Inteligentny napęd w erze Przemysłu 4.0
W związku z szybkim rozwojem zastosowań Przemysłu 4.0 konstruktorzy maszyn znajdują się pod presją konieczności zatrudniania mniejszej liczby pracowników, aby zapewnić krótszy czas opracowywania zaawansowanych maszyn. Rośnie potrzeba dostarczania informacji niezbędnych do podejmowania decyzji operacyjnych za pomocą danych w czasie rzeczywistym. Słowo kluczowe kojarzone z Przemysłem 4.0 to łączność (połączenia między wszystkimi uczestnikami procesu produkcyjnego), nawet w fabrykach, które jeszcze nie zastosowały Przemysłu 4.0. Ważne jest, aby komponenty lub systemy były co najmniej zgodne z wymaganiami Przemysłu 4.0 oraz aby mogły łączyć się i komunikować z sieciami wewnętrznymi i zewnętrznymi.
Chociaż jest to łatwe do wdrożenia przy użyciu nowych komponentów, nierealistyczna jest wymiana wszystkich istniejących systemów w celu zapewnienia kompatybilności. Doprowadziło to do opracowania różnorodnych urządzeń zapewniających przynajmniej podstawowe połączenie z systemem Industrial 4.0 bez wpływu na logikę automatyki. Rozwój napędu umożliwia producentom konfigurowanie różnych funkcji za pomocą wbudowanej technologii, która eliminuje potrzebę stosowania zewnętrznych sterowników PLC, odzwierciedlając zmiany wprowadzone w napędach poprzedniej generacji, które oferują ograniczoną funkcjonalność.
Nie jest wymagany zewnętrzny sterownik PLC
Nowoczesne układy napędowe są wystarczająco inteligentne, aby realizować kontrolę przemieszczenia pozycyjnego i prędkości. Implementacja tych funkcji jest tak prosta, jak przeglądanie wiadomości e-mail na telefonie komórkowym. Kolejnym oczekiwaniem, jakie niesie ze sobą Przemysł 4.0, jest to, że system napędowy może rejestrować dane na temat funkcjonalności i wydajności maszyny, a następnie konfigurować dane i prezentować je światu zewnętrznemu.
Zaawansowani producenci napędów mogą konfigurować różnorodne funkcje dzięki wbudowanej technologii, która eliminuje potrzebę stosowania zewnętrznych programowalnych sterowników logicznych (PLC). Na przykład najnowsze serwonapędy obejmują system operacyjny programowalnego sterownika Międzynarodowej Komisji Elektrotechnicznej (IEC) 61131-3. Odzwierciedla to zmiany wprowadzone w poprzedniej generacji sterowników, które zapewniały ograniczoną funkcjonalność.
Pełne zrozumienie implikacji tych udoskonaleń w napędach zajmuje trochę czasu, ale dzisiejsze inteligentne dyski są w stanie sprostać wyzwaniom związanym ze sterowaniem w czasie rzeczywistym, co jest głównym aspektem Przemysłu 4.0. Sterownik PLC zostaje usunięty, a bezpośredni dostęp do napędu eliminuje odstępy czasowe i optymalizuje czas cyklu oraz spójność produktu.
Zachowaj synchronizację
Nawet jeśli układ napędowy zawiera określone narzędzie lub blok funkcyjny do rozwiązywania problemów, nadal stoi przed wyzwaniem synchronizacji wielu ruchów na jednej maszynie. W przypadku, gdy zastosowany system magistrali nie jest pewny, rozwiązaniem, które można zastosować, jest umożliwienie komunikacji napędów bez konieczności powrotu do centralnego systemu sterowania. W tym przypadku deterministyczny system magistrali, taki jak SERCOS III, jest samowystarczalny. System deterministyczny nie jest warunkiem koniecznym zastosowania Przemysłu 4.0. Napęd może przechowywać dane w czasie rzeczywistym i wysyłać je do systemu nadrzędnego w sposób niedeterministyczny.
Teraz, gdy w napędzie dostępnych jest wiele zaawansowanych narzędzi, ważny jest wybór odpowiedniego narzędzia. Celem powinno być umożliwienie programistom konstruktorów maszyn bez specjalnego doświadczenia dostępu do tych funkcji i korzystania z nich. Zaleca się stosowanie przetestowanych bloków funkcyjnych PLC, które można stosować ze sterownikami PLC zgodnymi ze standardem IEC 61131-3, a nawet można je łączyć z programowaniem w logice drabinkowej.
Obecnie dostępnych jest wiele różnych bloków funkcyjnych, które można wybrać dla każdej aplikacji. Ich możliwości obejmują zbieranie informacji o lokalizacji na przenośniku taśmowym, sterowanie maszyną nawijającą, kontrolę rejestracji w pętli zamkniętej, a nawet tworzenie kompletnych trajektorii ruchu dla przecinarek poprzecznych i zgrzewarek poprzecznych.
Utwórz interfejs HMI
Interfejs człowiek-maszyna (HMI) to kolejny kluczowy element Przemysłu 4.0. W przeszłości tworzenie interfejsów dla maszyn i operatorów wymagało interwencji centralnego sterownika PLC i systemu magistrali w celu wysyłania krytycznych informacji i zmiennych dotyczących konfiguracji maszyny do przetwornicy. Informacje diagnostyczne i informacje o stanie maszyny są ponownie importowane do sterownika PLC przed wyświetleniem na HMI.
Chociaż nowoczesne systemy magistrali mogą to zrobić, może to wymagać wielu prac programistycznych i może być niepotrzebne, gdy układ napędowy zawiera wszystkie wymagane informacje. Aby rozwiązać ten problem, wiele systemów napędowych zawiera wszystkie narzędzia potrzebne do stworzenia interfejsu HMI. W niektórych przypadkach centralny sterownik PLC może nie być potrzebny, ponieważ napęd może korzystać z pełnego zakresu wejść i wyjść, które wcześniej były podłączone do sterownika PLC.
Kluczowym czynnikiem, który należy kontrolować, jest czas wymagany do skonfigurowania i debugowania maszyny. Inteligentne napędy oferują teraz szereg narzędzi, które skracają czas uruchamiania poprzez zoptymalizowany ruch osi i synchronizację procesów.
Te narzędzia szybkiego startu zaprojektowano tak, aby umożliwiały przemieszczanie napędu na wczesnych etapach uruchamiania maszyny, nawet jeśli oprogramowanie sterujące maszyną nie zostało jeszcze zainstalowane w systemie. Efektem jest szybki i łatwy test wydajności mechanicznej maszyny przy użyciu jedynie podstawowych narzędzi informatycznych, takich jak telefony komórkowe czy tablety.
Pomaga utrzymać
Inteligentne systemy napędowe mogą uczestniczyć w strategiach proaktywnej konserwacji, ponieważ są dostarczane z pełnym zestawem kluczowych narzędzi, które mogą wykonywać krytyczne funkcje konserwacji predykcyjnej, minimalizując dodatkowy wysiłek w zakresie programowania. Oprogramowanie to można ustawić tak, aby stale monitorowało w czasie rzeczywistym stan wydajności maszyny i stan procesu. Obejmuje to analizę kształtu fali poprzez analizę zmian temperatury, a także sprawdzenie luzów, zwiększonego tarcia lub przeciążenia procesu.
Jeśli wystąpi błąd, generowany jest kod i wysyłany do HMI. Jeśli wykryjesz krytyczny problem wymagający zatrzymania pracy maszyny, możesz podjąć decyzje w obrębie napędu, aby zminimalizować ryzyko utraty produkcji i uszkodzenia maszyny.
Przemysł 4.0 zapewnia zwiększoną moc obliczeniową i ulepszoną funkcjonalność inteligentnych dysków. Daje to firmom produkcyjnym więcej możliwości optymalizacji programowania, produkcji i konserwacji. Ponieważ w wielu przypadkach wymagania dotyczące sterownika PLC są zmniejszone lub nawet nie są już potrzebne, bardziej zaawansowane maszyny można stworzyć w krótszym czasie.
