OEM'lerin ve tasarım mühendislerinin motorlar, sürücüler ve kontrolörler hakkında bilmesi gerekenler.

Tasarımcılar hareket merkezli bir makineyi geliştiriyor ister yeni bir makineyi inşa ediyor olsun, hareket kontrolü göz önünde bulundurularak başlamaları önemlidir. Daha sonra tasarımı etkili ve verimli otomasyon elde etmenin en iyi yolu etrafında geliştirebilirler.

Hareket tabanlı makineler temel işlevlerinin etrafında tasarlanmalı ve inşa edilmelidir. Örneğin, belirli bir sarma uygulamalarına dayanan bir baskı makinesi için, tasarımcılar kritik parçalara odaklanacak ve çekirdek işlevleri desteklemek için makinenin geri kalanını geliştireceklerdir.

Bu, tasarım mühendisliği 101 gibi geliyor, ancak pazara girme baskıları ve ekipler geleneksel olarak mekanik, elektrik ve yazılım departmanlarına dönüştüğü için, tasarımın büyük ölçüde doğrusal bir sürece geri dönmesi kolaydır. Bununla birlikte, hareket kontrolünü göz önünde bulundurarak, ilk kavramların geliştirilmesini, sistem topolojisi ve makine yaklaşımının belirlenmesini ve bağlantı arayüzünü ve yazılım mimarisini seçmeyi içeren bir mekanik yaklaşım gerektirir.

Mühendislerin, OEM'lerin müşteri sorunlarını daha kısa sürede çözmesini mümkün kılan verimsizlikleri, hataları ve maliyeti azaltmak için mühendislerin her makine tasarımı projesinin başlangıcından itibaren göz önünde bulundurmaları gereken motorlar, sürücüler, kontrolörler ve yazılımların bazı temel yönleri.

【Tasarım süreci】

Parçaların nasıl ve nerede hareket ettiği yerde, mühendislerin mühendislik çabalarının çoğunu, özellikle de yenilikçi makineler geliştirirken harcamaktadır. Yenilikçi yapılar açık ara en fazla zaman alıcı olsa da, özellikle ekipler sanal mühendislik ve modüler tasarımlarda en son kullanıyorsa, genellikle en büyük yatırım getirisini sunarlar.

Sıfırdan bir makine geliştirirken ilk adım şunu sormaktır: Bu makinenin kritik işlevleri nelerdir? Kalan, düşük bakım gerektiren veya son derece doğru bir makine yapmak olabilir. Gerekli işlevi, performansı veya bakım seviyesini sağlayacak teknolojiyi tanımlayın.

Çözülmesi gereken sorun ne kadar karmaşık olursa, en hayati işlevleri belirlemek o kadar zor olur. Kritik ayrıntıları tanımlamaya ve doğru yaklaşımı belirlemeye yardımcı olabilecek hareket merkezli bir otomasyon tedarikçisi ile çalışmayı düşünün.

O zaman sorun: Makinenin standart işlevleri nelerdir? Daha önceki baskı makinesi örneği ile birlikte, basılan malzemeyi gevşetmek için kullanılan gerilim ve sensör kontrolleri oldukça standarttır. Aslında, yeni bir makinenin görevlerinin yaklaşık% 80'i geçmiş makinelerin görevlerindeki varyasyonlardır.

Standart fonksiyonlar için mühendislik gereksinimlerini işlemek için modüler donanım ve kod programlama kullanmak, projeyi tamamlamak için gereken tasarım kaynaklarının miktarını önemli ölçüde azaltır. Ayrıca zaman kanıtlanmış işlevleri kullanır, böylece güvenilirliği artırır ve tasarımın daha karmaşık kısımlarına odaklanmanıza izin verir.

Modüler donanım ve yazılımla standart işlevler sunabilen bir hareket kontrol ortağı ile çalışmak, ürününüzü yarışmadan ayıran katma değerli özelliklere odaklanabileceğiniz anlamına gelir.

Tipik bir tasarım projesinde, makine mühendisleri makinenin yapısını ve mekanik bileşenlerini oluşturur; Elektrik mühendisleri, sürücüler, kablolar ve kontroller dahil elektronikleri ekler; Ve sonra yazılım mühendisleri kodu yazıyor. Her bir hata veya sorun olduğunda, proje ekibi onu geri izlemeli ve düzeltmelidir. Tasarım sürecinde çok fazla zaman ve enerji, değişikliklere veya hatalara dayalı olarak tasarımı yeniden yapmak için harcanıyor. Neyse ki, CAD yazılımı ve sessiz planlama ve tasarımla mekanik tasarlamak neredeyse geçmişin şeylerdir.

Bugün, sanal mühendislik, ekiplerin makinelerin birkaç paralel yol kullanarak nasıl çalışacağını tasarlamasına izin verir, böylece gelişen döngüyü ve pazara girme süresini önemli ölçüde kısaltır. Dijital bir ikiz (makinenin sanal bir temsili) oluşturarak, her departman kendi başına çalışabilir ve ekibin geri kalanıyla eşzamanlı olarak parçalar ve kontroller geliştirebilir.

Dijital ikiz, mühendislerin bir makine ve makine teknolojileriniz için çeşitli tasarımları hızlı bir şekilde test etmelerini sağlar. Örneğin, belki de bir işlem, istenen miktar toplanana ve daha sonra malzeme kesilene kadar malzemenin bir makine beslemesine beslenmesini gerektirir; Bu, malzemenin kesilmesi gerektiğinde beslemeyi durdurmanın bir yolunu bulmanız gerektiği anlamına gelir. Bu zorluğu ele almanın birkaç yolu vardır ve hepsi genel makinenin nasıl çalıştığını etkileyebilir. Farklı ilaçları denemek veya operasyonları nasıl etkilediğini görmek için bileşenleri yeniden konumlandırmak, dijital bir ikizle basittir ve daha verimli (ve daha az) prototiplemeye yol açar.

Sanal mühendislik, tasarım ekiplerinin tüm makinenin ve üst üste binen kavramların belirli bir hedefe veya hedeflere ulaşmak için nasıl birlikte çalıştığını görmelerine olanak tanır.

【Topolojiyi seçmek】

Birkaç fonksiyona sahip karmaşık tasarımlar, birden fazla hareket ve çok boyutlu hareket ekseni ve daha hızlı çıkış ve verim sistem topolojisini de karmaşık hale getirir. Merkezi, denetleyici tabanlı otomasyon veya merkezi olmayan, sürücü tabanlı otomasyon arasında seçim yapmak, tasarlanan makineye bağlıdır. Makinenin yaptığı, hem genel hem de yerel işlevleri, merkezi veya merkezi olmayan topolojiyi tercih edip etmeyeceğinizi etkiler. Kabine alanı, makine boyutu, ortam koşulları ve hatta kurulum süresi de bu kararı etkiler.

Merkezi otomasyon. Karmaşık makineler için koordineli hareket kontrolü almanın en iyi yolu denetleyici tabanlı otomasyondur. Hareket kontrol komutları genellikle Ethercat gibi standartlaştırılmış gerçek zamanlı bir veri yolu aracılığıyla belirli servovertörlere iletilir ve inverters tüm motorları sürer.

Denetleyici tabanlı otomasyonla, karmaşık bir görev yapmak için birkaç hareket ekseni koordine edilebilir. Hareket makinenin kalbinde ve tüm parçaların senkronize edilmesi gerekiyorsa ideal topolojidir. Örneğin, bir robot kolunu düzgün bir şekilde konumlandırmak için her hareket ekseni için belirli bir yerde olması kritik ise, muhtemelen kontrolör tabanlı otomasyonu seçeceksiniz.

Merkezi olmayan otomasyon. Daha kompakt makineler ve makine modülleri ile merkezi olmayan hareket kontrolü, makine kontrollerindeki yükü azalttı veya ortadan kaldırır. Bunun yerine, daha küçük inverter sürücüleri, merkezi olmayan kontrol sorumluluklarını varsayar, bir G/Ç sistemi kontrol sinyallerini değerlendirir ve Ethercat gibi bir iletişim veri yolu uçtan uca bir ağ oluşturur.

Merkezi olmayan otomasyon, makinenin bir kısmı bir görevi tamamlamak için sorumluluk alabildiğinde ve sürekli olarak merkezi kontrole geri bildirmek zorunda kalmadığında idealdir. Bunun yerine, makinenin her bir kısmı hızlı ve bağımsız olarak gerçekleştirilir, ancak görevi tamamlandığında geri bildirilir. Her cihaz böyle bir düzenlemede kendi yükünü işlediğinden, genel makine daha dağıtılmış işleme gücünden yararlanabilir.

Merkezi ve merkezi olmayan kontrol. Merkezi otomasyon koordinasyon sağlar ve merkezi olmayan daha verimli dağıtılmış işleme gücü sağlar, ancak her ikisinin bir kombinasyonu bazen en iyi seçimdir. Nihai karar, maliyet/değer, verim, verimlilik, zaman içindeki güvenilirlik, güvenlik özellikleri ile ilgili hedefler de dahil olmak üzere kapsayıcı gereksinimlere bağlıdır.

Proje ne kadar karmaşık olursa, farklı yönler hakkında tavsiyelerde bulunabilecek bir hareket kontrol mühendisliği ortağına sahip olmak o kadar önemlidir. Makine oluşturucu vizyonu getirdiğinde ve otomasyon ortağı araçları getirdiğinde, o zaman en iyi çözümü elde edersiniz.

【Makine Ağı】

Temiz, geleceğe dayanıklı ara bağlantının oluşturulması, hareket kontrolü göz önünde bulundurularak tasarımda önemli bir adımdır. İletişim protokolü, motorların ve sürücülerin bulunduğu yerler kadar önemlidir, çünkü bu sadece bileşenlerin yaptıklarıyla ilgili değildir - aynı zamanda hepsini nasıl bağlıyorsunuz.

İyi bir tasarım kablo sayısını ve gitmeleri gereken mesafeyi azaltır. Örneğin, uzak bir terminale giden 10 ila 15 kablo seti, Ethercat gibi bir endüstriyel iletişim protokolü kullanılarak bir Ethernet kablosu ile değiştirilebilir. Ethernet tek seçenek değil, ancak hangi birini kullanırsanız kullanın, doğru iletişim araçlarına veya otobüslere sahip olduğunuzdan emin olun, böylece ortak protokolleri kullanabilirsiniz. İyi bir iletişim otobüsü seçmek ve her şeyin nasıl düzenleneceğine dair bir plana sahip olmak, gelecekteki genişlemeleri çok daha kolay hale getirir.

En başından beri kabinin içinde iyi bir tasarım oluşturmaya odaklanın. Örneğin, güç kaynaklarını manyetik parazitten etkilenebilecek elektronik bileşenlerin yanına koymayın. Yüksek akımlara veya frekanslara sahip bileşen, kablolarda elektrik gürültüsü üretebilir. Bu nedenle, en iyi çalışma için yüksek voltaj bileşenlerini düşük voltajlı bileşenlerden uzak tutun. Ayrıca, ağınızın güvenlik dereceli olup olmadığını öğrenin. Değilse, muhtemelen bir parça başarısız olursa, kablolu gereksiz güvenlik bağlantılarına ihtiyacınız olacak, kendi arızasını algılar ve tepki verir.

Nesnelerin Endüstriyel İnterneti (IIOT) tutulduğundan, sizin veya müşterilerinizin kullanıma hazır olmayabileceğiniz gelişmiş işlevleri eklemeyi düşünün. Yetenekleri makineye oluşturmak, bu makineyi daha sonra yükseltmenin daha kolay olacağı anlamına gelir.

【Yazılım】

Endüstri tahminlerine göre, OEM'lerin makine geliştirme sürelerinin% 50-60'ını yazılım gereksinimlerine odaklanması çok uzun sürmeyecek. Mekaniğe odaklanmadan arayüze odaklanmaya evrim, daha küçük makine inşaatçılarını rekabetçi bir dezavantaja sokar, ancak aynı zamanda modüler yazılımı ve standartlaştırılmış, açık protokolleri benimsemek isteyen şirketler için oyun alanını da dengeleyebilir.

Yazılımın nasıl düzenlendiği, bir makinenin şimdi ve geleceğe ne yapabileceğini genişletebilir veya sınırlayabilir. Modüler donanım gibi, modüler yazılım da makine geliştirmenin hızını ve verimliliğini artırır.

Örneğin, bir makine tasarladığınızı ve iki aşama arasında ekstra bir adım eklemek istediğinizi varsayalım. Modüler yazılım kullanıyorsanız, yeniden programlama veya yeniden kodlama olmadan bir bileşen ekleyebilirsiniz. Ve aynı şeyi yapan altı bölümünüz varsa, bir kez kod yazabilir ve altı bölümün tamamında kullanabilirsiniz.

Sadece modüler yazılımla daha verimli tasarım yapmakla kalmaz, aynı zamanda mühendislerin müşterilerin istediği esnekliği sunmasına da izin verir. Örneğin, müşterinin farklı büyüklükte ürünler çalıştıran bir makine istediğini ve en büyük boyutun bir bölümün nasıl çalıştığı konusunda bir değişiklik gerektirdiğini varsayalım. Modüler yazılımla, tasarımcılar makinenin geri kalanını etkilemeden bölümü değiştirebilirler. Bu değişiklik, OEM'in ve hatta müşterinin makine işlevleri arasında hızlı bir şekilde geçmesine izin vermek için otomatikleştirilebilir. Yeniden programlanacak hiçbir şey yok çünkü modül zaten makinede.

Makine üreticileri, her müşterinin benzersiz gereksinimlerini karşılamak için isteğe bağlı özelliklere sahip standart bir temel makine sunabilir. Mekanik, elektrik ve yazılım modüllerinden oluşan bir portföy geliştirmek, yapılandırılabilir makineleri hızlı bir şekilde monte etmeyi kolaylaştırır.

Bununla birlikte, modüler yazılımdan en çok verimliliği elde etmek için, özellikle birden fazla tedarikçi kullanıyorsanız, endüstri standartlarını takip etmek önemlidir. Sürücü ve sensör tedarikçisi endüstri standartlarına uymuyorsa, bu bileşenler birbirleriyle konuşamaz ve parçaların nasıl bağlanacağını bulmada tüm modülerlik verimliliği kaybedilir.

Ayrıca, müşteriniz veri akışını bir bulut ağına bağlamayı planlıyorsa, herhangi bir yazılımın endüstri standardı protokolleri kullanılarak oluşturulması şarttır, böylece makine diğer makinelerle çalışabilir ve bulut hizmetleriyle arayüz oluşturabilir.

OPC UA ve MQTT en yaygın standart yazılım mimarileridir. OPC UA, makineler, denetleyiciler, bulut ve diğer BT cihazları arasında gerçek zamana yakın iletişimi sağlar ve muhtemelen alabileceğiniz bütünsel bir iletişim altyapısına en yakın olanıdır. MQTT, iki uygulamanın birbiriyle konuşmasını sağlayan daha hafif bir IIOT mesajı protokolüdür. Genellikle tek bir üründe kullanılır - örneğin bir sensör veya sürücü bir üründen bilgi çeker ve buluta gönderir.

【Bulut bağlantısı】

Birbirine bağlı, kapalı döngü makineleri hala çoğunluktur, ancak buluta tamamen ağa bağlı fabrikalar popülerlik kazanıyor. Bu eğilim, öngörücü bakım ve veri odaklı üretim seviyesini artırabilir ve fabrika yazılımındaki bir sonraki büyük değişikliktir; Uzaktan bağlantı ile başlar.

Bulut ağlı bitkiler, üretim sürecinin daha eksiksiz temsillerini oluşturmak için farklı işlemlerden, farklı üretim hatlarından ve daha fazlasını analiz eder. Bu, çeşitli üretim tesislerinin genel ekipman etkinliğini (OEE) karşılaştırmalarını sağlar. En son OEM'ler, son kullanıcıların ihtiyaç duyduğu verileri gönderebilecek modüler endüstri 4.0 özelliklerine sahip buluta hazır makineler sunmak için güvenilir otomasyon ortaklarıyla birlikte çalışır.

Makine inşaatçıları için, hareket kontrol otomasyonu kullanmak ve müşterilerin tesislerini veya şirketlerini daha verimli hale getirmek için bütünsel, toplam süreli bir yaklaşım almak daha fazla iş kazanacağından emin olacaktır.