Dziś jest środa, 23 październik 2019 r.
Energoelektronika.pl na stronach Facebook REKLAMA MAPA SERWISU KONTAKT
Strona główna Załóż konto Artykuły branżowe Katalog firm Seminaria FAQ Kalendarium Słownik Oferta
Wyszukaj
1USD 3.8473 +0.17% 1EUR 4.2778 -0.03% 1GBP 4.9449 -0.51%
Zaloguj się
Login (adres e-mail):
Haslo:
  Rejestracja
  Zapomniałem hasła
Reklama

Aktualności
Przed nami 32. edycja targów ENERGETAB 2019
więcej
Cykl szkoleń z zakresu programowania sterowników SIMATIC S7-300, S7-1200
więcej
Nowy cykl szkoleń praktycznych związanych z programowaniem sterowników marki Siemens
więcej
Siemensa buduje fabrykę dla Przemysłu 4.0 w Polsce
więcej

Zobacz archiwum

Kalendarium
23 październik 2019
LUMENexpo Targi Techniki Świetlnej  
więcej
29 październik 2019
73. edycja Seminarium dla Służb Utrzymania Ruchu  
więcej
Newsletter
Jeżeli chcesz otrzymywać aktualne informacje o wydarzeniach w branży.
Podaj e-mail do subskrypcji:


Artykuły branżowe
5 kwiecień 2006.

Serwonapędy - wstępne podsumowanie roku 2005

Kompaktowa konstrukcja, napędy bezpośrednie, wykonania ze stali nierdzewnej, głowice planetarne - wszystko to sprawia, że rozwój technologiczny serwonapędów jest z roku na rok coraz gwałtowniejszy.
Serwonapędy dostarczane są w wielu różnych kształtach, rozmiarach, konfiguracjach - od dużych napędów o niskich prędkościach, napędów bezpośrednich, jednostek kompaktowych o niskiej bezwładności wirnika dla optymalnego przyspieszania i zwalniania (pod obciążeniem), po napędy liniowe o znacznej sile odporu przy olbrzymich przyspieszeniach i prędkościach.
Połączone z nowoczesnymi sterownikami, udostępniającymi bardzo zaawansowane algorytmy sterowania, dzisiejsze serwonapędy oferują użytkownikowi najwyższą jakość sterowania ruchem w dziesiątkach aplikacji.

 
Najbardziej pożądane cechy jakościowe w serwonapędach
Źródło: Control Engineering i Reed Corporate Research

Celem podsumowania aktualnych trendów w obszarze produkcji, jakim są serwonapędy, redakcja Control Engineering przeprowadziła ankietę wśród swoich czytelników. Pytaliśmy ich o zdanie i preferencje w dziedzinie serwonapędów elektrycznych.
Omawiane w niniejszym artykule wyniki bazują na 134 ankietach, zebranych w grudniu 2005 roku. Badano czytelników, wśród których większość zajmuje się oceną, rekomendacją, instalowaniem, sprzedażą i/lub zakupami serwonapędów. (Przyp. red.: badania dotyczą amerykańskiego rynku, ale wkrótce przeprowadzimy badania wśród czytelników polskiej edycji).
Wśród nich 51% zajmuje się serwonapędami na potrzeby własne, 23% wykorzystuje je do produkcji nowych maszyn, a 25% na oba sposoby. Uzyskane w przeprowadzonej ankiecie są zbliżone do tych, uzyskanych w poprzednich latach: 2004 i 2003.
Silniki bezszczotkowe zdominowały rynek. 90% respondentów wskazało na to rozwiązanie w opozycji do 10%, które chce nadal korzystać z silników szczotkowych.

Pożądane własności
Dla 58% ankietowanych cena była zdecydowanie najważniejszym elementem, branym pod uwagę przy wyborze serwonapędu. Kolejnym elementem było to, czy napęd ma określone przez wybrany standard (np. NEMA) rozmiary - 43%. To, w jaki sposób montowany jest napęd, jest istotne dla 38% pytanych, podobnie jak ochrona przed wpływem zakłóceń EMI/RFI (z ang. Electromagnetic Interference/Radio Frequency Interference) - dla 38%.
Zeszłego roku kolejność ważności wyżej wymienionych aspektów zakupu serwonapędów była nieco odmienna. Standardowe wymiary były szóstą, najważniejszą cechą, natomiast ochrona przed wpływem EMI/RFI zajmowała trzecie miejsce.
Jeżeli chodzi o właściwości ?jakościowe? serwonapędów, nasi czytelnicy za wielce istotne uznali funkcjonalność oprogramowania dla konfiguracji i strojenia napędów, następnie stały wysoki moment obrotowy oraz wysoki moment obrotowy przy niewielkiej prędkości (wykres obok).
Firma Rockwell Automation zgadza się z opinią, że wysoki moment wyjściowy napędu jest istotnym aspektem działania aplikacji, związanych z przenoszeniem i pakowaniem surowców.
Własność ta jest zapewniona przez napędy MP-Series firmy Allen- Bradley. - Są one znacznie bardziej kompaktowe, przy większej gęstości mocy, niż tradycyjne serwonapędy - wyjaśnia Tom Strigel, menedżer sprzedaży sterowników Kinetix w Rockwell Automation. - Możliwość używania bardzo mocnych napędów, zajmujących niewielką przestrzeń, sprawia, że faktem stało się budowanie lekkich, kompaktowych maszyn, dzięki którym zdolność produkcyjna aplikacji gwałtownie wzrasta.
Ten wiele znaczący w przemyśle trend, wskazany przez pana Strigela, rozszerza możliwości produkcyjne w trudnych środowiskach o surowych kryteriach czystości, takich jak np. w produkcji napojów i żywności czy w przemyśle związanym z naukami biologicznymi.
Przewidując tego typu wymagania rynku, firma Rockwell Automation opracowała dwie rodziny produktów:
MP-Series Food Grade Motor - napęd zaprojektowany specjalnie dla aplikacji związanych z produkcją i pakowaniem napojów i żywności;
MP-Series Stainless Steel Motor - napęd wysokiej jakości dla zastosowań związanych z pracą w higienicznym środowisku.

Bardzo ważne oprogramowanie
Poza zewnętrznymi wymaganiami dla serwonapędu, wynikającymi z aplikacji, bardzo ważna jest przyjazność oprogramowania narzędziowego. Przekłada się ona wprost na prostszą konfigurację i strojenie napędu. Według Baldor Electric szczególnie autotuning odgrywa znaczącą rolę w działaniu serwonapędów. John Mazurkiewicz, menadżer sprzedaży serwonapędów twierdzi: - Procedury samonastrajania, opracowane przez Baldor, mają unikalne elementy strojenia dla pętli prądu, prędkości i pozycji. Obecnie programy narzędziowe serwonapędów wykorzystują narzędzia graficzne systemu Windows. Pozwala to na podgląd wielu parametrów napędu (na tzw. programowym oscyloskopie); dzięki temu inżynierowie mogą dostrajać odpowiedzi napędów, jak również monitorować punkty wejść/wyjść oraz wiele innych parametrów urządzeń. Filtry dolnoprzepustowe oraz wycinające, dostępne w oprogramowaniu, pozwalają na usunięcie efektów pulsacji rezonansowych na działanie maszyny.
Oprócz tego sterowanie realizowane przez tak zaawansowane oprogramowanie pozwala na zmianę parametrów działania. Tego typu działanie polega na wykorzystaniu wielu zgromadzonych grup parametrów, zmienianych zależnie od punktu pracy układu.
- Działanie takie można wykorzystać do aplikacji, o których wiemy, że obciążenie napędu podlega zmianom. Dobrym przykładem może być maszyna z różnymi narzędziami (np. tnącymi) czy ramię robota, przenoszące przedmioty o różnej masie. Regulacja adaptacyjna staje się coraz popularniejsza. Jest to szczególnie istotne przy zmiennych obciążeniach - dodaje Mazurkiewicz.

W firmie Baldor zanotowano, że aktualne trendy obejmują m.in. rozwój w działaniu sprzężenia zwrotnego od enkodera (przykładowo SSI - Serial Synchronous Interface). Aktualnie bardzo często stosowane są enkodery absolutne.
Enkodery o większej rozdzielczości gwarantują lepszą kontrolę prędkości w serwonapędach, przy większej jakości pozycjonowania.
Pomimo tego, że enkodery absolutne są już szeroko stosowane, to powinno się niebawem oczekiwać znaczącego spadku ich cen.
Analogicznie, firma Baldor wspomina, że serwonapędy spełniają już wymagania aplikacji przetwarzania i pakowania żywności (jedną z nich może być mycie produktów wodą pod ciśnieniem).
Silniki bezszczotkowe ze stali nierdzewnej spełniają również wszelkie wymogi sanitarne przemysłu piekarniczego. Dodatkowo, bardzo ceniona jest elastyczność oferowana przez oprogramowanie narzędziowe serwonapędów.
Firma Emerson Control Techniques zachwala możliwości swoich sterowników napędu, twierdząc, że zaprojektowała je tak, by mogły współpracować z wieloma dostępnymi serwonapędami.
- Oprogramowanie pozwala użytkownikowi na wybór napędu z rozwijalnej listy - wyjaśnia Shane A. Beilke, menedżer planowania strategicznego. - W przypadku gdy napędu, który mam dołączony do sterownika, nie ma na liście (co oznacza, że jego parametry nie zostały wprowadzone do oprogramowania), przeprowadzana jest prosta procedura samonastrajająca. Nasz algorytm sterowania, bazujący na opisie równaniami w przestrzeni stanu, pozwala naszym napędom na działanie w szerokim zakresie zmian bezwładności obciążenia, w dużym stopniu redukując czas, potrzebny na strojenie układu.
Wśród trendów w rozwoju serwonapędów należy, zdaniem firmy Control Techniques, wyróżnić:
kontynuację dążenia do bardziej kompaktowej konstrukcji przy większych gęstościach momentu obrotowego,
większe prędkości oraz więcej przedziałów prędkości w danym segmencie produktów,
postępującą wymianę silników krokowych na serwonapędy; wynika to z większej niż dotychczas konkurencyjności cen (wydajność i jakość serwonapędów przy cenach zbliżonych do cen silników krokowych),
wyższą wydajność urządzeń, będących elementami sprzężenia zwrotnego; zwiększoną gęstość linii oraz stosowanie enkoderów absolutnych.

Mniejsze, a jednak mocniejsze
Potrzeba coraz lepszego strojenia serwonapędów ciągle wzrasta. Wymogi względem wydajności mniejszych napędów przenoszą bowiem prędkości i przyspieszenia do wyższych zakresów.
- Odpowiednie nastrojenie serwonapędu leży u podstaw potencjalnej jakości działania całej maszyny - mówi Paul Webster, menedżer produktu w oddziale firmy GE Fanuc do spraw obrabiarek CNC. - Specyficzne oprogramowanie do strojenia serwonapędów zapewnia solidne podłoże, przed dodaniem wszystkich właściwości sterownika.
Firma używa oprogramowania o nazwie Fanuc Servo Guide. Łączy ono w sobie: intuicyjne nastawianie parametrów, generowanie programu testującego, funkcje graficzne oraz procedury strojenia serwonapędów w jednym pakiecie narzędziowym.
Ten typ programu, zauważa pan Webster, jest odpowiedni zarówno dla nowych, jak i doświadczonych użytkowników. Początkujący użytkownicy z pewnością skorzystają na prostocie wstępnego nastrojenia serwonapędu bez specjalistycznej wiedzy. "Weterani" będą czerpać z dobrodziejstwa monitorowania i wpływania na każdą właściwość systemu.
- Serwonapędy synchroniczne mogą utrzymywać wysoką moc na wyjściu w całym przedziale prędkości - twierdzi pan Webster. - Jednakże projektowanie napędów wysokiej mocy wymaga kompromisu między wysokim momentem obrotowym a przykładowo gładkim posuwem w aplikacjach CNC.
Równowaga jest wymagana w celu utrzymania siły pola magnetycznego w celu wzmocnienia wyjściowego momentu obrotowego. - Do projektowania wewnętrznego magnesu trwałego w napędzie wykorzystuje się analizę z użyciem metody elementów skończonych - dodaje Paul Webster. - Zapewnia to idealną równowagę pomiędzy mocą a precyzją.

Coraz bardziej w sieci
Ostatni sondaż pokazał, że 51% respondentów używa swoich serwonapędów w sieci. Jest to znaczący wzrost w porównaniu z 29% w roku 2004 czy 36% w roku 2003.
Protokoły DeviceNet i Ethernet idą ?łeb w łeb? jako dwie najbardziej preferowane do tego celu sieci: wśród wspomnianych napędów pracujących w sieci 57% wykorzystuje DeviceNet, natomiast 55% pracuje w sieci Ethernet.
W latach 2004 i 2003 proporcje te były odmienne:
DeviceNet: 51% w 2004, 71% w 2003,
Ethernet: 56% w 2004, 59% w 2003.
Jednakże, co nie wynika wprost z przedstawionych danych, to właśnie Ethernet jest tym medium, które jest najbardziej popularyzowane wśród rozwiązań sieciowych napędów.
Podczas ostatniego badania blisko 73% respondentów zadeklarowało, że w ciągu najbliższych dwunastu miesięcy ten właśnie protokół zostanie przez nich użyty w aplikacji napędu.
Inne wykorzystywane protokoły sieciowe to:
SERCOS: 55% w 2005, 39,9% w 2004,
Profibus: 38% w 2005, 36% w 2004,
Modbus: 35% w 2005, 32% w 2004,
Ethernet Powerlink: 18% w 2005 (opracowany przez firmę Bernecker&Rainer - jako nowość w 2004 roku),
Firewire: 15% w 2005, 6% w 2004.
Należy tutaj dodać, że 34% ankietowanych planuje w 2006 roku jako protokołu komunikacyjnego w aplikacjach napędów wykorzystać protokół Ethernet Powerlink.

Podsumowanie

Podsumowując ankietę, stwierdzamy, że:

użytkownicy zdecydowanie bardziej wolą kupować napędy z dedykowanymi dla nich sterownikami (71% ankietowanych);
prędkości obrotowe rzędu 3 000 obr./min i mniejsze są wystarczające dla 71% użytkowników; tylko 8% szuka napędów o prędkościach 6 000-10 000 obr./min; już zaledwie 6% wykorzystuje napędy o prędkościach obrotowych powyżej 10 000 obr./min
około 30% ankietowanych wykorzystuje liniowe serwonapędy, kolejne 27% deklaruje ich wykorzystanie w ciągu tego roku;
każdy z ankietowanych przeznaczył w zeszłym roku średnio 140 600 USD na zakup serwonapędów.

Pełna treść artykułu znajduje się w kwietniowym numerze Control Engineering.
Zachęcamy do lektury

Źródło: Control Engineering
O nas  ::  Regulamin  ::  Polityka prywatności (Cookies)  ::  Reklama  ::  Mapa stron  ::  FAQ  ::  Kontakt
Ciekawe linki: www.klimatyzacja.pl  |  www.strony.energoelektronika.pl  |  promienniki podczerwieni
Copyright © Energoelektronika.pl