Aktuální vydání

celé číslo

02

2021

Systémy pro řízení vodárenských sítí a ČOV

Hladinoměry

celé číslo

Inteligentní servoosy Lenze pro řízení polohy a pohybu s funkcemi IIoT

Společnost Lenze představila inovativní koncept řízení polohy a pohybu, který omezuje složitost a nabízí moderní, inteligentní funkce pro průmyslový internet věcí – IIoT, jež poskytují výhody výrobcům i uživatelům strojů. Uživatelé ocení, že inteligentní servoosy Lenze dosahují až o 20 % kratší doby cyklu a tím zvyšují výkonnost strojů. Konstruktérům a výrobcům mohou řešení v podobě inteligentních servoos zjednodušit inženýrskou práci. 

Společnost Lenze navrhla své nové inteligentní servoosy jako škálovatelné pohony. Kombinace měniče i950, planetové převodovky g700 a synchronního motoru m850 splní požadavky úloh přesného polohování, stejně jako dynamické manipulace a montáže, uplatní se i v robotice nebo u dopravníků. Měnič i950 současně představuje bohatý zdroj dat pro průmyslový internet věcí (IIoT) a pro modely služeb, které jsou na něm založené – tento chytrý měnič tak odstraňuje potřebu instalace dodatečných snímačů.

 

Měnič i950 – výkon i inteligence

Přijetí různých úloh a konceptů v průmyslové automatizaci vyžaduje na jedné straně velký výpočetní výkon a na druhé straně inteligentní funkce, s nimiž je možné efektivně plnit požadavky průmyslu 4.0. Měnič Lenze i950 (obr. 1) je určený právě pro takové požadavky.

Jde o kompaktní servoměnič pro výkony od 0,55 do 110 kW, jenž najde uplatnění v jednoduchých úlohách s jednou řízenou osou i ve složitých mnohaosých systémech.

Mimořádné jsou jeho schopnosti regulace polohy a pohybu i ve velmi dynamických úlohách. Vyspělý regulátor obsahuje několik vyspělých funkcí, mj. patentovanou metodu detekce proudu a polohy nebo inteligentní potlačení oscilací na rezonanční frekvenci stroje. V jednom cyklu se velmi dynamické regulace dosahuje regulátorem typu deadbeat. Regulátor dokáže sám identifikovat chyby regulace a mimořádně rychle přizpůsobit své parametry tak, aby je kompenzoval. Chod pohonu je tak přesnější, dynamičtější, ale také hladší, což snižuje zatížení mechanických komponent.

V provozu se to vyplatí hned dvakrát. Na jedné straně je to velká přesnost polohování, vyžadovaná např. v tiskových strojích. Kvalitních výtisků je totiž možné dosáhnout jen při přesné aplikaci inkoustu na tištěnou stránku. Na druhé straně je to možnost současně s přesností docílit velké rychlosti pohonu. Například z pohledu tiskáren je výhodou až o 20 % kratší doba cyklu. Pro uživatele to znamená výrazné zvýšení výkonnosti stroje a jeho efektivity, které ale není vykoupeno zvýšením nákladů na zajištění kvality – naopak, zrychlení práce stroje je doprovázeno vyšší kvalitou výroby.

 

Zdroj informací pro IIoT: pohon jako snímač

Průmyslová automatizace orientovaná na budoucnost musí brát v úvahu vývoj směrem k průmyslovému internetu věcí (IIoT) – inteligentní využití dat umožňuje, aby stroje byly inteligentnější a flexibilnější, servis a údržba efektivnější a výrobci mohli vytvářet nové obchodní a servisní modely.

Odkud však požadovaná data vzít? Zdánlivě nejjednodušší odpovědí je nainstalovat dodatečné snímače. Jenže to vyžaduje hodně úsilí: kabeláž a řídicí systém se stávají složitějšími, náklady na instalaci rostou, stejně jako náklady na materiál a údržbu. Ovšem Lenze ukazuje jinou cestu. Díky inteligentnímu využití dat, která jsou v pohonu již k dispozici, jsou dodatečné komponenty zbytečné. Místo toho se sám pohon stává snímačem, který tvoří základ pro takové služby, jako je dohled nad stavem zařízení (condition monitoring). Vývojáři společnosti Lenze doporučují svým partnerům, jak ze stávajících dat detekovat např. napětí v pásu dopravníku nebo odchylky tření a setrvačnosti v poháněném mechanismu, indikující jeho stav a zatížení, a vytvářet na základě těchto dat nové modely servisu a údržby.

 

Snadný přístup do cloudu

Zpracování dat pro sledování stavu zařízení a jeho prediktivní údržbu může výkonný měnič i950 realizovat sám ve vrstvě edge computingu. Ovšem IIoT znamená propojení mezi jednotlivými stroji, např. pro společný dohled nad různými systémy, centralizovanou údržbu zařízení v různých lokalitách nebo jejich srovnání z hlediska nákladů, výkonnosti nebo kvality. Takové složitější úlohy jsou obvykle vykonávány cloudovými službami, které umožňují využívat strojové učení (ML) a jiné metody umělé inteligence (AI). K tomu je důležitý co nejjednodušší způsob přenosu dat z pohonu do IIoT.

Komunikační brána x500 s platformou X4 Remote od firmy Lenze (obr. 3) dává výrobcům strojů do rukou hotové řešení pro komunikaci s cloudem, které zahrnuje nepřetržité sledování stavu zařízení, jejich vzdálenou údržbu a uživatelsky přívětivou správu výrobních prostředků (asset management). Výrobci strojů a uživatelé nejsou omezováni ve volbě poskytovatele cloudových služeb, aby mohli postavit – nebo si zvolit – vlastní platformu IIoT.

 

Úsporná kabeláž

Společnost Lenze splňuje také požadavky strojních konstruktérů na úspory kabelových vedení. Standardizované jednokabelové zapojení (OCT – One Cable Technology; obr. 4) zjednodušuje konstrukci stroje. Místo oddělených kabelů pro napájení a data postačí jen jediný kabel. Otevřený protokol zpětné vazby přenáší data z motoru v digitální podobě. Například v případě pohonů MCS a m850 od Lenze se takto přenášejí signály ze snímače polohy, stejně jako údaj o teplotě motoru. Je to součást konceptu „pohon jako snímač“, neboť není nutné přenášet data dodatečnými kabely z dodatečně instalovaného resolveru a snímačů teploty na motoru. Méně kabeláže omezuje náklady na materiál a šetří místo v rozváděči. Navíc je tím omezen potenciální zdroj závad: poruchy, jejichž původ je v zapojení a kabeláži, jsou méně časté a nalezení příčiny závady je rychlejší, protože je méně komponent, které je třeba otestovat.

 

Závěr

Uživatelé vyžadují inteligentnější a flexibilnější stroje. Protože však současně berou ohled na efektivitu řešení, nepřetržité modernizace spočívající v navyšování počtu snímačů a rozhraní a v růstu výpočetního výkonu instalovaného přímo v pohonech nejsou cestou, která vede k cíli. Odpověď společnosti Lenze je: větší výpočetní výkon, ale při menší složitosti, více dat z méně hardwaru, lepší služby díky vyšší inteligenci a konzistentní orientaci na technologie budoucnosti, jako je IIoT. Chytré servoosy jsou silným prvkem určeným k řízení polohy a pohybu v uceleném automatizačním systému Lenze: kombinují několik přístupů, jež šetří čas i náklady na straně výrobců strojů a současně podporují růst produktivity na straně jejich uživatelů.

Mechanika, elektronika a digitalizace tu společně tvoří inteligentní řešení.

[With intelligence to more efficiency: Lenzes‘ smart servo axis for motion control comes with IIoT functions – tisková zpráva Lenze, září 2020, a materiály společnosti Lenze.] (Foto: Lenze) 

Petr Bartošík

Obr. 1. Inteligentní měnič i950

Obr. 2. Měnič i950 je cenným zdrojem dat pro průmyslový internet věcí a aplikace v rámci koncepce Industrie 4.0

Obr. 3. O spojení měniče i950 s cloudem se postará komunikační brána x500 s platformou X4 Remote

Obr. 4. Propojení jedním kabelem – OCT – šetří náklady na kabeláž, zpřehledňuje ji a snižuje pravděpodobnost vzniku závad