Úspory s elektrickými pohony, hardware nebo software?
Spolu s rostoucí vyspělostí automatizační techniky a jejími schopnostmi rostou i nároky na konstruktéry a také programátory. I na poměrně jednoduchých zařízeních je spousta elektrických prvků a pohyby jsou stále častěji elektrické.
Tato technologie ale patří k těm složitějším. Už jen vybrat správnou velikost a druh motoru, pak naprogramovat – potřebujeme specialisty, kterých se nedostává. Úspory nákupem levnějšího hardwaru mají své meze; vyhraje ten, kdo sníží pracnost, zmenší nároky na energii a zjednoduší údržbu. Proto se pojďme podívat na několik námětů vedoucích ke skutečným úsporám.
Správný začátek a jistota volby
O efektu rozhoduje z největší části už zmíněný začátek. Špatný výběr vede k technické nedostatečnosti, nebo naopak vysoké ceně. Proto se zaměřujeme na ulehčení obtížných činností. Během výběru pohonu pomáhá internetový software, který obsahuje mnohaleté know-how – Electric Motion Sizing.
Stačí zvolit systém, vybrat si můžete od jednoduchých pohonů až po manipulátory, a zadat základní požadované hodnoty, jako je hmotnost zátěže, délka a čas pro pohyby. Bleskově se objeví několik variant, obvykle přesná, pak mírně výkonnější a také mírně slabší. Snadno se tak rozhodnete, jestli se vám vyplatí mírně korigovat zadání. Výsledek obsahuje všechny potřebné komponenty a také údaje i v grafické podobě. Kromě úspory času při návrhu máte tak jistotu, že jste začali správně a optimálně.
Spolehlivé nastavení
Nenápadná, ale o to významnější, je pomoc ve formě konfiguračních souborů. O čem je řeč? Každý ovladač motoru se po zapojení musí nastavit. Obsahuje nemalé množství parametrů, ty nejdůležitější jsou stěžejními pro plynulý a bezpečný chod (meze pro zrychlení, rychlost, proud do motoru apod.). Specialista, který motory oživuje, pak jen do ovladačů nahraje příslušné konfigurační soubory a ušetří čas, navíc pracuje v souladu s původním přáním, tady dynamikou odpovídající zadání.
Rutinní práce šetří čas
Pro oživení motorů se používá softwarová platforma Festo Automation Suite. Za zmínku stojí možnost rychlého oživení motoru bez hlubších znalostí teorie. Pro experty je tu samozřejmě režim obsahující mnoho dalších možností. Důležité je, že platforma ulehčuje práci programátorům. Práce s motory je totiž naprosto identická, ať už jde o servomotory, krokové motory, nerozhoduje ani jejich velikost. Momentálně jsou k dispozici ovladače od 200 W až po 12 kW. Pro většinu Evropanů, kteří používají TIA portál firmy Siemens, je také důležité, že ovladač s motorem se ovládá tak, jak jsou zvyklí. Ovladače se také dodávají s tzv. Multiprotocol, až při oživování se rozhodnete, po jaké komunikaci bude motor ovládán (Profinet, Ethercat, Ethernet/IP apod.), což má významný vliv na skladování a logistiku – jediný výrobek pro jakoukoliv komunikaci.
Optimalizace parametrů
Nastavení servomotorů je poměrně náročná věc, je tedy běžné, že se regulace (PID) nastavuje automaticky podle zadaných parametrů. Jenže každá milisekunda hraje roli. Na optimalizaci má čas málokdo, navíc to stojí mnoho času a obvykle se nic viditelně neprojevuje. Jenže je tu funkce tzv. tlumení. V ovladači existuje parametr, který udává nechtěnou frekvenci. Pokud se totiž podrobně zaměříte na daný pohyb, odhadnete či změříte frekvenci, která se objeví při zastavení, mechanismus obvykle celkem nepozorovaně kmitá a zdržuje ustálení se pohonu v tolerančním poli. Jakmile odhadnutou frekvenci zapíšete, software se s ní vyrovná a optimalizuje regulaci. Signály o dojezdu pohonu pak přichází o cenné milisekundy dříve a mechanika se méně chvěje a tak déle vydrží. Namísto odborného ladění PID stačí téměř laický zásah.
Spolupráce mezi pohony
Zvyšující se dynamika motoru vede k nedostatku výkonu ovladače nebo k jeho přehřívání. Pro řízení frekvence do motoru se totiž napájecí napětí musí nejprve usměrnit a poté rozkmitat na danou hodnotu. Ona stejnosměrná část má určitou kapacitu. Pokud ji překročíme, například zkrácením přestávek mezi pohyby, motor zpomalí a nedostatek ohlásí. Opačně při brzdění se energie vybíjí do ovladače, případně bude vyžadovat externí brzdné odpory.
Současná generace ovladačů Festo umožňuje propojit stejnosměrné obvody ovladačů pouhými dvěma vodiči a sdílet jejich stejnosměrnou část. Pokud například jeden z pohonů na manipulátoru vyžaduje krátkodobě víc energie, může si ji tak zcela automaticky „půjčovat“ od sousedních motorů. Chladiče propojených ovladačů pomáhají stejně tak při brzdění vyzářit přebytečné teplo. A hlavní efekt? Z důvodu občasné špičky na některém z motorů nemusíte použít větší ovladač, případnou mírnou nedostatečnost nahradí spolupráce s ostatními motory.
Z uvedeného jasně vyplývá, že úspory na straně pracnosti zcela dominují a nákup levnějšího hardwaru má své meze. Úspěch bude mít ten, kdo bude o věcech komplexně přemýšlet a ušetří čas i námahu vlastních lidí.
www.festo.cz
Foto: Festo
119
