600007 г. Владимир, ул. 16 лет Октября, д. 68А, литер "Ф", этаж 2, помещение 12
+7 (4922) 53-10-31
info@skb-proton.ru

Лидер тенденции к интеграции в 2016 году: Контроллеры движения

Преобразователи частоты

Контроллеры Motioncontrollers стали более интегрированными и программируемыми, чем когда-либо, благодаря расширяющимся возможностям как ASIC, так и FPGA для обработки входных и выходных данных для управления движением. Некоторые электронные устройства даже позволяют конечным пользователям настраивать обратную связь для управления с замкнутым контуром. Отрасли, стимулирующие инновации в области контроллеров для всех типов оборудования, — это упаковка, обработка бумаги и насосов, а также медицина. Для первого требуется оборудование, способное обеспечить более высокую пропускную способность и гибкость, чем когда-либо.

“Изменения в компонентах движения можно наблюдать в каждой отрасли по мере того, как мы вступаем в эпоху все более строгого регулирования”, — сказал Дэн Дибберн, член команды робототехники Omron Automation and Safety. “В случае упаковочной промышленности существуют строгие требования к тому, чтобы объемы содержимого соответствовали тому, что указано на упаковках. Это побуждает производителей заменять старые системы новым оборудованием, которое использует точные сервоприводы вместо физических кулачков и приводов линейного вала; обеспечивает более быструю переналадку производства; и обеспечивает модульную гибкость для обработки новых продуктов и размеров упаковки”, — добавил он.

Использование сервоприводов для управления работой и перемещением машин — например, вертикальных машин для заполнения и укупорки форм — позволяет упаковщикам убедиться, что машина наполняет пакеты нужным количеством продукта перед запечатыванием и разрезанием упаковки. По словам Лауры Студвелл (Laura Studwell) из Omron Automation and Safety, сервоприводы обеспечивают достаточный уровень производительности и помогают сократить количество брака.

Аналогичным образом, современные приложения для испытаний и инспектирования стимулируют тенденцию к использованию интегрированных контроллеров, особенно в приложениях для проверки реакции материалов на напряжение и деформацию. Здесь больше сервоконтроллеров, чем когда-либо, соединяются с линейными двигателями для получения сложных профилей движения и более высоких усилий.

Одной из важных и продолжающихся тенденций в контроллерах движения является использование сетей на базе Ethernet. Интегрированное движение Rockwell по Ethernet/IP и сетевые стандарты, основанные на протоколах Ethernet (такие как стандарт EtherCAT от Beckhoff), продолжают лидировать. Одна из причин заключается в том, что стандарты, основанные на Ethernet, позволяют производственным цехам легче координировать свои действия с другими инструментами компании, такими как системы планирования ресурсов предприятия (ERP). Стандарты, основанные на Ethernet, также позволяют инженерам интегрировать управление движением с безопасностью, технологическими процессами и дискретным управлением машинами.

Вывод подключения к контроллеру на новый уровень — это IoT. Использование облачных технологий приведет к двузначному росту в течение следующих нескольких лет. Это уже меняет настройку контроллеров движения, поскольку многие из них теперь должны обеспечивать больше обратной связи и функций типа IoT. Рассмотрим, как Omron уже предоставляет возможность сбора данных на уровне контроллера движения и автоматизации вместо уровня датчиков и сервоприводов для поддержки первых пользователей Интернета Вещей и индустрии 4.0.

“Наш контроллер автоматизации машин серии NJ / NX имеет встроенные возможности для прямого подключения к нескольким серверам баз данных без использования промежуточного программного обеспечения или дорогостоящих SCADA-систем сторонних производителей”, — сказал Дибберн. Эта возможность сбора данных на уровне контроллера дает инженерам точную информацию для систем Интернета вещей.

Спрос со стороны инженеров-конструкторов также стимулирует создание нового поколения компактных контроллеров движения. “По сути, мы обнаруживаем, что инженеры сегодня стремятся снизить свои затраты. Здесь интеграция многоосевого управления в единый пакет помогает снизить затраты на проектирование по каждой оси”, — сказал Дэвид Гудин, президент AllMotion.

Вот почему AllMotion недавно выпустила приводной контроллер EZServo4BLDC, который может выдавать мощность до 1600 Вт. Выходная мощность 410 Вт на двигатель означает, что плата размером с ладонь может приводить в действие и управлять четырьмя щеточными или бесщеточными серводвигателями постоянного тока одновременно.

Другие производители предлагают комбинации контроллер-привод. “Мы видим, что многие производители оборудования в машиностроительной отрасли стремятся объединить высокопроизводительные функции управления движением с распределенными компонентами сервопривода — особенно в области автономного оборудования”, — сказал Билл Фабер, директор по маркетингу продуктов IABG и развитию бизнеса в Северной и Южной Америке в Delta Products. Фабер объяснил, что это самая быстрая тенденция в развивающейся индустрии упаковочного оборудования для:

• Сократите объем усилий по проектированию и программированию

• Устраните ненужную сложность и сократите количество компонентов

• Ограничьте системную интеграцию и общую площадь контроля

• Устраните задержки и повысьте производительность

• Параметризуйте обычное, но сложное управление движением.

“Во многих случаях мы видели, что можно отказаться от контроллеров движения верхнего уровня и ПЛК, потому что сервопривод — когда у него есть встроенные возможности движения — может выполнять все необходимые функции eCAM / eGEAR, регистрацию, динамический сдвиг фазы, пересчет таблицы интерполяции сплайнов, выходы синхронизации PLS и даже e-прекратите процедуры восстановления”, — добавил Фабер.

В сочетании с тенденцией к созданию более интеллектуальных машин использование таких приводов обусловлено нехваткой инженерного персонала и необходимостью снижения общих затрат на оборудование.

Есть некоторые предостережения. “Некоторые дизайнеры не заботятся о тесно интегрированных вариантах привода и контроллера, потому что они работают только по одной или двум осям. В этом случае они просто использовали бы традиционную установку, такую как одна или две одноосные платы AllMotion, а затем daisychain их”, — сказал Гудин. Но на недавней выставке MD & M West 2016 компания AllMotion представила четырехосевые установки, работающие на шаговых двигателях с плат EZServo. Станки продемонстрировали ценность (и даже необходимость) тесно интегрированных осей.

По словам Гудина, на другой недавней выставке — конференции Общества автоматизации лабораторий (Society for Laboratory Automation and Screening, SLAS), также известной как Lab Automation show, многие инженеры—конструкторы заявили, что пространство на стендах имеет первостепенное значение. “Настройки уже ограничены в том, что они могут включать. Другие производители предлагают устройства с контроллерами приводов размером с компьютерную мышь для управления одним двигателем, но четыре или пять таких устройств не поместятся в обычный лабораторный прибор.”

Гудин привел в пример крошечную машину для обработки образцов жидкости, которую AllMotion продемонстрировала в MD&M. В этом случае одна из четырехосевых плат управления приводом компании (плоская и плотно интегрированная) управляет всеми осями. Это типично для тенденции использовать компактные органы управления с большей удельной мощностью для приведения в действие двигателей, нагруженных большей полезной нагрузкой, на более высоких скоростях, добавил Гудин.

Такие крошечные машины, как настольный процессор обработки образцов, также обычно являются автономными. EZServo4BLDC поддерживает такие настройки с помощью встроенной памяти. Пользователь может ввести на нем программирование, и затем машина может начать выполнение своих ходов после срабатывания ввода.

По словам Дибберна, система управления движением продолжает развиваться по трем направлениям: пропускная способность системы, системные возможности и простота использования. Более высокие коэффициенты инерции и увеличенная пропускная способность сервопривода приводят к увеличению времени отклика системы. Это относится не только к самому контуру сервоконтроля, но и к сетям между контроллером и сервоприводом.

“У одного нашего клиента есть многоосевое приложение, которое должно реагировать на внешнее событие менее чем за одну миллисекунду”, — сказал Дибберн. “Десять лет назад цифровые сети были быстрыми, если они работали в диапазоне 4 мс. Теперь мы используем сервопривод Omron G5, сконфигурированный с частотой обновления 250 мкс”.

Платформы управления движением десятилетней давности также не могли выполнять сложную кинематику, подобную современным контроллерам для автоматизации машин. “Даже более важным, чем их доступность на наших контроллерах, является простота, с которой пользователь может использовать эти возможности”, — сказал Дибберн. Внедряя языки программирования IEC-61131 и функциональные блоки PLCopen, Omron и другие производители значительно расширили круг пользователей, которые могут использовать функции motion. “В программном обеспечении Sysmac Studio элементы основаны на тегах для решения множества деталей, таких как назначение правильных типов данных для входных данных функционального блока”, — добавил он. “Таким образом, пользователь может сосредоточиться на своем приложении больше, чем на деталях программирования”.

Кроме того, поскольку многие конечные пользователи в течение ряда лет сокращали свой инженерный персонал, потребность в командах технического обслуживания для программирования высокопроизводительных движений становится все более распространенной. Десять лет назад для создания системы управления движением потребовалось бы несколько различных частей программного обеспечения и специализированных функциональных контроллеров (от различных поставщиков). По словам Дибберна, сегодня полностью интегрированное моделирование с обширными тестовыми точками сокращает время отладки и ввода в эксплуатацию, что приводит к быстрой доставке оборудования.

Поскольку контроллеры движения в контексте автоматизации соответствуют общим тенденциям в области труда, производители подчеркивают их преимущества.

“Delta считает автоматизацию ключевым достижением в повышении общей производительности, устойчивости и образа жизни, необходимым в условиях постоянно растущей глобальной экономики”, — сказал Фабер. По его мнению, автоматизация приносит наибольшие преимущества тем операциям, которые требуют точных или повторяющихся операций, или там, где часто происходят смены работы из-за усталости или отсутствия интереса. Другие высказывают аналогичные соображения.

“Вместо того, чтобы нуждаться в ком-то для выполнения повторяющихся сборочных работ, которые приводят к долгосрочному физическому износу, а также к рискам для безопасности, американцы создают, обслуживают и ремонтируют высокотехнологичное оборудование для автоматизации”, — сказал Дибберн.

Кроме того, некоторые операции считаются запатентованными, потому что это то, что делает производителя конкурентоспособным в своей области. “Здесь частая смена работы чревата тем, что запатентованные знания будут переданы конкурентам”, — добавил Фабер. “Во многих случаях это невидимые преимущества автоматизации, которые, в свою очередь, становятся проблемой для общения”.

По словам Дибберна, преимущества для общества определяют технологии, которые разрабатывает Omron, и продукты, которые их включают. “Без автоматизации производство многих товаров, производимых в настоящее время в Северной Америке, было бы недоступно, поэтому без автоматизации соответствующих рабочих мест не существовало бы”, — добавил он. Автоматизация не только позволяет производить продукцию внутри страны, но и создает более высокооплачиваемые рабочие места.