Aktuální vydání

celé číslo

12

2021

Automatizace v chemickém a petrochemickém průmyslu

Průtokoměry a regulační ventily

celé číslo

Pneumatika je „žrout“ – použijte elektrické servopohony

Podle výzkumu se až 27 % vyrobeného stlačeného vzduchu ztratí. Kde? Netěsnosti, praskliny v rozvodech nebo u kompresoru znamenají zbytečné finanční náklady na energii. Při srovnání např. běžného kompresoru s dobou aktivního provozu deset let jsou náklady rozloženy přibližně v tomto poměru: 12 % pořizovací cena, 12 % náklady na údržbu a 76 % elektrická energie. Tyto údaje se mohou lišit podle velikosti kompresoru, ale i tak zůstává cena za krychlový metr stlačeného vzduchu nejdůležitějším parametrem. Spotřebu vzduchu obecně zvyšuje i laxní přístup pracovníků ve výrobě, kteří již většinou pochopili hodnotu elektrické energie, ale „vzduch je přece zdarma“.

 

Investice do měření vedou k úsporám

Panasonic dodává důmyslný systém správy hospodaření s energií založený na inteligentních elektroměrech. Nyní tento systém rozšířil o snímače průtoku vzduchu (obr. 1), a hledání úspor je tak zase o trochu jednoduší. Jsou-li do příslušných uzlů rozvodu stlačeného vzduchu umístěny průtokoměry, uživatel získává přesnou evidenci spotřeby vzduchu každé jednotlivé větve. Ihned může spočítat – program KW Watcher mu to ukáže v grafu –, kolik vzduchu a kdy bylo spotřebováno, včetně přesných nákladů na jeho výrobu.
 
Velmi účinné je neustálé porovnávání množství vyrobeného a spotřebovaného stlačeného vzduchu. Podaří-li se tímto systémem pozitivně ovlivnit chování obsluhy strojů na pracovišti, je skoro vyhráno. Stlačený vzduch je totiž ve výrobě nejdražším médiem.
 
Nepřetržitý sběr dat uživatelům přináší nejen cenné informace o aktuální či kumulované spotřebě stlačeného vzduchu v příslušné větvi a o její změně, ale také o spotřebované elektrické energii na jednotku množství vyrobeného stlačeného vzduchu. Skokový nárůst varuje před poruchou zařízení. A tyto údaje není třeba neustále hlídat: systém je zobrazí v grafu a zašle podle nastavení zvoleným osobám e-mail nebo zprávu SMS.
 

Zapomeňte na ideální výrobu

Vytvořte bezvadné výrobní prostředí. Využijte doporučení ze všech auditů. Zaměřte se na optimalizaci práce. Zpočátku to půjde velmi snadno a vykazovat úspory bude radost. Ovšem po určité době se dostanete na limity, s nimiž lze pohnout jen změnou technického vybavení. Jednou ze změn může být náhrada pneumatických pohonů elektrickými servomotory. Pneumatický pohon, jestliže není dostatečně vytížen, je málo efektivní, a náklady jsou tedy vysoké. Vzduch v pohonu i v celé přívodní větvi je třeba udržovat stále pod tlakem, a tak je kompresor stále v pohotovosti.
 
Ve většině případů lze pneumatický pohon nahradit elektrickým servomotorem, který spotřebovává méně energie a navíc ji vyžaduje jen tehdy, kdy je opravdu v činnosti. V případě, že povaha výroby umožňuje náhradu pneumatických pohonů v celé větvi, či dokonce v celém výrobním závodě, odpadnou uživatelům náklady spojené s výrobou stlačeného vzduchu a provozem kompresorů.
 
Návratnost je obvykle několik měsíců a potom již provoz vykazuje ekonomicky rentabilní průběh (obr. 2). V nabídce společnosti Panasonic Electric Works (PEW) jsou servomotory od 50 W do 15 kW v několika typových řadách od základního levného modelu až po typy s vestavěnou komunikační jednotkou a mnoha nadstandardními funkcemi. Ani potřeba ionizérů ve výrobě pro odstranění statického náboje není dostatečným argumentem pro zachování rozvodu stlačeného vzduchu. PEW dodává ionizéry bez nutnosti přívodu stlačeného vzduchu, jen s vlastním ventilátorem, které vykazují stejně rychlou depolarizaci jako ty, jež využívají stlačený vzduch a jejichž provoz je dražší (obr. 3).
 

Minas LIQI: servomotory za rozumné peníze

Ve srovnání s elektrickými krokovými a asynchronními nebo pneumatickými pohony mají servomotory řady Minas LIQI mnoho výhod, co se týče spolehlivosti, rychlosti a přesnosti polohování. Servomotory Minas LIQI jsou koncipovány s ohledem na rychlé uvedení do provozu, pro většinu úloh bez složitého nastavování. Tuhost se velmi jednoduše nastavuje otočným přepínačem přímo na čelním panelu řídicí jednotky (obr. 4). Až u náročnějších úloh je možné sáhnout po zdarma dostupném programu Panaterm, který je stejný pro všechny servomotory od řady Minas 5 výše.
 

MINAS A5B – servomotory s otevřenou komunikací EtherCAT

Společnost PEW má ve své nabídce několik řad servomotorů a díky jejich šíři je schopna dodat pohon pro téměř každou úlohu. Velmi známá a osvědčená řada servomotorů Minas A5 byla rozšířena o řadu Minas A5B se servomotory vybavenými rozhraním EtherCAT. To umožňuje realizovat otevřenou komunikaci master-slave po Ethernetu v reálném čase a výměnu dat mezi motory a řídicími jednotkami na sběrnici EtherCAT. Řídicí jednotka motorů obsahuje kompletní sadu příkazů pro až 64 os v síti.
 
Vzhledem ke své velké přenosové i vzorkovací frekvenci je EtherCAT zvláště vhodný pro vysoce dynamické polohování jedné i několika pohybových os, které je třeba např. v úlohách pick-and-place či při etiketování nebo značení lahví. Další výhodou je, že do vzdálenosti 100 m lze použít standardní, cenově dostupné ethernetové kabely.
 

Servopohony nejvyššího výkonu: Minas A5N

Servopohony Minas A5N s komunikací na bázi Ethernetu mají nejen velmi kompaktní tvary, ale jsou také ideální pro vysoce dynamické úlohy.
 
Sběrnice RTEX (Realtime Express) je obzvláště vhodná pro rychlé řízení dynamických jednoosých i víceosých soustav. Prostřednictvím RTEX jsou přenášeny informace o aktuálním stavu zařízení, jako jsou např. varovné a chybové kódy, údaje o aktuální poloze, rychlosti, točivém momentu, mechanickém a elektrickém úhlu rotoru, hodnotách vstupů a výstupů a mnoho dalších.
 
Rozšiřující jednotky pro PLC řady FP Sigma dovolují ovládat až šestnáct nezávislých os s přístupem na všechny jednotky na síti rychlostí 100 Mb/s v režimu full duplex.
 
Servopohony Minas A5N obsahují dvacetibitový snímač polohy, což odpovídá 1 048 576 impulzů na otáčku. Výkon pohonů je 50 W až 15 kW při otáčkách 0 až 6 000 min–1.
 
Servopohony řady Minas A5N jsou vybaveny bezpečnostní funkcí odpojení motoru od napájení (STO). Odpovídají požadavkům na bezpečnostní úroveň PL d podle ČSN EN ISO 13849 a SIL 2 podle ČSN EN 62061. Integrovaný bezpečnostní systém umožňuje po bezpečnostní události uvést stroj do provozu velmi snadno a rychle, protože řídicí jednotka pohonu zůstává stále aktivní a nedochází u ní k restartu.
 

Programovatelné automaty a pohony v dokonalé souhře

Programovatelné automaty Panasonic řídí tiskové stroje, výrobní linky nebo technická zařízení budov a vyskytují se i v mnoha dalších oborech po celém světě. Každou desetinu sekundy, minutu, hodinu či každý týden plní své úkoly a zpracovávají algoritmy, na jejichž základě se roztáčejí turbíny, zavírají vrata nebo spouštějí dopravníky. Na bezchybné komunikaci PLC a pohonů závisí optimální chod výroby, zpracování potravin, nebo dokonce životy lidí. Vybrat pro automatizační techniku kvalitního výrobce se vyplatí.
 
Obr. 1. Snímače průtoku vzduchu s přímým napojením na systém měření elektrické energie
Obr. 2. Velké pořizovací náklady na elektrické servopohony jsou jejich levnějším provozem velmi rychle kompenzovány
Obr. 3. Ionizér bez potřeby stlačeného vzduchu
Obr. 4. Řídicí jednotka servopohonu Minas LIQI
Obr. 5. Servopohon Minas A5B s komunikací EtherCAT