Системы управления движением, потребляющие меньше энергии и способные работать от возобновляемых ресурсов, играют ключевую роль в создании энергоэффективного оборудования и являются частью устойчивой корпоративной стратегии.

Цифровая трансформация

Сегодняшние производители взаимодействуют с цифровой автоматизацией и подробными пользовательскими интерфейсами в своей повседневной жизни и ожидают тех же цифровых возможностей от промышленных систем. По мере того, как компании цифровизуют свои операции, они видят реальные, надежные преимущества.

Встроенные датчики в устройствах непрерывно отслеживают температуру, положение, нагрузку и износ в режиме реального времени. Мониторинг, автоматическая настройка и диагностика, а также собранные данные о процессе, представленные на панелях управления, дают операторам информацию, необходимую для принятия уверенных и обоснованных решений. Подключенные системы управления движением позволяют операторам анализировать производительность производства, энергопотребление и надежность.

Доступ к этим данным через информационные панели позволяет производителям лучше контролировать и постоянно совершенствовать свою деятельность и, в конечном итоге, свое производство.

Конкуренция на рынке

Из-за нехватки рабочей силы и проблем с цепочками поставок компаниям никогда не было так сложно сохранять конкурентоспособность. Кроме того, цифровая трансформация промышленного производства и передовые технологии, которые ее стимулируют, позволили компаниям, инвестирующим в них, значительно оптимизировать свою деятельность.

Сейчас как никогда важно оставаться гибкими, реагируя на меняющиеся потребности рынка и надежно удовлетворяя спрос клиентов, чтобы оставаться на переднем крае рынка. Производители должны минимизировать время простоя машин и максимизировать производство, а внедрение решений гибридной автоматизации с подключением может помочь повысить надежность машин и время безотказной работы.

Чтобы оптимизировать использование энергии, улучшить операции и оставаться впереди в своих отраслях, компании ищут полный пакет управления движением. Ведущие поставщики технологий понимают это и разработали ряд передовых интегрированных решений, которые объединяют сервоприводы, двигатели и электроприводы, а также пневматику.

У производителей оригинального оборудования есть прекрасная возможность интегрировать гибридные системы автоматизации в конструкции машин, которые лучше соответствуют основным потребностям и проблемам их клиентов и отвечают им.

Автоматизация и современное машиностроение

Один из способов, с помощью которого компании преодолевают трудности и увеличивают производство, — это интеграция более мелких и сложных машин в свои производственные линии. Меньшие размеры позволяют разместить больше машин в том же производственном пространстве, а передовая технология управления движением может сделать возможным автоматизацию более точных задач от сборки до окончательной проверки продукции.

Производители также ищут технологию управления движением с: большей точностью для предотвращения отходов; более короткими циклами для увеличения производительности; и большей гибкостью позиционирования, чтобы позволить операторам менять программы машины одним нажатием кнопки. Использование машин с этими функциями может привести к более высокой производительности за меньшее время, улучшить устойчивость и снизить затраты.

Как выбрать пневматическое, электрическое или гибридное управление движением

Существует множество предложений по управлению движением, и выбор среди них может оказаться запутанным. Когда OEM-производители используют электрическое, когда пневматическое, а когда и то, и другое?

При выборе решений по управлению движением следует учитывать множество факторов и проблем:

1. Соответствуют ли они требованиям производительности, гибкости и точности приложения?
2. Каковы первоначальные эксплуатационные расходы и расходы на дальнейшее техническое обслуживание?
3. Как они влияют на энергоэффективность машины?
4. Как устройства управления движением будут интегрироваться с другими устройствами?
5. Могут ли они собирать данные и анализировать состояние устройства?
6. Упростят и ускорят ли они проектирование машины?
7. Какова кривая обучения новым технологиям?

Пневматическое и электрическое управление движением имеют свои преимущества в зависимости от потребностей приложения, и приложение может выиграть от одного или обоих. Для некоторых приложений совершенно ясно, что лучше всего подходит. Для простого механизма для сталкивания коробок с конвейера пневматический цилиндр имеет наибольший смысл. Однако, если эти коробки должны быть отсортированы по разным линиям или позициям на конвейере, требуется электрический привод с несколькими позициями.

В более сложных приложениях выбор может быть неясным. Это один из признаков того, что приложения могут получить наибольшую выгоду от использования обоих. Электромеханические цилиндры могут использовать сжатый воздух через пневматический соединитель для герметизации воздуха при заполнении приложений. В сборочных системах электрическая линейная многоосевая система может использовать пневматический захват. А электрическая линейная ось, работающая в вертикальном направлении, может использовать пневматический цилиндр для компенсации веса.

Кросс-технологическая автоматизация позволяет OEM-производителям использовать взаимодополняющие преимущества пневматической и электрической технологии управления движением в одном приложении и передавать эти преимущества своим клиентам.

Давайте рассмотрим сильные стороны каждой технологии, чтобы лучше понять, как они могут работать вместе:

Пневматическое управление движением

Пневматическое движение достигается путем использования сжатого газа для физического воздействия на механизм для создания требуемого движения. Пневматические решения, как доказано, обеспечивают надежную работу оборудования, проектирования и установки, и обычно при модернизации пневматической системы требуется менять или заменять меньше компонентов по сравнению с сервосистемой.

Наиболее известным примером пневматического управления движением является цилиндр с внутренним поршнем, который производит линейное движение. Возможно, поэтому пневматику часто считают технологией дискретного движения, подходящей только для полного выдвижения или втягивания механизма.

Однако постоянные инновации, поддерживаемые поставщиками технологий управления движением, расширили возможности. Например, непрерывное вращательное движение может быть достигнуто с помощью четвертьоборотных приводов.

Датчики и регуляторы потока также доступны для мониторинга и оптимизации работы, в то время как контроль перепада давления позволяет оборудованию достигать непрерывного пневматического позиционирования. Используя относительно небольшие электропневматические соленоидные клапаны включения/выключения или модулирующие позиционные клапаны, контролируемое давление применяется против постоянного обратного давления.

Операторы могут управлять положением вручную с помощью кнопок и переключателей или автоматически с помощью программируемого логического контроллера (ПЛК) или контроллера контура.

Электрическое управление движением

Электрические приводы в сочетании с серводвигателями известны своей высокой скоростью, точностью и эффективностью и достигают движения путем преобразования электричества во вращательное или линейное движение. Эти замкнутые системы обычно включают в себя более сложные компоненты, такие как контроллер движения, сервопривод, двигатель и датчик обратной связи, а также методы проектирования, чем пневматические решения движения.

Каждый серводвигатель связан с одним приводом, который следует за командными сигналами, обеспечивающими желаемую функцию, и может обеспечивать точное позиционирование, точные угловые скорости и переменные профили ускорения. Благодаря такому диапазону сервосистемы могут обеспечивать позиционное управление движением для различных приложений, от руки робота до непрерывно вращающихся конвейеров.

Поскольку сервоприводы и контроллеры являются микропроцессорными устройствами, они обладают высоким уровнем встроенной функциональности и могут напрямую предлагать функции локальной и удаленной диагностики и регистрации данных для приборных панелей.

Подключение ПЛК и других контроллеров к системам сервоприводов может помочь OEM-производителям достичь еще более продвинутого управления движением и синхронизации. Специализированные функции включают высокоточное позиционирование с субмикронной повторяемостью, электронный кулачок и электронную передачу и могут принести пользу самым сложным приложениям, таким как механическая обработка, робототехника и производственное оборудование.

Например, упаковочная линия может перейти от механических кулачковых дисков к системе сервопривода с электрическими кулачковыми дисками. В то время как изменение формата с использованием механических дисков является сложным, трудоемким и подверженным ошибкам, переоборудование машины с использованием электрических кулачковых дисков происходит одним нажатием кнопки. Это экономит время, повышает точность, минимизирует отходы и снижает затраты.

Гибридное управление движением

Электропневматическая гибридная система автоматизации может помочь производителям применять соответствующие технологии для каждой конкретной функции. Когда устойчивость, гибкость позиционирования, точность, стабильность, бесшумная работа, подключение и мониторинг имеют наибольшее значение, электрическое движение имеет большие преимущества. Когда приложения имеют ограничения по пространству, требуют надежной работы или требуют быстрого проектирования, установки и ввода в эксплуатацию, пневматическое управление движением является лучшим выбором.

Производственные линии большинства производственных предприятий включают в себя различные типы оборудования OEM, при этом продукция перемещается между машинами по транспортным и накопительным конвейерам. Эти линии предлагают множество возможностей для интеграции как пневматического, так и электрического линейного движения.

Например, типичная линия по производству упаковки для напитков включает в себя следующие функции: формование бутылок с раздувом, наполнение и укупорка бутылок, транспортировка и накопление, этикетирование бутылок, проверка наполнения и этикетирования, упаковка бутылок в коробки, паллетирование и упаковка коробок в термоусадочную пленку. Формование с раздувом, складывание коробок и нанесение клея — все это выигрывает от пневматического движения, в то время как транспортировка и позиционирование бутылок в оборудовании для наполнения и этикетирования выигрывает от серводвижения.

Простые транспортные конвейеры и системы паллетирования выигрывают от обеих форм движения: конвейеры могут приводиться в движение электродвигателями, а остановы и ворота продукта могут работать с помощью пневматического привода. Обработка коробок с насыпью может осуществляться с помощью пневматики, в то время как интерполяция и точная регулировка положения могут контролироваться с помощью сервопривода.

Преимущества гибридных систем автоматизации

Ведущие поставщики технологий управления движением теперь предлагают интегрированные пакеты полного решения, которые включают электрическое, пневматическое или гибридное управление движением. Эти комплексные решения включают интеллектуальные устройства на уровне поля, управление движением, управление машинами и аналитику.

Пневматические варианты включают пневматический цилиндр, систему клапанов, контроллер, аналитику и панель управления через шлюз, а электрические включают электрический линейный привод, серводвигатель и привод, контроллер и панель управления через шлюз. Хотя обе технологии предлагают панели управления, данные доступны непосредственно с сервопривода, а пневматические системы требуют добавления датчиков.

Полные, интегрированные решения, подобные этому, имеют множество преимуществ как для OEM-производителей, так и для их клиентов. Поскольку они уже спроектированы и собраны, гибридные системы автоматизации могут оптимизировать закупки, разработку и ввод в эксплуатацию. В противном случае OEM-производителям придется закупать компоненты отдельно, подбирать и проектировать их самостоятельно. Это не только занимает больше времени и усложняет цепочку поставок, но и может привести к проблемам с размерами.

Гибридные системы автоматизации также предлагают гибкость, которая позволяет OEM-производителям проектировать машины, которые могут производить ряд типов продукции, минимизировать время переналадки и соответствовать меняющимся требованиям с течением времени. Поскольку многие компании сталкиваются с постоянным давлением, связанным с увеличением производительности при одновременном снижении эксплуатационных расходов, это может сократить производственные циклы, повысить коэффициент использования машин и продлить срок службы оборудования.

Благодаря электронной перенастройке управления движением операторы могут менять профили движения на лету, а некоторые системы предлагают перспективную конструкцию и оснащены функциями, которые могут быть реализованы сейчас или в будущих поколениях машин. Чтобы предложить клиентам наивысший уровень гибкости, ищите системы с чрезвычайно универсальными электрическими приводами, которые охватывают широкий спектр требований к применению.

Помимо сохранения конкурентоспособности, гибридные системы автоматизации могут улучшить устойчивость производителя. Эти системы могут обеспечить более высокую эффективность машины и сократить отходы, что в свою очередь снижает потребление ресурсов и затраты. Энергоэффективность может позволить лучше достичь целей устойчивости, в то время как экономия затрат может снизить общую стоимость владения. Для большей повторяемости и однородности важно искать систему с электрическим линейным движением, которая обеспечивает наивысший уровень надежности и точности.

Большая гибкость, эффективность и производительность

OEM-производители могут определить, принесет ли гибридная система автоматизации пользу приложению, оценив ключевые факторы применения, включая:

1. потребление энергии,
2. эксплуатационные расходы,
3. позиционная гибкость,
4. точность,
5. вибрация и шум,
6. Капитальные затраты,
7. связь,
8. размер,
9. установка и
10. время ввода в эксплуатацию и долговечность.

Чтобы выбрать наиболее подходящие решения, которые достигают желаемых результатов, важно работать с экспертным партнером по управлению движением и цифровой трансформации с полным портфелем технологий и вариантов размеров. Такой партнер может помочь OEM-производителям вводить решения в эксплуатацию и предлагать долгосрочную поддержку.

С гибридными системами автоматизации компаниям не нужно выбирать между производительностью, гибкостью, устойчивостью, связностью и стоимостью. Они могут иметь все — точное, мощное линейное движение, гибкость для удовлетворения меняющихся производственных требований, данные и идеи для максимизации производства, оптимизированное потребление энергии и более низкую общую стоимость владения.