Ar vieno ašies variklių keitimas yra neišvengiamas? Penki daugiagaminės EtherCAT servovariklių plėtros privalumai

Architektūrinė paprastumas: kaip daugiaašiai variklių valdymo įrenginiai sumažina sistemos sudėtingumą

Modulinis plėtojimas be valdymo izoliuotų sistemų

Daugiaašiai servorėliai valdikliai sujungia visą valdymo logiką vienoje vietoje, o ne naudoja atskirus valdiklius kiekvienai ašiai. Tai pakeičia senąsias vienašes sistemas, kurios veikdavo kaip atskiri „salų“ sistemos. Kai įrenginio skirtingos dalys veikia nepriklausomai viena nuo kitos, sudėtingose konfigūracijose kyla problemų. Šiuose valdikliuose viskas bendrina tuos pačius laiko signalus ir judėjimo planus visoms ašims. Rezultatas? Sistema, kuri lengvai gali būti išplečiama be per didelės sudėtingumo. Norite pridėti dar vieną ašį? Tiesiog prijunkite variklį – papildomų valdiklių nereikia. Kai kurie didžiausi automatizacijos sektoriaus gamintojai pastebėjo, kad jų klientai perkonfigūruoja įrenginius 70 procentų greičiau keisdami gamybos linijas. Tai tikrai suprantama, nes viskas veikia kartu, o ne prieštarauja viena kitai.

Mažiau įrenginių, mažiau gedimų taškų, greitesnė įvairių įrenginių variantų diegimo procesas

Kai sujungiame ašis į vieną sistemą, fizinės detalės sumažėja apie 40 % lyginant su atskirų vienašių sistemų konfigūracijomis. Tai natūraliai reiškia, kad tikimybė, jog kažkas sugenda, yra mažesnė. Pastebime apie 60 procentų mažiau laidų ir jungiklių, kurie dėl vibracijų gali pažeisti ar laikui bėgant susidėvėti ir koroduoti. Taip pat visiškai išnyksta viduriniai taškai, kuriuose anksčiau signalai visiškai pradingdavo. Be to, viskas prijungta prie vienos maitinimo sistemos, todėl dažnai pasitaikančios klaidos montuojant laidus išvengiamos. Naudojant bendrą nuolatinės srovės magistralės (DC bus) architektūrą, energija, kuri generuojama lėtinant ašis, gali būti pakartotinai panaudota kaimyniniams varikliams maitinti, todėl maksimalios galios poreikis bet kuriuo duotuoju metu sumažėja. Tokios supaprastintos konstrukcijos leidžia naujas mašinas paleisti ir pradėti naudoti žymiai greičiau. Inžinerijos skyriai gali paimti jau išbandytas daugiaašių sistemų konfigūracijas ir per kelias savaites pritaikyti jas naujiems produktams, o ne laukti mėnesių, kol viskas susiklostys.

EtherCAT našumo privalumai daugiagriačių valdymo pavarų sistemose

Nustatytumas mažesnis nei 100 µs per 32+ ašis naudojant bendrąją magistralės topologiją

EtherCAT bendrojo autobuso architektūra užtikrina atsakymo laikus trumpesnius nei 100 mikrosekundžių sistemoms, valdančioms 32 ar daugiau ašių daugiapakopiuose servovaldikliuose. Tai, kas paskiria EtherCAT nuo tradicinių tinklo konfigūracijų, yra tai, kaip jis apdoroja duomenų paketus, kai tie paketai tikrai juda per sistemą, o ne sustoja kiekviename mazge palei kelią. Naudojant išsklaidytus laikrodžius, viskas išlaikoma sinchronizuota, todėl sistemos drebėjimo (jitter) lygis lieka žemesnis nei viena mikrosekundė. Toks laiko tikslumas leidžia atlikti matavimus iki nanometrų lygio greitai judančioms robotų rankoms ir CNC staklėms, kurios naudojamos šiuolaikinėse gamybos įmonėse. Gamyklos, kuriose gamybos linijos per minutę pagamina daugiau nei tūkstantį vienetų, visiškai priklauso nuo tokio tikslumo. Be to, EtherCAT ryšių kelio struktūra praktiškai pašalina tas nepatogias signalų susidūrimų problemas, kurios būdingos žvaigždės topologijos tinklams. Dėl to ciklo trukmė sumažėja maždaug keturis kartus palyginti su senesnėmis CAN pagrindu veikiančiomis sistemomis, todėl bendras veiksmų vykdymas tampa žymiai greitesnis.

Tikrojo sinchronizuoto judėjimo pasiekimas pašalinant pagrindinio-pavaduojamojo įrenginio delsą

Kai kalbama apie daugiagriačius servorėleos valdiklius, EtherCAT technologija visiškai pašalina nepatogius pagrindinio–pavaldinio ryšio delsos laikus. Ši sistema naudoja paskirstytąjį laikrodžių sinchronizavimą, kad viskas būtų tiksliai sinchronizuota nanosekundžių lygyje, o ne laukiamas milisekundžių laukimo laikas. Tai reiškia, kad judėjimo komandos vykdomos vienu metu visuose varikliuose be reikalingo grįžtamojo susitarimo proceso tarp komponentų. Pavyzdžiui, sudėtingas uždavinys, toks kaip apskritoji interpoliacija, šios sistemos gali atlikti su tikslumu iki mikrometro net tuo atveju, kai judėjimo greitis viršija 300 metrų per minutę. Pakuotės linijose, kur produktai turi būti tiksliai išlygiuoti, tokia glaudži koordinacija pašalina tas mažytes laiko skirtumų klaidas, kurios laikui bėgant sukauptos sukelia rimtų pozicionavimo problemų. Inžinieriams, kurie nori nuo pat pirmos dienos viską nustatyti tinkamai, tikroji sinchroninė judėjimo kontrolė yra ne tik įmanoma – ji dabar tapo standartine praktika. O ką tai praktiškai reiškia? Mažesnis mechaninių detalių nusidėvėjimas ir gamybos našumas, kuris lauko tyrimų duomenimis daugumos atvejų padidėja maždaug 25 %.

Vietos, galios ir sąnaudų efektyvumas, užtikrinamas integruotų daugiapakopės ašies servorinių valdiklių

60 % mažesnis šaukštų tūris ir 40 % mažiau jungčių palyginti su atskirais vienplokščiais ašies stovais

Kelių ašių servovaldikliai, integruoti į vieną sistemą, iš tikrųjų gali žymiai sumažinti mašinoms reikalingą vietą, nes visi tie valdymo komponentai supakuojami kartu, o ne išdėstomi atskirai. Palyginus su tradicinėmis vienašėmis sistemomis, matome daug papildomų detalių, tokių kaip pertekliniai korpusai, terminalų blokai ir atskiri maitinimo šaltiniai, kurie užima brangią spintos vietą. Šių elementų pašalinimas sumažina spintos dydį maždaug dviem trečdaliais, kaip parodė lauko bandymai. Taip pat žymiai supaprastėja laidynė, nes reikia mažiau jungčių, todėl technikai montuodami viską praleidžia apie keturiasdešimt procentų mažiau laiko nei naudodami senesnes metodes. Gerėja ir šilumos valdymas, nes mažesniems korpusams reikia mažiau aušinimo galios ir šiluma pasiskirsto lygiau visoje įrangoje. Daugelis gamybos įmonių pranešė apie pastebimą efektyvumo ir patikimumo pagerėjimą po tokio pereinamojo proceso.

Nuolatinės srovės magistralės bendrinimas ir regeneruojamos energijos perpaskirstymas sumažina viršūninius poreikius iki 28 %

Bendrinamos nuolatinės srovės magistralės konfigūracija leidžia protingesnį galios valdymą pramoninėse aplikacijose. Kai varikliai sulėtėja, jie iš tikrųjų sukuria energiją, kuri daugumoje vienašių sistemų prarandama kaip šiluma. Tačiau daugiašių valdiklių atveju ši atkurtą energija grąžinama tiesiogiai į kitas sistemos dalis, kurios tuo metu reikalauja pagreitinimo. Rezultatas? Pagal lauko bandymus energijos taupymas gali sumažinti viršūninę elektros energijos sąnaudą apie 28 procentais, todėl įmonėms nereikia tokio galingų maitinimo šaltinių ir jos sutaupo eksploatacijos išlaidų. Kai kurios sistemos taip pat naudoja prognozavimo programinę įrangą, kad išlygintų apkrovas tarp skirtingų ašių, todėl sistemos veikia efektyviau, nepažeisdamos gebėjimo greitai reaguoti į kintančius reikalavimus.

Pagreitinta gyvavimo ciklo valdymo sistema su protinga daugiašių servovaldiklių programine įranga

Šiuolaikiniai daugiapakopės ašies servorvaldikliai pakeičia įrangos gyvavimo ciklo valdymą integruota programinės įrangos intelektu. Suvedant konfigūravimo, stebėjimo ir techninės priežiūros funkcijas šios sistemos pašalina fragmentuotus darbo eigų procesus ir tuo pačiu stiprina eksploatacinę atsparumą.

Automatinis parametravimas ir vieninga paleidimo paruošta sumažina diegimo laiką 70 %

Automatinio parametravimo funkcija šiuolaikinėse sistemose veikia aptikdama variklio technines charakteristikas ir apkrovos sąlygas pati, o tada nustatydama tiksliausias PID reikšmes ir sukimo momento ribas be rankinio įvedimo. Kai ši funkcija naudojama kartu su naujaisiais vieningais įdiegimo įrankiais, inžinieriai dabar gali sinchronizuoti kelis valdymo ašis iš vieno centro valdymo skydelio, o ne tvarkyti kiekvieną įrenginį atskirai. Realiojo laiko bandymai parodė, kad mašinos konfigūruojamos apie 70 procentų greičiau nei senaisiais metodais, kaip nurodo praeitais metais paskelbta pramonės automatizavimo tyrimų ataskaita. Mažesnis įdiegimo etapų skaičius leidžia gamyklose pradėti gaminti naujas produktų linijas žymiai greičiau po įrangos keitimo. Kai kurios gamyklos praneša, kad jų gamybos linijos paleidžiamos per kelias dienas, o ne per savaites, keičiant skirtingas mašinų konfigūracijas.

Įmontuota analitika ir prognozinis derinimas numatytiems techninėms priežiūros priemonėms

Stebėdami virpesius, temperatūrą ir elektros sroves galime aptikti mechanines problemas arba nesutapimą daug anksčiau, nei jos tampa rimtomis. Protingos sistemos gali iš anksto koreguoti nustatymus, pavyzdžiui, pritaikyti parametrus dėl susidėvėjusių guolių dar prieš jų visišką sugenda, o šie prognozuojantys modeliai sugeba su dideliu tikslumu (apytiksliai 92 % atvejų) numatyti, kada kažkas gali sugesti. Gamyklos personalas gauna įspėjimus, surūšiuotus pagal svarbą, kad galėtų ištaisyti problemas dar prieš sustabdant gamybą. Praėjusiais metais surinkti gamybos duomenys rodo, kad šis požiūris sumažina netikėtus gamybos sustojimus apytiksliai 40 % mažiau. Vietoje to, kad lauktume gedimų, dabar gamyklos planuoja techninę priežiūrą remdamiesi faktinėmis įrangos sąlygomis, o ne tik laikydamiesi kalendorinio grafiko.

Būsimajam naudojimui paruošta našumas: SiC technologija ir pažangios judėjimo galimybės daugiatakčiuose servoriniuose valdikliuose

Naujausieji daugiagalių servorėguliatorių valdikliai dabar naudoja silicio karbido (SiC) puslaidininkius, kurie žymiai padidina efektyvumą. Šie sistemos gali perjungti dažnius apie 10 kartų didesnius nei senesniems, silicio pagrindu sukurtiems valdikliams, tuo pačiu sumažindami energijos švaistymą nuo 40 iki 60 procentų. SiC išskiria tai, kad jis puikiai laiduoja šilumą. Dėl šios savybės gamintojai gali sumažinti šilumos šalinimo radiatorių dydį maždaug 30 % be jokio našumo ar patikimumo praradimo, netgi nepertraukiamai veikiant sunkiose pramoninėse sąlygose. Kartu šie valdikliai įdiegti sudėtingais judėjimo algoritmais, kurie panaikina atskirų judėjimo valdymo įrenginių poreikį. Sudėtingos funkcijos integruotos tiesiog į pačią sistemą, todėl viskas tampa žymiai paprastesnė valdyti ir integruoti į esamas konfigūracijas.

• Tikrojo laiko interpoliacija per 32+ ašis sinchronizuotiems spiraliniams ir apskritiminiams keliams
• Intelektualus kampo profiliavimas su adaptuotą S-formos kreivės pagreitimu
• Padėties valdymas mažesnis nei 100 µs tikslumas aukšto greičio robotikai
• Prognozuojamas svyravimų slopinimas kuris iš anksto neleidžia mechaninio rezonanso

Sušalinant šias technologijas į vieningą architektūrą, naujos kartos valdikliai sumažina komponentų skaičių, tuo pat metu užtikrindami beprecedentų judėjimo tikslumą – pritaikydami pramonės sistemas ateities reikalavimams: greitesniems ciklams, nanometriniam tikslumui ir energiją taupančioms operacijoms – viskas kompaktiškame formate, idealiai tinka mastuojamai automatizacijai.