Системы управления движением, потребляющие меньше энергии и способные работать на возобновляемых ресурсах, играют ключевую роль в создании энергоэффективного оборудования и являются частью устойчивой корпоративной стратегии.

Цифровая трансформация

Современные производители ежедневно взаимодействуют с цифровой автоматизацией и детальными пользовательскими интерфейсами и ожидают тех же цифровых возможностей от промышленных систем. По мере того, как компании осуществляют цифровую трансформацию своей деятельности, они получают реальные и надежные преимущества.

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

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

Рыночная конкуренция

В условиях нехватки рабочей силы и проблем с цепочками поставок компаниям сейчас как никогда сложно поддерживать конкурентоспособность. Более того, цифровая трансформация промышленного производства и передовые технологии, являющиеся её движущей силой, позволили компаниям, инвестирующим в неё, значительно оптимизировать свою деятельность.

Сейчас как никогда важно сохранять гибкость, реагируя на меняющиеся потребности рынка и надёжно удовлетворяя спрос клиентов, чтобы оставаться на передовых позициях. Производителям необходимо минимизировать время простоя оборудования и максимизировать производительность, а внедрение гибридных решений для автоматизации с подключением к сети может помочь повысить надёжность и время безотказной работы оборудования.

Чтобы оптимизировать энергопотребление, повысить эффективность работы и оставаться лидерами в своих отраслях, компании ищут комплексные решения для управления движением. Ведущие поставщики технологий понимают это и разработали ряд передовых интегрированных решений, сочетающих сервоприводы, двигатели, электроактуаторы и пневматику.

У производителей оригинального оборудования есть прекрасная возможность интегрировать гибридные системы автоматизации в конструкции машин, которые лучше соответствуют основным потребностям и проблемам их клиентов и отвечают им.

Автоматизация и современное машиностроение

Один из способов, с помощью которого компании преодолевают трудности и увеличивают производство, — это интеграция в свои производственные линии более компактного и сложного оборудования. Компактность позволяет разместить больше оборудования на одном производственном пространстве, а передовые технологии управления движением позволяют автоматизировать высокоточные процессы — от сборки до окончательной проверки продукции.

Производители также ищут технологии управления движением, которые обеспечивают: повышенную точность для предотвращения отходов, сокращение времени цикла для увеличения производительности и большую гибкость позиционирования, позволяющую операторам менять программы станка одним нажатием кнопки. Использование станков с этими функциями может привести к повышению производительности за меньшее время, повышению устойчивости и снижению затрат.

Как выбрать пневматическое, электрическое или гибридное управление движением

Существует множество вариантов управления движением, и выбор среди них может быть затруднительным. Когда производители оригинального оборудования используют электрическое, когда пневматическое, а когда и то, и другое?

При выборе решений по управлению движением следует учитывать множество факторов и проблем:

1. Соответствуют ли они требованиям к производительности, гибкости и точности приложения?
2. Каковы первоначальные эксплуатационные расходы и расходы на дальнейшее техническое обслуживание?
3. Как они влияют на энергоэффективность машины?
4. Как устройства управления движением будут интегрироваться с другими устройствами?
5. Могут ли они собирать данные и анализировать состояние устройства?
6. Упростят и ускорят ли они проектирование машины?
7. Какова кривая обучения новым технологиям?

Пневматическое и электрическое управление движением имеют свои преимущества в зависимости от потребностей приложения, и приложение может использовать любой из них или оба. В некоторых случаях совершенно очевидно, какой вариант лучше всего подходит. Для простого механизма, сталкивающего коробки с конвейера, пневматический цилиндр является наиболее целесообразным решением. Однако, если эти коробки необходимо сортировать по разным линиям или позициям на конвейере, требуется многопозиционный электрический привод.

В более сложных приложениях выбор может быть неясен. Это один из признаков того, что применение обоих вариантов может принести наибольшую пользу. Электромеханические цилиндры могут использовать сжатый воздух через пневматический соединитель для герметизации при заполнении. В сборочных системах электрическая линейная многокоординатная система может использовать пневматический захват. А электрическая линейная ось, работающая в вертикальном направлении, может использовать пневматический цилиндр для компенсации веса.

Кросс-технологическая автоматизация позволяет производителям оригинального оборудования использовать взаимодополняющие преимущества пневматической и электрической технологии управления движением в одном приложении и передавать эти преимущества своим клиентам.

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

Пневматическое управление движением

Пневматическое движение достигается за счёт использования сжатого газа для физического воздействия на механизм, создающего необходимое движение. Пневматические решения, как доказано, обеспечивают надёжную работу оборудования, конструкции и монтажа, а при модернизации пневматической системы обычно требуется замена меньшего количества компонентов по сравнению с сервосистемой.

Наиболее распространённым примером пневматического механизма управления движением является цилиндр с внутренним поршнем, создающим линейное движение. Возможно, поэтому пневматику часто считают технологией дискретного движения, подходящей только для полного выдвижения или втягивания механизма.

Однако постоянные инновации, продвигаемые поставщиками технологий управления движением, расширили возможности. Например, непрерывное вращательное движение можно реализовать с помощью четвертьоборотных приводов.

Датчики и регуляторы расхода также доступны для мониторинга и оптимизации работы, а управление перепадом давления позволяет оборудованию осуществлять непрерывное пневматическое позиционирование. Использование относительно небольших электропневматических двухпозиционных электромагнитных клапанов или регулирующих позиционных клапанов позволяет создавать контролируемое давление в условиях постоянного противодавления.

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

Электрическое управление движением

Электрические приводы в сочетании с серводвигателями известны своей высокой скоростью, точностью и эффективностью. Они обеспечивают движение путём преобразования электроэнергии во вращательное или линейное движение. Эти замкнутые системы обычно включают в себя более сложные компоненты, такие как контроллер движения, сервопривод, двигатель и датчик обратной связи, а также более сложные методы проектирования, чем пневматические системы движения.

Каждый серводвигатель связан с одним приводом, который следует управляющим сигналам, обеспечивая требуемую функцию, и может обеспечивать точное позиционирование, точные угловые скорости и изменяемые профили ускорения. Благодаря такому диапазону сервосистемы могут обеспечивать позиционное управление движением в различных приложениях, от манипулятора робота до непрерывно вращающихся конвейеров.

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

Подключение ПЛК и других контроллеров к сервосистемам управления движением может помочь OEM-производителям достичь ещё более совершенного управления движением и синхронизации. Специализированные функции включают высокоточное позиционирование с субмикронной повторяемостью, электронный кулачковый механизм и электронный редуктор, что позволяет использовать их в самых сложных приложениях, таких как механическая обработка, робототехника и производственное оборудование.

Например, упаковочную линию можно модернизировать с механических кулачковых дисков на сервопривод с электрическими кулачковыми дисками. В то время как изменение формата с помощью механических дисков — сложный, трудоёмкий процесс, подверженный ошибкам, переналадка оборудования с использованием электрических кулачковых дисков происходит одним нажатием кнопки. Это экономит время, повышает точность, минимизирует количество брака и снижает затраты.

Гибридное управление движением

Электропневматическая гибридная система автоматизации помогает производителям применять соответствующие технологии для каждой конкретной функции. Когда важны устойчивость, гибкость позиционирования, точность, стабильность, бесшумная работа, возможность подключения и мониторинг, электропривод обладает значительными преимуществами. В условиях ограниченного пространства, требующих надежной работы или быстрого проектирования, монтажа и ввода в эксплуатацию, пневматический привод — лучший выбор.

Производственные линии большинства предприятий оснащены различными типами OEM-оборудования, при этом изделия перемещаются между станками по транспортным и накопительным конвейерам. Эти линии предлагают широкие возможности для интеграции пневматических и электрических линейных механизмов.

Например, типичная линия по производству упаковки для напитков включает в себя следующие функции: формование бутылок методом выдува с растяжением, наполнение и укупорка бутылок, транспортировка и накопление, этикетирование бутылок, проверка процесса наполнения и этикетирования, упаковка бутылок в коробки, паллетирование и упаковка коробок в термоусадочную пленку. Для формования бутылок методом выдува с растяжением, складывания коробок и нанесения клея используется пневматическое движение, а для транспортировки и позиционирования бутылок в оборудовании для наполнения и этикетирования — сервопривод.

Простые транспортные конвейеры и системы паллетирования используют оба типа движения: конвейеры могут приводиться в движение электродвигателями, а упоры для продукции и затворы — пневматическим приводом. Транспортировка коробок с насыпью может осуществляться с помощью пневматики, а интерполяция и точная регулировка положения — с помощью сервопривода.

Преимущества гибридных систем автоматизации

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

Пневматические варианты включают в себя пневматический цилиндр, систему клапанов, контроллер, аналитику и панель управления через шлюз, а электрические — электрический линейный привод, серводвигатель и привод, контроллер и панель управления через шлюз. Хотя обе технологии предлагают панели управления, данные доступны непосредственно с сервопривода, а для пневматических систем требуются дополнительные датчики.

Подобные комплексные, интегрированные решения обладают множеством преимуществ как для производителей оригинального оборудования (OEM), так и для их клиентов. Гибридные системы автоматизации, поскольку они уже спроектированы и собраны, позволяют оптимизировать закупки, разработку и ввод в эксплуатацию. В противном случае производителям оригинального оборудования (OEM) пришлось бы закупать компоненты по отдельности, подбирать и проектировать их самостоятельно. Это не только занимает больше времени и усложняет цепочку поставок, но и может привести к проблемам с размерами.

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

Благодаря электронной перенастройке управления движением операторы могут менять профили движения «на лету», а некоторые системы имеют перспективную конструкцию и оснащены функциями, которые можно реализовать уже сейчас или в машинах будущих поколений. Чтобы обеспечить клиентам максимальную гибкость, выбирайте системы с максимально универсальными электроприводами, охватывающими широкий спектр областей применения.

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

Повышенная гибкость, эффективность и производительность

Производители оригинального оборудования могут определить, принесет ли гибридная система автоматизации пользу приложению, оценив ключевые факторы применения, включая:

1. потребление энергии,
2. эксплуатационные расходы,
3. позиционная гибкость,
4. точность,
5. вибрация и шум,
6. Капитальные затраты,
7. связь,
8. размер,
9. установка и
10. время ввода в эксплуатацию и долговечность.

Чтобы выбрать наиболее подходящие решения, обеспечивающие желаемые результаты, крайне важно работать с опытным партнёром в области управления движением и цифровой трансформации, обладающим обширным портфелем технологий и широкими возможностями выбора. Такой партнёр может помочь OEM-производителям вводить решения в эксплуатацию и обеспечить долгосрочную поддержку.

Благодаря гибридным системам автоматизации компаниям не нужно выбирать между производительностью, гибкостью, устойчивостью, возможностями подключения и стоимостью. Они могут получить всё: точное и мощное линейное перемещение, гибкость для удовлетворения меняющихся производственных требований, данные и аналитику для максимального увеличения производительности, оптимизированное энергопотребление и снижение совокупной стоимости владения.