optymalnej wydajności systemu.

Napęd jest w stanie dokładniej zdefiniować swój stan zdrowia poprzez ciągłą samoanalizę krytycznych komponentów (takich jak IGBT, kondensatory i wentylatory), monitorowanie zaawansowanych algorytmów oraz uwzględnianie wielu aspektów operacyjnych, w tym temperatury, prądu, napięcia, prędkości rampy i cyklu pracy.

Pozwala to dokładniej przewidzieć, kiedy komponenty muszą być serwisowane.

Te nowe możliwości oznaczają większą elastyczność aplikacji dzięki standardowym ocenom i konfigurowalnym opcjom.

Poprawie ulega również wykorzystanie zasobów dzięki konserwacji zapobiegawczej i automatycznej konfiguracji urządzeń, co minimalizuje nieplanowany przestój, mówi Bayer.

Adaptacyjne sterowanie skraca czas rozruchu, poprawia wydajność i eliminuje potrzebę dostrajania osi.

W rezultacie otrzymujemy zwiększoną produktywność maszyny, obniżone koszty, uproszczoną integrację systemu sterowania i zintegrowane rozwiązania bezpieczeństwa, które maksymalizują czas sprawności.

Bardziej intuicyjna automatyzacja jest również celem nowego Simatic ET 200SP Open Controller CPU firmy Siemens, kompaktowego systemu sterowania, który łączy funkcjonalność kontrolera z platformą opartą na komputerze PC.

CPU integruje funkcje ruchu dla obsługi osi sterowanych prędkością i pozycjonowania oraz obsługuje zewnętrzne enkodery i rozszerzone funkcje pracy synchronicznej, w tym camming i kinematykę.

Sterownik nadaje się do stosowania w maszynach specjalnych i seryjnych oraz może zarządzać instalacjami w konfiguracji rozproszonej.

Ta pojedyncza platforma bezproblemowo łączy i łączy ze sobą sterowniki PLC [sterowniki programowalne logiczne], sterowniki ruchu, sterowniki bezpieczeństwa, panele operatorskie (HMI) oraz silniki i napędy, wyjaśnia Craig Nelson, starszy kierownik ds.

marketingu produktów w firmie Siemens.

Większość aplikacji można teraz wypełnić tym jednym rozwiązaniem, a Siemens planuje rozbudowę tej platformy, aby sprostać rosnącym potrzebom.

Samokonfigurujące się napędy automatycznie odczytują informacje elektroniczne przechowywane w silniku poprzez komunikację szeregową enkodera, eliminując większość parametryzacji.

Zawiera on również moc silnika, sterowanie hamulcem i enkoder w jednym kablu, a nie jak zwykle w trzech.

System rozproszonego serwonapędu AMP8000 firmy Beckhoff Automation jest zintegrowany bezpośrednio z serwomotorem i wykorzystuje technologię automatyki jednoprzewodowej EtherCAT P.

Producenci sprzętu oryginalnego pracujący na rzecz uproszczenia pracy
Celem uproszczenia pracy jest napędzanie najbardziej użytecznych innowacji technologicznych, dlatego konstruktorzy maszyn objęli prowadzenie w wymagających, inteligentniejszych i bardziej intuicyjnych technologiach napędowych.

Producenci maszyn chcą rozwiązań, które mogą uprościć złożone technologie dzięki modułowym koncepcjom sterowania ruchem i znormalizowanym jednostkom funkcjonalnym, wyjaśnia Daniel Repp, kierownik ds.

rozwoju biznesu w zakresie rozwiązań automatyki w firmie Lenze Americas.

Rozwiązania te muszą obejmować cały system automatyki, od wału po sterowanie ruchem, wizualizację i łączność w chmurze.

Modularyzowane i standaryzowane napędy już teraz ułatwiają zarządzanie złożoną technologią, podczas gdy serwoprzemienniki z zaawansowanymi funkcjami aktywnie wspierają łączność z nowymi i starszymi maszynami.

Firma Lenze pokazała jeden sposób przełamania barier między automatyzacją opartą na sterowniku i napędzie dzięki wprowadzeniu nowego serwowzmacniacza i950.

Ta platforma oparta na sterowniku umożliwia standaryzowaną komunikację danych oraz przechowywanie danych w chmurze poprzez zastosowanie standardowych protokołów, takich jak OPC UA lub MQTT.

Nowa platforma oferuje elastyczną skalowalność z trzema różnymi trybami pracy.

Może być zaprogramowany, służyć jako napęd uruchamiający pod sterownikiem ruchu CiA 402 lub, przy użyciu oprogramowania aplikacyjnego FAST firmy Lenze, może być wbudowany w i950 w celu łatwej parametryzacji.

Jego kompaktowa konstrukcja może być zintegrowana w szafach 250 mm o mocy do 15 kW, a zakres mocy wynosi 0,55-110 kW.

Chociaż automatyzacja oparta na napędzie z rozproszoną inteligencją i automatyka oparta na sterowniku z scentralizowaną inteligencją w sterowniku PLC to dwa wyraźnie różne podejścia, oba są coraz częściej łączone w wyniku modularyzacji maszyn i systemów.

Sensowne jest kontrolowanie niektórych części systemu produkcyjnego za pomocą scentralizowanej inteligencji, podczas gdy inne moduły maszyn mogą być postrzegane jako systemy cyberfizyczne (CPS) wyposażone we własną rozproszoną inteligencję, wyjaśnia Repp.

Oczywiście pojęcia takie jak intuicyjny i łatwy to również wspólne tematy związane z wdrażaniem zintegrowanych systemów bezpieczeństwa, logiki, czujników, diagnostyki i komunikacji w napędach i produktach sterowania ruchem.

Klienci wymagają, aby ich technologia była intuicyjna jak ich smartfony, a niższy poziom czasu rozruchu skutkuje niższym kosztem TCO, mówi Bryan Sisler, kierownik produktu dla silników i napędów w AutomationDirect.

Trends Sisler dostrzega w silnikach lepsze materiały i technologię łożysk oraz większą integrację, taką jak silniki wielozadaniowe, zintegrowane silniki napędowe/sterownicze oraz silniki z magnesami trwałymi prądu przemiennoprądowego do zastosowań wymagających ściślejszej kontroli i oszczędności energii.

Kiedy postęp technologiczny jest dokonywany w sposób, który jest łatwy do zrozumienia, dlaczego i w jaki sposób, istnieje naturalna skłonność do szybszej akceptacji, dodaje Sisler.

Oferowanie produktów, które są proste, szybkie (w tym łatwość zakupu, stosowania i użytkowania), niezawodne i konkurencyjne cenowo jest sposobem na zwiększenie akceptacji klienta.