Intelligente aandrijving in het tijdperk van Industrie 4.0

Met de snelle groei van Industrie 4.0-toepassingen staan machinebouwers onder druk om minder mensen in te zetten om kortere ontwikkeltijden voor geavanceerde machines te realiseren. De behoefte om de noodzakelijke informatie voor operationele besluitvorming te verstrekken met realtime gegevens groeit. Het sleutelwoord dat geassocieerd wordt met Industrie 4.0 is connectiviteit (verbindingen tussen alle deelnemers aan het productieproces), zelfs in fabrieken die Industrie 4 nog niet hebben toegepast.0. Het is belangrijk dat componenten of systemen op zijn minst compatibel zijn met de vereisten van Industrie 4.0 en dat ze verbinding kunnen maken en kunnen communiceren met interne en externe netwerken.

Hoewel het eenvoudig te implementeren is met nieuwe componenten, is het niet realistisch om alle bestaande systemen te vervangen om compatibiliteit te garanderen. Dit heeft geleid tot de ontwikkeling van een verscheidenheid aan apparaten die op zijn minst een basisverbinding bieden met een industrieel 4.0-systeem zonder de automatiseringslogica te beïnvloeden. Door de ontwikkeling van de drive kunnen fabrikanten verschillende functies configureren via ingebouwde technologie die de noodzaak voor externe PLC's elimineert, als weerspiegeling van de wijzigingen die zijn aangebracht aan drives van de vorige generatie die beperkte functionaliteit bieden.

Geen externe PLC vereist

Moderne aandrijfsystemen zijn voldoende intelligent om positionele verplaatsings- en snelheidsregeling uit te voeren. De implementatie van deze functies is net zo eenvoudig als het bekijken van een e-mail via een mobiele telefoon. Een andere verwachting die Industrie 4.0 met zich meebrengt, is dat het aandrijfsysteem gegevens over de machinefunctionaliteit en -prestaties kan vastleggen, deze gegevens vervolgens kan configureren en aan de buitenwereld kan presenteren.

Geavanceerde schijffabrikanten kunnen een verscheidenheid aan functies configureren via ingebouwde technologie, waardoor er geen externe Programmable Logic Controllers (PLC's) nodig zijn. De nieuwste servoaandrijvingen bevatten bijvoorbeeld het besturingssysteem voor programmeerbare controllers van de International Electrotechnical Commission (IEC) 61131-3. Dit weerspiegelt de wijzigingen die zijn aangebracht in de vorige generatie stuurprogramma's en die beperkte functionaliteit boden.

Het kost wat tijd om de implicaties van deze vooruitgang op het gebied van aandrijving volledig te begrijpen, maar de huidige slimme aandrijvingen hebben het vermogen om realtime besturingsuitdagingen op te lossen, wat een belangrijk aspect is van Industrie 4.0. De PLC is verwijderd en de directe toegang tot de aandrijving elimineert tijdsintervallen en optimaliseert de cyclustijd en productconsistentie.

Blijf gesynchroniseerd

Zelfs als een aandrijfsysteem een bepaald probleemoplossend hulpmiddel of functieblok bevat, staat het nog steeds voor de uitdaging om meerdere bewegingen op één machine te synchroniseren. In het geval dat het gebruikte bussysteem onzeker is, kan de oplossing worden gebruikt om de aandrijvingen te laten communiceren zonder terug te hoeven keren naar het centrale besturingssysteem. Dit is waar het deterministische bussysteem zoals SERCOS III op zichzelf staat. Een deterministisch systeem is geen noodzakelijke voorwaarde voor de toepassing van Industrie 4.0. De schijf kan realtime gegevens opslaan en deze op een niet-deterministische manier naar het stroomopwaartse systeem sturen.

Nu er diverse geavanceerde tools beschikbaar zijn in de drive, is het belangrijk om de juiste tool te kiezen. Het doel moet zijn om programmeurs van machinebouwers zonder specifieke ervaring in staat te stellen toegang te krijgen tot deze functies en deze te gebruiken. Het wordt aanbevolen om beproefde en geteste PLC-functieblokken te gebruiken die kunnen worden gebruikt met PLC's onder de IEC 61131-3-standaard en die zelfs kunnen worden gecombineerd met ladderlogica-programmering.

Er is nu een grote verscheidenheid aan functieblokken beschikbaar die voor elke toepassing kunnen worden geselecteerd. Wat ze kunnen doen is het verzamelen van locatie-informatie op de transportband, de besturing van de wikkelmachine tot de registratiecontrole in een gesloten lus, en zelfs het creëren van volledige bewegingstrajecten voor dwarssnijders en kruissealers.

Maak een HMI

Human Machine Interface (HMI) is een ander belangrijk onderdeel van Industrie 4.0. In het verleden vereiste het creëren van interfaces voor machines en operators de tussenkomst van een centraal PLC- en bussysteem voor het verzenden van kritische informatie en variabelen over de machine-instellingen naar de aandrijving. Diagnose- en machinestatusinformatie wordt opnieuw geïmporteerd in de PLC voordat deze op de HMI wordt weergegeven.

Hoewel moderne bussystemen dit kunnen, kan dit veel programmeerwerk vergen en kan het onnodig zijn als het aandrijfsysteem alle benodigde informatie bevat. Om dit probleem op te lossen, bevatten veel aandrijfsystemen alle tools die nodig zijn om een HMI te creëren. In sommige gevallen is de centrale PLC mogelijk niet nodig omdat de omvormer een volledig scala aan in- en uitgangen kan gebruiken, die voorheen op de PLC waren aangesloten.

De belangrijkste factor die moet worden gecontroleerd, is de tijd die nodig is om de machine in te stellen en fouten op te sporen. Slimme aandrijvingen bieden nu een aantal tools die de opstarttijd verkorten door geoptimaliseerde asbewegingen en processynchronisatie.

Deze snelstarttools zijn ontworpen om de aandrijving in de vroege stadia van de inbedrijfstelling van de machine te verplaatsen, zelfs als de machinebesturingssoftware nog niet in het systeem is geïnstalleerd. Het resultaat is een snelle en eenvoudige test van de mechanische prestaties van de machine met alleen eenvoudige IT-hulpmiddelen zoals mobiele telefoons of tablets.

Helpt behouden

Intelligente aandrijfsystemen kunnen deelnemen aan proactieve onderhoudsstrategieën, omdat ze worden geleverd met een complete set belangrijke tools die kritische voorspellende onderhoudsfuncties kunnen uitvoeren, waardoor extra programmeerinspanningen worden geminimaliseerd. Deze software kan worden ingesteld om continu de realtime status van de machineprestaties en de processtatus te bewaken. Dit omvat golfvormanalyse door het analyseren van temperatuurveranderingen, maar ook het controleren op speling, verhoogde wrijving of procesoverbelasting.

Als er een foutconditie optreedt, wordt er een code gegenereerd en naar de HMI verzonden. Als u een kritiek probleem tegenkomt waardoor de machine moet stoppen, kunt u binnen de drive beslissingen nemen om het risico op productieverlies en machineschade te minimaliseren.

Industrie 4.0 biedt verbeterde verwerkingskracht en verbeterde functionaliteit voor slimme schijven. Dit biedt meer mogelijkheden voor productiebedrijven om programmering, productie en onderhoud te optimaliseren. Omdat in veel gevallen de PLC-eisen worden verminderd of zelfs niet langer nodig zijn, kunnen in minder tijd geavanceerdere machines worden gemaakt.