Електрически задвижващи механизми, проектирани да заменят хидравлични и пневматични системи: Практическо ръководство за индустриална автоматизация

Десетилетия наред пневматичните цилиндри и хидравличните задвижващи механизми доминират в индустриалното управление на движението. Тяхната популярност се дължи на простите методи за управление, здравия изходяща сила и лесния монтаж. Вентилът се активира, флуидът се движи и задвижващият механизъм се разтяга или прибира. Концепцията е лесна за разбиране и още по-лесна за поддръжка.

Въпреки това, съвременните производствени съоръжения са под нарастващ натиск да подобрят енергийната ефективност, да намалят изискванията за поддръжка, да елиминират течове и да постигнат по-голяма точност на позициониране. Тези изисквания ускориха приемането на електрически задвижващи механизми в индустрии, вариращи от опаковане и сглобяване до производство на полупроводници и автоматизация на процеси.

За разлика от традиционните системи с флуидна енергия, електрическите задвижващи механизми осигуряват прецизен контрол на позицията, програмируеми профили на движение, повторяемо движение и възможности за диагностика в реално време. Инженерите могат да контролират ускорението, скоростта, забавянето и позицията на спиране без да разчитат на регулатори на налягането, контрол на потока или механични настройки.

Исторически тези предимства идваха с значителен недостатък. Електрическите системи за движение често изискваха серво задвижвания, програмиране на PLC, комуникационни мрежи, софтуер за настройка, системи за обратна връзка с енкодер и специализирани познания за управление на движението.

За много съоръжения, особено тези, които заменят прости пневматични цилиндри, тази сложност създаваше голяма пречка за приемане.

Модерните интегрирани електрически платформи за задвижване се стремят да премахнат този проблем, като комбинират механиката на задвижващия механизъм, електрониката за управление на мотора и софтуера за конфигурация в един пакет. Резултатът е система, която осигурява предимствата на електрическото движение, като същевременно запазва оперативната простота, която направи пневматичните системи толкова популярни.

Тази статия разглежда платформата e-Actuator на SMC и изследва как интегрираните електрически системи за движение помагат на производителите да преминат от традиционните технологии с флуидна енергия.

За съоръжения, които модернизират автоматизационната инфраструктура, тези технологии все повече допълват усъвършенстваните PLC & PAC системи, индустриални HMI платформи и решения за управление на движението, използвани в съвременните производствени операции.

Фигура 1. Серията e-Actuator в демонстрационен уред от SMC.

Защо производителите заменят пневматичните и хидравличните задвижващи механизми

Пневматичните системи остават една от най-широко използваните технологии за движение в индустриалната автоматизация. Сгъстеният въздух е лесно достъпен в повечето фабрики, а пневматичните цилиндри предлагат надеждна работа за много приложения.

Хидравличните системи продължават да доминират в приложения, изискващи изключително голяма сила, включително преси, тежки машини, оборудване за формоване на метали и големи индустриални задвижващи механизми.

Въпреки тези предимства, технологиите с флуидна енергия въвеждат няколко оперативни предизвикателства.

Системите със сгъстен въздух са по своята същност неефективни. Значителни енергийни загуби възникват по време на компресиране, разпределение, съхранение и изпускане на въздуха. Въздухът често изтича в остаряващи съоръжения, увеличавайки енергийните разходи без да допринася за полезна работа.

Хидравличните системи представят различни предизвикателства. Замърсяване на течността, износване на уплътненията, течове, екологични съображения и текущи изисквания за поддръжка увеличават разходите за жизнения цикъл.

Електрическите задвижващи механизми директно решават много от тези проблеми.

• Без консумация на сгъстен въздух
• Без поддръжка на хидравлична течност
• Без опасения от изтичане
• По-нисък работен шум
• Подобрена точност на позициониране
• Програмирани профили на движение
• Интегрирана диагностика
• По-висока енергийна ефективност

Може би най-важното е, че електрическите задвижващи механизми осигуряват прецизен контрол върху движението, а не просто преместване между две фиксирани крайни точки.

Тази възможност позволява на инженерите да създават гъвкави производствени системи, способни да поддържат множество продукти, рецепти и режими на работа без механични настройки.

Традиционната сложност на електрическите системи за движение

Въпреки че електрическите задвижващи механизми предлагат значителни предимства по отношение на производителността, традиционните серво базирани системи за управление на движението често изискват значително повече инженерни усилия в сравнение с пневматичните инсталации.

Конвенционалното електрическо решение за движение обикновено включва:

• Серво мотор
• Серво задвижване
• Контролер на движението
• Обратна връзка от енкодер
• Комуникационна мрежа
• Програмен софтуер
• Хардуер за разпределение на енергията
• Интеграция на безопасността

В много индустриални предприятия инженерите просто се нуждаят от цилиндър, който да се движи от Позиция А до Позиция Б. Инсталирането на пълна серво система за такова просто изискване може да въведе ненужна сложност и разходи.

Това обяснява защо пневматичните цилиндри остават често използвани въпреки техните ограничения.

Инженерните усилия, необходими за конфигуриране, пускане в експлоатация и поддръжка на традиционна система за управление на движението, често надвишават ползите при прости приложения за линейно движение.

Интегрираните електрически задвижващи механизми се опитват да преодолеят тази разлика, като осигуряват позициониране на нивото на серво, като същевременно запазват простотата на традиционните методи за управление с флуидна енергия.

Разбиране на концепцията SMC e-Actuator

Серията SMC EQFS e-Actuator подхожда към управлението на движението от практическа гледна точка.

Вместо да изискват от инженерите да закупуват отделни мотори, задвижвания, системи за обратна връзка и контролери, задвижващият механизъм интегрира тези компоненти в компактен модул.

Тази архитектура драстично намалява сложността на инсталацията.

Интегрираният контролер автоматично управлява:

• Контрол на позицията
• Комутация на мотора
• Контрол на ускорението
• Контрол на забавянето
• Обратна връзка за позицията
• Последователност на движението
• Мониторинг на грешки

В резултат на това потребителят взаимодейства със задвижващия механизъм по подобие на пневматичен цилиндър.

Прости цифрови входове командват движението, докато вътрешният контролер обработва сложните изчисления и алгоритми за управление, работещи зад кулисите.

Фигура 2. Интегриран контролер с отделни интерфейси за захранване, I/O и конфигурация.

Интегрирани контролери: опростяване на внедряването на електрическо движение

Една от най-големите пречки пред приемането на електрически задвижващи механизми исторически е била сложността на контролера.

Традиционните серво системи често изискват обширна конфигурация и специализирани знания.

Интегрираните контролерни архитектури опростяват внедряването, като вграждат интелигентността за движение директно в задвижващия механизъм.

От гледна точка на инсталацията, инженерите взаимодействат основно с три връзки:

• Захранване 24 VDC
• Цифров I/O интерфейс
• Интерфейс за конфигурация

Този дизайн елиминира голяма част от сложността на окабеляването, която обикновено е свързана с отделни системи за управление на движението.

Производителите на машини се възползват от намалените изисквания за пространство в таблата, опростената документация и по-бързите процедури по пускане в експлоатация.

Обслужващият персонал също се възползва, тъй като отстраняването на неизправности става значително по-лесно, когато задвижването и задвижващият механизъм работят като единна система.

Предимства на електрическата инфраструктура пред флуидните системи

Едно от често пренебрегваните предимства на електрическите задвижващи механизми е свързано с инфраструктурата на съоръжението.

Пневматичните системи изискват обширно поддържащо оборудване, преди да може да работи дори един задвижващ механизъм.

Тази инфраструктура може да включва:

• Въздушни компресори
• Сушилни
• Филтри
• Регулатори на налягането
• Резервоари за съхранение
• Разпределителни тръбопроводи
• Програми за управление на течове

Хидравличните системи изискват също толкова значителни инвестиции в инфраструктура.

Тези системи обикновено включват помпи, резервоари, клапани, топлообменници, филтриращи системи и обширни тръбопроводи.

Електрическите задвижващи механизми премахват много от тези изисквания.

Инфраструктурата за разпределение на електроенергия вече съществува в повечето индустриални съоръжения. Разширяването на електрическите връзки до отдалечени места често е значително по-лесно от инсталирането на нови мрежи за сгъстен въздух или хидравлика.

Това предимство става особено важно при разширения и модернизационни проекти на съоръжения.

Инженерите могат да внедряват системи за движение на места, където сгъстеният въздух може да е недостъпен или прекалено скъп за инсталиране.

Разбиране на захранването и I/O връзките

e-Actuator използва опростен подход към окабеляването, който съответства на общоприетите практики в индустриалната автоматизация.

Захранващият конектор приема стандартно 24 VDC контролно захранване, което позволява съвместимост с вече съществуващи индустриални захранващи системи.

Повечето съвременни автоматизационни платформи вече използват 24 VDC захранващи архитектури за сензори, контролери, HMI и комуникационно оборудване.

Тази съвместимост опростява интеграцията на системата.

Фигура 3. Разпределение на пиновете за захранване и цифрови входно/изходни сигнали, използвани от интегрирания контролер.

Архитектурата на цифровия вход се различава леко от тази на много конвенционални PLC входни модули.

Тъй като задвижването вътрешно реферира към захранващото напрежение, външните устройства трябва да споделят общ електрически референтен потенциал.

Разбирането на тази връзка става важно по време на интеграцията на системата.

Правилното заземяване и управление на общата референтна точка помагат за осигуряване на надеждна работа, като същевременно минимизират електрическия шум и комуникационните проблеми.

Инженерите, които интегрират електрически задвижвания с Allen-Bradley ControlLogix, Siemens SIMATIC S7 или Schneider Modicon Quantum системи, трябва да проверят практиките за обща референтна мощност по време на инсталацията.

Индустриални приложения, които най-много се възползват от електрическите задвижвания

Не всяко пневматично или хидравлично приложение трябва автоматично да се преобразува в електрическо движение.

Въпреки това, определени приложения могат значително да се възползват от технологията на електрическите задвижвания.

Примери включват:

• Опаковъчни машини
• Системи за вземане и поставяне
• Оборудване за сглобяване
• Електронно производство
• Фармацевтична обработка
• Производство на храни и напитки
• Лабораторна автоматизация
• Оборудване за полупроводници

Тези приложения често изискват повторяемо позициониране, гъвкави профили на движение и намалени изисквания за поддръжка.

Електрическите задвижвания предлагат предимства, които е трудно да се постигнат с традиционни хидравлични или пневматични системи.

С нарастващото приемане на стратегии за умни фабрики в производствените среди, електрически контролирани системи за движение все повече се съобразяват с целите на Индустрия 4.0, фокусирани върху свързаност, диагностика, ефективност и оперативна видимост.

Софтуерна конфигурация: Където електрическото движение става практично

За много инженери софтуерната конфигурация представлява най-голямото предизвикателство при преминаване от пневматични цилиндри към електрически задвижвания.

Традиционните платформи за управление на движение често изискват обширна настройка на параметрите, картографиране на комуникацията, конфигурация на осите, процедури за настройка и експертни познания по програмиране.

Целта на платформата e-Actuator е принципно различна.

Вместо да показва стотици параметри за движение, софтуерът се фокусира върху настройването само на необходимите параметри за често срещани индустриални приложения.

Този подход значително съкращава времето за пускане в експлоатация, като същевременно запазва предимствата на електрическото движение.

Конфигурационният софтуер автоматично идентифицира свързания модел изпълнителен механизъм и показва само релевантните параметри за настройка.

В резултат инженерите прекарват по-малко време в навигация из сложни менюта и повече време в оптимизиране на работата на машината.

Свързване с инструмента за настройка e-Actuator

Конфигурацията се извършва с помощта на специалния инструмент за настройка e-Actuator, предоставен от SMC.

Софтуерът комуникира чрез специалния M12 конфигурационен порт, разположен на интегрирания контролер.

След установяване на комуникация, софтуерът автоматично открива:

• Тип изпълнителен механизъм
• Дължина на хода
• Версия на контролера
• Налични работни режими
• Текущи параметърни настройки

Този автоматичен процес на откриване елиминира много от ръчните процедури за настройка, традиционно свързани със серво системите.

За производителите на машини, които използват множество изпълнителни механизми, тази възможност значително намалява времето за стартиране.

Техниците по пускане в експлоатация могат бързо да проверят конфигурациите, да коригират настройките и да валидират работата без обширни познания по програмиране.

Фигура 4. Налични работни режими в инструмента за настройка e-Actuator.

Обяснение на работните режими

Един от най-иновативните аспекти на платформата е способността ѝ да имитира познатото поведение на пневматичните клапани.

Техниците по поддръжка и операторите на машини вече разбират как функционират пневматичните посочени клапани.

Чрез репликиране на тези методи на управление, кривата на обучение за електрическо движение става значително по-къса.

Платформата предлага три основни работни режима.

Режим с единично соленоидно управление

Този режим се държи подобно на пневматичен клапан с пружинно връщане.

Когато цифровият вход се активира, изпълнителният механизъм се движи към зададената позиция.

Когато сигналът бъде премахнат, изпълнителният механизъм автоматично се връща в началната си позиция.

Този работен режим е идеален за:

• Системи за изхвърляне на детайли
• Прости устройства за позициониране
• Захващащи механизми
• Отхвърлящи врати
• Зареждащи станции

Много приложения на пневматични цилиндри могат да бъдат директно заменени с този метод на управление.

Режим с двойно соленоидно управление

Режим с двойно соленоидно управление имитира поведението на двоен соленоиден посочен клапан, често използван в пневматичната автоматизация.

Един цифров вход командва разширение, докато втори вход командва прибиране.

Изпълнителният механизъм запазва позицията си, докато не получи нова команда.

Този подход предлага по-голяма гъвкавост на контрола и много прилича на традиционните индустриални машини.

Приложенията включват:

• Трансферни системи
• Оборудване за обработка на материали
• Автоматизирани монтажни станции
• Индексиращи механизми
• Опаковъчно оборудване

Режим с затворен център

Режимът с затворен център въвежда възможност, която не е налична в повечето конвенционални пневматични цилиндри.

Освен позициите за разтягане и прибиране, задвижването може да се премести и в междинна позиция.

Това позволява управление с три позиции, използвайки само два цифрови входа.

Възможността за спиране в конфигурируема централна позиция създава възможности за по-сложна работа на машината без необходимост от пълен серво контролер за движение.

Приложенията включват:

• Многопозиционно боравене с части
• Системи за сортиране
• Инспекционни станции
• Механизми за прехвърляне
• Системи за позициониране на продукти

Тази функционалност подчертава едно от основните предимства, които електрическите задвижвания имат пред конвенционалните технологии с флуидна енергия.

Пресичане на пропастта между пневматиката и серво управлението

Режимите на работа демонстрират важна тенденция, която се наблюдава в цялата индустриална автоматизация.

Производителите все повече търсят решения, които съчетават простотата на традиционната автоматизация с гъвкавостта на съвременните цифрови технологии.

Електрическите задвижвания заемат уникална позиция в този преход.

Те осигуряват значително по-голяма функционалност от пневматичните цилиндри, като същевременно избягват голяма част от сложността, свързана с пълните серво системи за движение.

Този баланс е особено привлекателен за производителите на машини, които разработват оборудване за клиенти, които може да нямат специализирани познания по контрол на движението.

Простите цифрови команди остават познати на обслужващия персонал, докато напредналите профили на движение са достъпни за инженерните екипи.

Предимства на интегрираните профили на движение

Едно от най-големите ограничения на пневматичните цилиндри е липсата на прецизен контрол на движението.

Въпреки че контролите на потока могат да влияят на скоростта, постигането на повторяеми профили на ускорение и забавяне остава трудно.

Пневматичните цилиндри обикновено се движат толкова бързо, колкото позволяват налягането в системата и условията на натоварване.

Това често води до:

• Механичен удар
• Повреждане на продукта
• Генериране на шум
• Износване на компонентите
• Намалена точност на позициониране

Електрическите задвижвания решават тези проблеми чрез програмируеми профили на движение.

Контролерът непрекъснато регулира изхода на мотора, за да постигне контролирано движение през целия път на пътуване.

Това води до по-гладка работа, подобрена повторяемост и по-дълъг живот на оборудването.

В среди за производство с висока скорост намаляването на ударните сили може значително да подобри надеждността на машините и качеството на продукта.

Само тази полза често оправдава прехода от пневматични системи към електрически технологии за движение.

Конфигуриране на параметрите за скорост, ускорение и позиция

Вероятно най-голямото предимство, което електрическите задвижвания предлагат пред системите с флуидно захранване, е пълният контрол върху характеристиките на движението.

При пневматичните цилиндри инженерите обикновено регулират клапаните за контрол на потока и настройките на регулатора, за да влияят на скоростта. Въпреки че този подход работи за много приложения, производителността може да варира в зависимост от натоварването, колебанията на въздушното налягане и износването на компонентите.

Електрическите задвижващи механизми елиминират тези променливи, като позволяват параметрите на движение да се дефинират директно в контролера.

Вместо да разчитат на ограничения на налягането и потока, инженерите могат да задават точни стойности за:

• Скорост на ускорение
• Максимална скорост на движение
• Скорост на забавяне
• Целеви позиции
• Промеждутъчни позиции
• Време за движение

Това ниво на контрол значително подобрява последователността през производствените цикли.

Всяко движение следва същия профил независимо от малки вариации в околната среда или работните условия.

Фигура 5. Настройките за позиция, скорост, ускорение и забавяне могат да се конфигурират чрез софтуера за настройка.

Защо профилите на движение са важни в съвременното производство

Качеството на движението става все по-важно с развитието на производствените системи.

По-старото производствено оборудване често е поставяло скоростта над всичко останало. Докато цилиндърът се разширява и прибира бързо, системата постига целта си.

Днешните производствени среди изискват много повече.

Производствените линии сега обработват деликатни продукти, леки материали, прецизни сглобки и силно персонализирани продуктови варианти.

Прекомерните ударни сили могат да повредят продуктите, да намалят качеството и да ускорят износването на оборудването.

Програмираните профили на движение помагат за елиминиране на тези проблеми.

Вместо да удрят рязко механичните стопове, електрическите задвижващи механизми могат постепенно да ускоряват, да поддържат контролирана скорост на движение и плавно да забавят преди достигане на целевата позиция.

Ползите включват:

• Намален механичен удар
• По-ниски нива на вибрации
• Подобрено качество на продукта
• По-дълъг живот на машината
• Намалени разходи за поддръжка
• По-висока точност на позициониране

Тези предимства стават особено важни в индустрии като производство на електроника, фармацевтично производство, производство на полупроводници и автоматизирани операции по сглобяване.

Конфигурируемо позициониране извън механичните стопове

Традиционните пневматични цилиндри обикновено работят между два фиксирани механични ограничителя.

Ако е необходима различна позиция, инженерите често трябва да инсталират механични стопове, да преработят хардуера или да изберат различна дължина на хода на задвижващия механизъм.

Електрическите задвижващи механизми осигуряват значително по-голяма гъвкавост.

Софтуерът позволява на инженерите да определят работни позиции независимо от физическите ограничения на хода на задвижващия механизъм.

Това означава, че един задвижващ механизъм може да поддържа множество конфигурации на машината без механична модификация.

Примери включват:

• Рецепти, специфични за продукта
• Няколко размера опаковки
• Гъвкави операции по сглобяване
• Автоматизирани смени
• Адаптивни производствени системи

С нарастващото прилагане на гъвкави производствени стратегии, тази възможност се превръща в значително конкурентно предимство.

Вместо физическо настройване на машините между производствените серии, операторите просто избират нова рецепта чрез интерфейса на машината.

Задвижващият механизъм автоматично се движи според новите параметри на конфигурацията.

Ползи от Индустрия 4.0 и умното производство

Преминаването от хидравлична към електрическа задвижваща технология е в съответствие с по-широките инициативи на Индустрия 4.0.

Модерните фабрики все повече разчитат на свързано оборудване, способно да предоставя оперативна видимост, диагностична информация и анализ на производителността.

Пневматичните цилиндри обикновено предлагат ограничена обратна връзка.

В най-добрия случай инженерите могат да инсталират външни сензори за определяне на изтеглени и прибрани позиции.

Електрическите задвижващи механизми по природа генерират много по-богати оперативни данни.

Примери включват:

• Обратна връзка за позицията
• Статус на движението
• Брой цикли
• Състояния на грешки
• Време за движение
• Тенденции в производителността
• История на работа

Тази информация може да подпомогне инициативи за предиктивна поддръжка и да подобри общата ефективност на оборудването.

Когато са интегрирани с модерни Индустриални комуникационни мрежи и Индустриални компютърни платформи, електрическите задвижващи механизми стават ценен източник на данни в свързаните производствени среди.

Сравнение на енергийната ефективност: електрически срещу пневматични системи

Енергийната ефективност остава един от най-силните аргументи за приемане на електрически задвижващи механизми.

Компресираният въздух често се описва като една от най-скъпите услуги във фабричното производство.

Производството на компресиран въздух изисква значителна електрическа енергия.

Допълнителни загуби възникват чрез:

• Неефективност при компресиране
• Загуби в разпределителните тръбопроводи
• Падове на налягането
• Въздушни течове
• Загуби при клапани
• Загуби при изпускане

Проучвания в индустрията често оценяват, че значителен процент от произведения компресиран въздух във фабриките никога не извършва полезна работа.

Електрическите задвижващи механизми преобразуват електрическата енергия директно в механично движение.

Този директен процес на преобразуване обикновено постига много по-висока обща ефективност на системата.

За съоръжения, които управляват стотици задвижващи механизми на множество производствени линии, натрупаните енергийни спестявания могат да станат значителни.

Тези спестявания често подобряват общата стойност на собственост при сравнение на електрически и пневматични технологии.

Намаляване на изискванията за поддръжка

Съображенията за поддръжка надхвърлят само консумацията на енергия.

Хидравличните системи изискват постоянна грижа за поддържане на надеждна работа.

Честите дейности по поддръжка включват:

• Откриване на течове
• Смяна на уплътнението
• Обслужване на филтъра
• Регулиране на налягането
• Управление на смазването
• Мониторинг на качеството на въздуха
• Смяна на хидравлична течност

Електрическите задвижващи механизми премахват много от тези изисквания.

Въпреки че механичните компоненти все още изискват периодична проверка, отсъствието на сгъстен въздух и хидравлични течности опростява дългосрочните стратегии за поддръжка.

Много предприятия, които прилагат програми за поддръжка, ориентирана към надеждността, все по-често разглеждат електрическите системи за движение като метод за намаляване на непланираните престои и натоварването на поддръжката.

Фигура 6. Параметрите на движение могат да се записват директно в задвижващия механизъм, опростявайки пускането в експлоатация и бъдещите промени в конфигурацията.

Индустриални приложения, където електрическите задвижващи механизми осигуряват най-голяма стойност

Въпреки че електрическите задвижващи механизми могат да заменят много пневматични цилиндри, най-голямата възвръщаемост на инвестицията често се постига в приложения, изискващи гъвкавост, точност и повторяемост.

Не всяка машина се възползва еднакво от електрическото движение.

Прости приложения с бутане и прибиране, работещи непрекъснато с висока скорост, все още могат да предпочитат пневматичната технология поради по-ниските първоначални разходи.

Въпреки това, приложения, изискващи контролирано позициониране, смяна на продукти или множество режими на работа, често се възползват от електрически решения.

Някои от най-успешните внедрявания включват:

• Автоматизирани монтажни системи
• Опаковъчни машини
• Оборудване за опаковане в кашони
• Станции за инспекция на продукти
• Роботизирани трансферни системи
• Електронни производствени линии
• Производство на медицински устройства
• Оборудване за обработка на полупроводници

В тези среди възможността за промяна на параметрите на движение чрез софтуер, а не чрез хардуерни настройки, създава значителни оперативни предимства.

Модернизация на опаковъчни машини

Опаковъчното оборудване представлява една от най-големите възможности за внедряване на електрически задвижващи механизми.

Традиционните опаковъчни системи често съдържат десетки пневматични цилиндри, отговорни за:

• Позициониране на продукта
• Обработка на кашони
• Работа на врати
• Отхвърляне на части
• Зареждане на кутии
• Позициониране на етикети

С увеличаването на разнообразието от продукти, производителите често се сблъскват с дълги процедури за смяна.

Механични настройки стават необходими при промяна на размерите на опаковката.

Електрическите задвижващи механизми позволяват тези настройки да се извършват автоматично.

Вместо ръчно пренастройване на стопове и водачи, операторите просто избират нова рецепта за продукта.

Машината автоматично регулира позициите на задвижващите механизми според съхранените параметри на конфигурацията.

Тази възможност значително намалява времето за смяна на продукта, като същевременно подобрява повторяемостта.

Много производители на опаковъчни машини сега комбинират електрически задвижващи механизми с Индустриални HMI системи, за да създадат потребителски интерфейси за настройка, които опростяват работата с машината.

Автоматизирани монтажни системи

Операциите по сглобяване често изискват значително по-голяма прецизност на позициониране, отколкото пневматичните цилиндри могат надеждно да осигурят.

Компонентите трябва да се подравнят точно преди да се извършат операции по вмъкване, закрепване, заваряване или инспекция.

Електрическите задвижвания предлагат повторяемо позициониране, което поддържа:

• Вмъкване на компоненти
• Сглобяване чрез пресоване
• Позициониране на крепежни елементи
• Инсталиране на конектори
• Операции по прехвърляне на части

Тъй като позиционирането се дефинира софтуерно, инженерите лесно могат да променят профилите на движение с развитието на продуктите.

Тази гъвкавост става все по-ценна в производствени среди, които произвеждат множество варианти на продукти на споделено производствено оборудване.

Производство на храни и напитки

Хранително-вкусовите производствени предприятия продължават да търсят алтернативи на пневматичните системи както по оперативни, така и по устойчиви причини.

Сгъстеният въздух остава често използван в хранително-вкусовите предприятия, но намаляването на общата консумация на въздух може значително да подобри енергийната ефективност.

Електрическите задвижвания предоставят допълнителни предимства, включително:

• Намалена консумация на енергия
• Подобрена последователност на позициониране
• По-ниски изисквания за поддръжка
• Оптимизирани процедури за почистване
• Подобрена повторяемост на процеса

Приложения като пълнене, сортиране, опаковане и обработка на материали често се възползват от прецизните контролни характеристики, предлагани от електрическите системи за движение.

Предимства за производителите на машини и OEM дизайн

Производителите на машини са под постоянен натиск да намалят инженерните усилия, като същевременно подобрят производителността на машините.

Интегрираните електрически задвижвания помагат за постигане на двата тези цели.

Традиционните системи за движение често изискват координация между множество доставчици, включително производители на задвижвания, доставчици на задвижващи устройства, доставчици на кабели и доставчици на контролни системи.

Интегрираната платформа за задвижвания консолидира голяма част от тази сложност.

Ползите за OEM производителите включват:

• Намален брой компоненти
• Оптимизиран електрически дизайн
• По-бърз монтаж
• Намалени изисквания за пространство в таблото
• Оптимизирана документация
• По-кратки цикли на пускане в експлоатация

Тези предимства могат значително да намалят разходите за разработка на машини, като същевременно подобрят стандартизацията между оборудвателните платформи.

Интеграция с модерни PLC платформи

Една от причините електрическите задвижвания да продължават да набират популярност е тяхната съвместимост с модерните индустриални контролни системи.

Простата архитектура с цифров вход позволява лесна интеграция с практически всяка PLC платформа.

Често използвани интеграционни платформи включват:

• Allen-Bradley ControlLogix
• Allen-Bradley CompactLogix
• Siemens SIMATIC S7
• Mitsubishi MELSEC iQ-R
• Omron CJ Series
• Schneider Modicon Quantum

Тъй като контролерът на задвижването извършва изчисленията за движение вътрешно, PLC трябва само да предоставя прости командни сигнали.

Тази архитектура минимизира изискванията за програмиране, като същевременно запазва съвместимостта със съществуващата автоматизационна инфраструктура.

Кога пневматичните системи все още имат смисъл

Въпреки предимствата на електрическите задвижвания, пневматичната технология остава много ефективна за много индустриални приложения.

Инженерите трябва да оценяват изискванията обективно, а не да приемат, че по-новите технологии автоматично осигуряват най-доброто решение.

Пневматичните цилиндри често остават предимство, когато:

• Изискват се изключително високи циклични скорости
• Точността на позициониране не е критична
• Налична е съществуваща въздушна инфраструктура
• Първоначалната цена е основен фактор
• Условията на околната среда са тежки
• Достатъчно е просто движение от край до край

Най-успешните инженерни решения произтичат от оценка на общите разходи през целия жизнен цикъл, а не само от фокус върху първоначалната цена на покупка.

В много предприятия комбинация от пневматични, хидравлични и електрически технологии за движение осигурява оптималното решение.

Бъдещето на индустриалното управление на движението

Бъдещето на индустриалната автоматизация вероятно ще включва все по-широко приемане на интелигентни електрически системи за движение.

Няколко индустриални тенденции продължават да стимулират този преход:

• Инициативи Industry 4.0
• Програми за предиктивна поддръжка
• Цели за енергийна ефективност
• Изисквания за гъвкаво производство
• Проекти за дигитална трансформация
• Недостиг на квалифицирана работна ръка

Интегрираните електрически задвижвания едновременно адресират много от тези предизвикателства.

Те осигуряват подобрена диагностика, софтуерно конфигурирана работа, повишена енергийна ефективност и опростена поддръжка, като същевременно остават достъпни за техници, запознати с традиционните автоматизационни системи.

С напредъка на технологиите за контролери, електрическите задвижвания вероятно ще стават още по-лесни за внедряване, като предлагат все по-сложни възможности.

Заключение

Електрическите задвижвания вече не са ограничени само до сложни приложения с серво управление. Модерни интегрирани решения като платформата SMC e-Actuator демонстрират как електрическото движение може да постигне простотата, традиционно свързвана с пневматичните системи, като същевременно осигурява прецизност, гъвкавост и ефективност, характерни за съвременните технологии за управление на мотори.

Чрез интегриране на контролери директно в задвижващия модул, опростяване на изискванията за окабеляване и предоставяне на интуитивни софтуерни инструменти за конфигурация, тези системи намаляват много от пречките, които преди това възпрепятстваха приемането на електрическо задвижване.

За производителите, които търсят подобрена ефективност, намалена поддръжка, повишена точност на позициониране и по-голяма гъвкавост в производството, електрическите задвижвания предлагат убедителна алтернатива на конвенционалните хидравлични и пневматични системи. Докато пневматичните и хидравличните технологии ще продължат да изпълняват важни индустриални роли, интегрираните електрически решения за движение стават все по-привлекателен избор за следващото поколение автоматизационни системи.