Aktuální vydání

celé číslo

08

2022

MSV 2022

Projektování, konstruování a programování automatizačních a řídicích systémů

celé číslo

Poznatky z veletrhu SPS/IPC/DRIVES ’99 v Norimberku

Automa 2/2000

Gustav Holub

Poznatky z veletrhu SPS/IPC/DRIVES ’99 v Norimberku

Tohoto specializovaného veletrhu se v listopadu zúčastnilo 540 vystavovatelů na celkové ploše 30 000 m2. Zatímco se v uplynulých ročnících náplň soustředila na programovatelné automaty (PLC, v německy mluvících zemích se používá zkratka SPS), průmyslové počítače (IPC) a elektrickou pohonnou techniku, zahrnoval veletrh, který se konal na podzim loňského roku, veškeré komponenty automatizace až po kompletní řídicí systémy. Jestliže v posledním ročníku byly jádrem expozic vestavné moduly, sítě a především senzorová technika, byl v tomto roce kladen důraz i na systémy pro zpracování obrazu, servopohony s regulací a bezpečnostní systémy.

Obr. 1.

1. Elektrické pohony a servopohony
Hnacími jednotkami v automatizaci jsou obvykle elektrické servopohony. Stále se zvyšující nároky na jejich dynamiku, stabilitu otáček a na široké rozsahy jejich řízení bez kmitání vyžadují regulaci se snímači otáček ve zpětné vazbě. Jak bylo vidět na vystavených exponátech a jak potvrdili odborníci na zahajovací tiskové konferenci, směřují vývojové práce k náhradě těchto snímačů softwarovými monitory otáček. U těchto koncepcí je však třeba údajně počítat se snížením dynamiky a přesnosti v řízení a polohování a s náchylností k nestabilitě, zejména v rozsahu velmi nízkých otáček servomotorů. Zatímco řízení otáček bez senzorů je v principu možné, problém polohování bez senzorů zůstává zatím nevyřešený.

Dále je třeba se zmínit o početných střídavých pohonech, u nichž jsou měniče frekvence vestavěny přímo v prostoru motorů nebo zvětšených svorkovnic (zatím do výkonu pouze 10 kW) a především o překvapivě velkém množství vystavených pohonů s přímými lineárními servomotory. Zejména synchronní servopohony s permanentními magnety v sekundární části jsou v popředí zájmu výrobců vysokorychlostních obráběcích strojů a v přepravní, pohybové i manipulační technice na krátké a delší vzdálenosti. U přímých lineárních pohonů se počítá s krokem polohování 1 nm, přičemž již v současné době se dosahuje kroku 10 nm.

U polohově regulovaných lineárních servopohonů je dosažitelná odolnost vůči poruchám dvojnásobně vyšší než u mechanických kuličkových šroubů. Tato hodnota se dá ještě zvýšit podřízenými regulačními obvody za použití odpovídajících senzorů a při optimálně přizpůsobené a dostatečně tuhé mechanické konstrukci.

Obr. 2.

2. Inteligence na postupu
O rozsahu „inteligence“ řízení a regulace servopohonů se zatím názory odborníků liší. Podle prof. G. Brandenburga z TU v Mnichově lze pod pojem „inteligentní pohony“ zahrnout veškeré pohony, u nichž jsou v příslušném řidicím měniči integrovány funkce PLC a technologické funkce, jako např. víceosové polohování nebo numerické řízení CNC, softwarové kinematické šablony a zčásti i další funkce v parametrovatelných standardních softwarových produktech.

Rozhraní pro obvyklé sběrnice umožňují komunikovat s nadřazenými řídicími systémy a inteligentní pohon přejímá přímo na místě úkoly v decentralizované automatizační soustavě. Těchto inteligentních servopohonů s různorodým funkčním vybavením byly vystaveny celé desítky. Návrhy mechatronických systémů sestavených z elektronických, strojních a softwarových komponent musí mít za cíl výslednou optimální funkční jednotu, což vyžaduje další standardizaci projekčních, resp. návrhových prostředků.

Odpovídající software s automatickou optimalizací kaskádových stavových regulací se nachází zatím ve vývojovém stadiu. V souvislosti s regulací složitých mechanických systémů se velký zájem soustřeďuje na metody „soft-computingu“, u nichž se uplatňuje fuzzy logika, na umělé neuronové sítě a genetické algoritmy.

Obr. 3.

3. Závěr
Vystavené exponáty, jejich funkční vybavení a koncepční řešení ukazují, že software a inteligentní periferní přístroje stále mění své parametry a vlastnosti. Otevřené systémy se standardními rozhraními vytlačují původní systémy řízení a architekturu softwaru ovlivňuje stále více vlastností automatizační techniky. Software stále získává na významu a situace na trhu informační techniky je podobná, neboť tato technika proniká i do průmyslové automatizace a realizace investičních celků. Podle odborníků firmy Siemens budou při realizaci výrobní a procesní automatizace inteligentní softwarová řešení v narůstající míře nahrazovat hardware. Inteligentně řízené pohony, komunikativní měřicí přístroje a inteligentní senzory a akční členy, komunikační systémy, počínaje sběrnicemi a konče intranetem a internetem, budou určujícími prostředky v automatizačních řešeních blízké budoucnosti.

Veletrh také ukázal, že malé a střední podniky mohou dodávat minimálně stejně kvalitní a moderní automatizační prostředky jako velké koncerny. Automatizační technika se stává spíše službou než typickým produktem a je zřejmé, že i malé podniky mohou uspokojovat nároky zákazníků. V tomto oboru však vzniká určité dilema jak pro uživatele, tak i pro výrobce, neboť inovační cykly se u komponent automatizace pohybují kolem dvou roků, ale zákazník spíše počítá s dlouhodobou investicí s přiměřenou návratností.

Bez povšimnutí nelze přejít snahu některých vystavujících firem o maximální bezpečnost osob, strojů a řídicích systémů.

Literatura:

[1] Firemní dokumentace a tiskové informace vystavujících podniků, listopad 1999.

[2] Přednášky z tiskové konference odborníků z TU München, Fraunhofer IPA, firem Siemens a Matsushita.