Aktuální vydání

celé číslo

08

2020

Mozaika novinek a informací

Restart ekonomiky

celé číslo

ACOPOSmulti65: promýšlení modularity strojů do detailu

Měniče skupiny ACOPOSmulti od společnosti B&R jsou od prvopočátku orientovány na modularitu. Avšak při hlubším uvažování o modularitě při stavbě strojů je jasné, že i měniče musí opustit rozváděče a přesunout se na místo děje. Takové uspořádání umožní vytvořit snadno připojitelná mechatronická zařízení v podobě konfigurovatelných modulů, a tudíž zkrátit dodací lhůty, uvolnit cenný prostor na pracovištích a zjednodušit uvádění strojů do provozu. Společnost B&R nyní uvádí na trh decentralizovaný měnič ACOPOSmulti65 pro řízení pohybu přímo u motorů, který zmíněné požadavky splňuje. 

Stejně jako je tomu v automobilovém průmyslu, požadavky na přizpůsobování zařízení individuálním požadavkům a možnost realizace jeho dalších modulárních variant postupně rostou i v oboru výroby strojů a strojních zařízení. Idea sériově vyráběných strojů se stává iluzí, objektivně se počet vyráběných kusů konkrétního stroje blíží jedné.

Výrazný trend k modularitě

Z hlediska řízení je ovšem možné všechny přednosti variantních stavebních modulů a součástí modulárně pojatých strojů efektivně využít pouze tehdy, když lze tyto moduly snadno připojit k primárnímu stroji, nejlépe jedinou zástrčkou. K tomu je třeba automatizační hardware vestavět přímo do příslušného zařízení, mimo rozváděč. To je jediný způsob, jak uvolnit cenný prostor v rozváděčích a umožnit přidávat či měnit variantní stavební skupiny stroje později – dokonce i v případech, kdy je stroj již v provozu. Jakmile je toho dosaženo, nemusí zákazníci výrobců strojů být nadále detailně obeznámeni se všemi aspekty ohledně možných variantních uspořádání daného stroje. Zmenšuje se také časový tlak při výrobě a uvádění strojů do provozu.

Tento vývoj směrem k modulárním strojům společnost B&R svou nabídkou v oboru řídicí techniky podporuje již delší dobu. Ukázkovým příkladem je modulární systém vstupů a výstupů X20, usnadňující realizaci decen­trálních automatizovaných ostrovů. Totéž platí i pro oblast řízení polohy a pohybu (motion control). Měniče skupiny ACOPOSmulti mohou ovládat servomotory, momentové motory i lineární motory, a jsou tudíž univerzálně použitelné pro všechny automatizační úlohy při stavbě strojů. Pohony s měniči řady ACOPOSmulti jsou cenově výhodné zejména u strojů s většími počty řízených os – např. u strojů na zpracování plastů, balicích, tiskařských a textilních strojů atd. Přizpůsobením napájecích zdrojů, chlazení a odstupňovaných měničů s tranzistory IGBT lze vždy sestavit optimální pohon přesně pro konkrétní úlohu.

Konec závislosti na rozváděčích

Každý volitelný modul stroje kdysi vyžadoval instalaci samostatného rozváděče nebo rozvodného panelu. Decentrální moduly I/O a řídicí jednotky pohonů však svůj potenciál efektivity naplní pouze v případě, že se bez těchto dodatečných panelů zcela obejdou. Zmenší se nejen náklady, ale i požadavky na místo. Výrobci strojů proto už dlouho volali po vyjmutí řídicích jednotek a měničů pohonů z rozváděčů.

V oblasti řízení – vyhodnocování údajů ze snímačů a ovládání akčních členů – byl již dlouhou dobu alternativou k modulům I/O montovaným na lištu v rozváděči systém X67. Tento systém obsahuje moduly I/O s krytím IP67 a lze ho používat mimo rozváděče, v náročných podmínkách průmyslových provozů.

Nyní takový osvobozující krok nastává v oblasti řízení pohybu. Společnost B&R vychází vstříc požadavkům na stavbu strojů s použitím ucelených a snadno použitelných stavebních modulů nabídkou jednotek ACOPOSmulti65 – měniče pro servopohony ACOPOSmulti65 (obr. 1) a decentralizované propojovací stanice 8CVE (obr. 2). Nové jednotky, vycházející z osvědčené řady měničů ACOPOSmulti pro rozváděče, lze díky jejich odolnosti proti vlivům okolního prostředí namontovat na kterékoliv místo na stroji. Číslo na konci označení znamená stupeň krytí IP65, tj. vnitřek jednotky je zcela chráněn před vniknutím cizích částic včetně prachu a měnič vydrží i ostřikování proudem vody z libovolného směru. Umístění jednotek přímo na stroji v blízkosti motorů znamená úsporu místa v řídicím rozváděči, a tudíž celkově menší požadavky na plochu, což je pro uživatele jednoznačně přínosné. Díky možnosti jednoduše přidávat doplňkové agregáty, manipulátory a jiná drobná zařízení pouhým připojením k hlavní jednotce lze při pozdější optimalizaci výrobních procesů stroje také snadno modernizovat.

Společnost B&R se od samého začátku vědomě rozhodla nemontovat měniče přímo na řízené motory. Umístit měnič na motor sice může být na první pohled účelné, ovšem jen bez ohledu na průvodní teplotní vlivy omezující použitelný výkon motoru. Motory jsou také často umisťovány na hůře přístupných místech, což by znamenalo obtíže při údržbě měničů. I přesto bylo jedním z největších problémů při vývoji současných přístrojů vyřešit odvod tepla tak, aby bylo vždy možné využít jejich plný výkon.

Příprava na systém SafeMC a hospodaření s energií

Jednou z vlastností významně usnadňujících instalaci a uvádění zařízení do provozu je možnost zapojit jednotky ACOPOSmulti65 do lineární struktury při použití jediného hybridního kabelu pro napájení 24 V DC, napájení meziobvodu, komunikační sběrnici Ethernet Powerlink a funkci bezpečného vypnutí krouticího momentu (STO). Vedle pevně zapojené bezpečnostní funkce STO budou v budoucnu nabízeny i volitelné síťové bezpečnostní funkce systému SafeMC, a to STO, SBC, SOS, SS1, SS2, SLS, SMS, SLI, SDI a SLP, které jsou nyní k dispozici pro existující přístroje ACOPOSmulti určené do rozváděčů.

Nové, decentrální přístroje jsou, stejně jako dosavadní přístroje řady ACOPOSmulti, dodávány s úplným spektrem funkcí napájení. Patří k nim korekce účiníku, která podstatně snižuje příkon, resp. proudový odběr stroje, a konstantní napětí v meziobvodu, zajišťující optimální výkon modulů měniče a motorů. Všechny aktivní napájecí moduly navíc dokážou vracet do sítě brzdicí energii (rekuperace energie).

Závěr

Jednotky řady ACOPOSmulti65 lze díky jejich snadné integraci do sítí Powerlink použít jako uzly k připojení dalších rozšiřujících modulů stroje a současně i k připojení I/O prostřednictvím vlastního rozhraní. V tomto druhém případě stačí přímo na místě připojit k zařízení ACOPOSmulti65 moduly I/O řady X67.

Lze si snadno spočítat, že nárůst pořizovací ceny při použití odolných decentrálních jednotek řady ACOPOSmulti65 je bohatě kompenzován úsporami dosaženými v rozváděči a na kabeláži. Další neoddiskutovatelnou předností je skutečnost, že umístění měničů poblíž motorů zmenšuje celkové rozměry stroje. Převratnou povahu jednotek ACOPOSmulti65 podtrhuje možnost přidávat rozšiřující stavební moduly ke strojům jako zcela samostatné entity. Bez úprav v rozváděči, bez práce se složitou kabeláží, jen pouhým zasunutím konektorů připojovacího kabelu – a to kdykoliv, i u stroje, který je již v provozu u uživatele.

(B+R automatizace, spol. s r. o.)

Obr. 1. Decentralizovaný měnič ACOPOSmulti65 pro servopohony

Obr. 2. Decentralizovaná propojovací stanice 8CVE řady ACOPOSmulti65