Системы управления движением, потребляющие меньше энергии и работающие на возобновляемых источниках энергии, являются ключевым элементом энергоэффективного оборудования и частью устойчивой корпоративной стратегии.

Цифровая трансформация

Современные производители ежедневно взаимодействуют с цифровой автоматизацией и детальными пользовательскими интерфейсами и ожидают аналогичных цифровых возможностей от промышленных систем. По мере цифровой трансформации своей деятельности компании видят реальные и ощутимые преимущества.

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

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

Рыночная конкуренция

В условиях нехватки рабочей силы и проблем с цепочками поставок компаниям как никогда сложно поддерживать конкурентное преимущество. Кроме того, цифровая трансформация промышленного производства и передовые технологии, способствующие ее развитию, позволили компаниям, инвестирующим в них, значительно оптимизировать свою деятельность.

Сейчас как никогда важно сохранять гибкость при реагировании на меняющиеся потребности рынка и надежно удовлетворять спрос клиентов, чтобы оставаться на передовой позиции на рынке. Производители должны минимизировать время простоя оборудования и максимизировать производство, а внедрение взаимосвязанных гибридных решений в области автоматизации может помочь повысить надежность и время безотказной работы оборудования.

Для оптимизации энергопотребления, повышения эффективности производства и сохранения лидирующих позиций в отрасли компаниям необходимы комплексные решения для управления движением. Ведущие поставщики технологий понимают это и разработали ряд передовых интегрированных решений, объединяющих сервоприводы, двигатели и электрические актуаторы, а также пневматические системы.

У производителей оригинального оборудования есть значительные возможности для внедрения гибридных систем автоматизации в конструкции машин, которые лучше соответствуют и отвечают самым насущным потребностям и проблемам их клиентов.

Автоматизация и современное машиностроение

Один из способов, с помощью которого компании преодолевают трудности и увеличивают объемы производства, заключается в интеграции в производственные линии более компактных и сложных машин. Меньшие габариты позволяют разместить больше машин на той же производственной площади, а передовые технологии управления движением дают возможность автоматизировать высокоточные задачи — от сборки до окончательной проверки готовой продукции.

Производители также стремятся к внедрению технологий управления движением, обладающих следующими характеристиками: более высокая точность для предотвращения потерь; сокращение времени цикла для увеличения производительности; и большая гибкость позиционирования, позволяющая операторам менять программы работы станка одним нажатием кнопки. Использование станков с такими функциями может привести к увеличению производительности за меньшее время, повышению экологичности и снижению затрат.

Как выбрать пневматическое, электрическое или гибридное управление движением

На рынке представлено множество решений для управления движением, и выбрать подходящее может быть непросто. Когда производители используют электрические системы, когда — пневматические, а когда — и те, и другие?

При выборе решений для управления движением необходимо учитывать множество факторов и аспектов:

1. Соответствуют ли они требованиям к производительности, гибкости и точности приложения?
2. Каковы первоначальные эксплуатационные расходы и затраты на дальнейшее техническое обслуживание?
3. Как они влияют на энергоэффективность машины?
4. Каким образом устройства управления движением будут интегрироваться с другими устройствами?
5. Могут ли они собирать данные и анализировать состояние устройства?
6. Сделают ли они процесс проектирования машины проще и быстрее?
7. Каков порог освоения новых технологий?

Пневматическое и электрическое управление движением имеют свои преимущества, зависящие от потребностей конкретного применения, и для некоторых задач может быть полезен либо один, либо оба метода. Для некоторых задач совершенно очевидно, какой из них лучше подходит. Для простого механизма, перемещающего коробки с конвейера, наиболее целесообразен пневматический цилиндр. Однако, если эти коробки необходимо сортировать по разным линиям или позициям на конвейере, потребуется электрический привод с многопозиционным управлением.

В более сложных системах выбор может быть неочевидным. Это один из признаков того, что в некоторых случаях использование обоих подходов может принести наибольшую выгоду. Электромеханические цилиндры могут использовать сжатый воздух через пневматический соединитель для герметизации воздуха при заполнении. 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.

Межтехнологичная автоматизация позволяет производителям оборудования использовать взаимодополняющие преимущества пневматических и электрических систем управления движением в одном и том же приложении и передавать эти преимущества своим клиентам.

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

Пневматическое управление движением

Пневматическое движение достигается за счет использования сжатого газа для физического воздействия на механизм с целью создания необходимого движения. Пневматические решения доказали свою надежность в работе оборудования, конструкции и монтаже, и, как правило, при модернизации пневматической системы требуется меньше компонентов для замены или изменения по сравнению с сервосистемой.

Наиболее известным примером пневматического управления движением является цилиндр с внутренним поршнем, который обеспечивает линейное перемещение. Возможно, именно поэтому пневматика часто считается технологией дискретного движения, пригодной только для полного выдвижения или втягивания механизма.

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

Для мониторинга и оптимизации работы также доступны датчики и регуляторы потока, а регулирование перепада давления позволяет оборудованию осуществлять непрерывное пневматическое позиционирование. С помощью относительно небольших электропневматических электромагнитных клапанов включения/выключения или модулирующих позиционирующих клапанов создается контролируемое давление при постоянном противодавлении.

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

Электрическое управление движением

Электрические приводы в сочетании с серводвигателями известны своей высокой скоростью, точностью и эффективностью, а движение достигается путем преобразования электричества во вращательное или линейное движение. Эти системы с замкнутым контуром обычно включают в себя более сложные компоненты, такие как контроллер движения, сервопривод, двигатель и датчик обратной связи, а также требуют более сложных конструктивных решений, чем пневматические системы управления движением.

Каждый сервомотор связан с одним приводом, который следует заданным сигналам, обеспечивающим выполнение требуемой функции, и может обеспечивать точное позиционирование, прецизионные угловые скорости и изменяемые профили ускорения. Благодаря такому диапазону возможностей сервосистемы могут обеспечивать управление позиционным движением для различных применений, от роботизированной руки до непрерывно вращающихся конвейеров.

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

Подключение ПЛК и других контроллеров к сервоприводным системам управления движением может помочь производителям оборудования достичь еще более совершенных возможностей управления движением и синхронизации. Специализированные функции включают высокоточное позиционирование с субмикронной повторяемостью, электронное кулачковое управление и электронное зубчатое управление и могут быть полезны в самых сложных областях применения, таких как механическая обработка, робототехника и производственное оборудование.

Например, упаковочная линия может модернизироваться с механических кулачковых дисков на сервоприводную систему с электрическими кулачковыми дисками. В то время как изменение формата с использованием механических дисков является сложным, трудоемким и подверженным ошибкам процессом, переход на электрические кулачковые диски происходит одним нажатием кнопки. Это экономит время, повышает точность, минимизирует брак и снижает затраты.

Гибридное управление движением

Электропневматическая гибридная система автоматизации может помочь производителям применять соответствующие технологии для каждой конкретной функции. Когда наиболее важны экологичность, гибкость позиционирования, точность, стабильность, бесшумная работа, возможности подключения и мониторинга, электрическое управление движением обладает большими преимуществами. Когда в приложениях ограничено пространство, требуется надежная работа или необходимо быстрое проектирование, установка и ввод в эксплуатацию, пневматическое управление движением является наилучшим выбором.

Производственные линии на большинстве предприятий включают в себя различные виды оборудования OEM-производителей, при этом продукция перемещается между станками по транспортным и накопительным конвейерам. Эти линии предоставляют множество возможностей для интеграции как пневматического, так и электрического линейного перемещения.

Например, типичная линия по производству упаковки для напитков включает в себя следующие функции: выдувное формование бутылок, розлив и укупорка бутылок, транспортировка и накопление, маркировка бутылок, проверка розлива и маркировки, упаковка бутылок в ящики, а также паллетирование и термоусадочная пленка ящиков. Выдувное формование, складывание коробок и нанесение клея осуществляются с помощью пневматического привода, в то время как транспортировка и позиционирование бутылок в разливочном и этикетировочном оборудовании осуществляется с помощью сервопривода.

Простые конвейерные системы и системы паллетирования выигрывают от обоих видов движения: конвейеры могут приводиться в движение электродвигателями, а упоры и заслонки для продукции могут работать с помощью пневматического привода. Обработка крупногабаритных ящиков может осуществляться с помощью пневматики, а интерполяция и точная регулировка положения могут контролироваться с помощью сервоприводов.

Преимущества гибридных систем автоматизации

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

Пневматические системы включают в себя пневматический цилиндр, клапанную систему, контроллер, аналитические инструменты и панель управления через шлюз, а электрические системы включают в себя электрический линейный актуатор, серводвигатель и привод, контроллер и панель управления через шлюз. Хотя обе технологии предлагают панели управления, данные доступны непосредственно от сервопривода, а пневматические системы требуют добавления датчиков.

Комплексные интегрированные решения, подобные этому, имеют множество преимуществ как для производителей оригинального оборудования (OEM), так и для их клиентов. Поскольку гибридные системы автоматизации уже спроектированы и собраны, они могут оптимизировать процессы закупки, разработки и ввода в эксплуатацию. В противном случае производителям OEM-оборудования приходится отдельно закупать компоненты, подбирать и проектировать их самостоятельно. Это не только увеличивает время и усложняет цепочку поставок, но и может создавать проблемы с определением размеров.

Гибридные системы автоматизации также обеспечивают гибкость, позволяющую производителям оборудования проектировать машины, способные выпускать широкий спектр продукции, минимизировать время переналадки и соответствовать меняющимся требованиям с течением времени. Поскольку многие компании постоянно сталкиваются с необходимостью увеличения производительности при одновременном снижении эксплуатационных расходов, это может сократить производственные циклы, повысить коэффициент использования оборудования и продлить срок его службы.

Благодаря электронной реконфигурации системы управления движением операторы могут изменять профили движения на ходу, а некоторые системы имеют перспективную конструкцию и оснащены функциями, которые можно внедрить сейчас или в будущих поколениях машин. Чтобы предложить клиентам максимальную гибкость, следует выбирать системы с чрезвычайно универсальными электрическими приводами, охватывающими широкий спектр требований к применению.

Помимо сохранения конкурентоспособности, гибридные системы автоматизации могут повысить экологичность производства. Эти системы обеспечивают более высокую эффективность оборудования и сокращают количество брака, что, в свою очередь, снижает потребление ресурсов и затраты. Энергоэффективность позволяет лучше достигать целей в области устойчивого развития, а экономия средств снижает общую стоимость владения. Для большей повторяемости и однородности важно выбирать систему с электрическим линейным перемещением, обеспечивающую высочайший уровень надежности и точности.

Повышенная гибкость, эффективность и производительность.

Производители оборудования могут определить, будет ли гибридная система автоматизации полезна для конкретного приложения, оценив ключевые факторы, влияющие на его применение, в том числе:

1. энергопотребление,
2. эксплуатационные расходы,
3. Гибкость в выборе должности,
4. точность,
5. вибрация и шум,
6. Капитальные затраты,
7. связь,
8. размер,
9. установка и
10. Время ввода в эксплуатацию и долговечность.

Для выбора наиболее подходящих решений, обеспечивающих желаемые результаты, крайне важно сотрудничать с опытным партнером в области управления движением и цифровой трансформации, обладающим обширным портфолио технологий и широким выбором вариантов. Такой партнер может помочь производителям оборудования вводить решения в эксплуатацию и оказывать долгосрочную поддержку.

Благодаря гибридным системам автоматизации компаниям не нужно выбирать между производительностью, гибкостью, экологичностью, возможностями подключения и стоимостью. Они могут получить все это — точное и мощное линейное перемещение, гибкость для удовлетворения меняющихся производственных требований, данные и аналитику для максимизации производства, оптимизированное энергопотребление и снижение общей стоимости владения.