Повысьте производительность с передовыми системами управления движением

Эксперты предсказывают, что к 2025 году 10-15% рабочих мест в трех секторах, а именно транспорте, производстве и розничной торговле, будут иметь высокий потенциал для автоматизации. По мере того как больше компаний принимают автоматизированные процессы и технологии, спрос на системы управления движением на заводах и производственных линиях вырос экспоненциально. Системы управления движением гарантируют, что продукты собираются успешно, перемещая правильные компоненты в правильное место, в правильной ориентации, в правильное время.

В этом руководстве мы исследуем, что такое системы управления движением, как они работают, кто от них выигрывает и как максимизировать их эффективность.

Что такое системы управления движением?

Система управления движением генерирует механическое движение. Она приводяется двигателем и предназначена для точного управления крутящим моментом, скоростью и/или позицией. В индустрии автоматизации системы управления движением обеспечивают точные и контролируемые движения частей станков.

Системы управления движением часто используются в ситуациях, требующих быстрого запуска и остановки движения, координации отдельных элементов и точного позиционирования продукта.

В большинстве случаев системы управления движением используют компьютеризированные управления для производства желаемых действий и воздействия на силу, скорость, давление и/или позиционирование. Более продвинутые системы имеют специализированные технологии для сбора критически важных процессных данных и обратной связи, таких как скорость или позиция, для улучшения будущих операций.

Базовая структура системы управления движением

Системы управления движением состоят из трех основных компонентов: контроллера движения, драйвера двигателя или усилителя и двигателя.

Контроллер движения

Контроллер движения — это мозг всей системы. Он обрабатывает все вычислительные требования выполнения последовательности, замыкания сервопетли и планирования траектории движения. Он управляется конечным пользователем для выполнения команд, направляющих функцию машины. Контроллеры движения варьируются в зависимости от количества осей, требуемого разрешения, времени обновления и конкретной поддерживаемой шины связи.

Контроллер движения затем подает аналоговый или цифровой низковольтный командный сигнал на привод двигателя.

Привод двигателя или усилитель

Привод двигателя получает низковольтный сигнал от контроллера движения, затем подает питание на двигатель.

Приводы двигателей отвечают за доставку правильного количества напряжения и тока двигателю, который производит крутящий момент и заводит нагрузку в движение.

Приводы могут быть аналоговыми, цифровыми, шаговыми, линейными, с переменной частотой и сервоприводами. У каждого привода уникальная функция и способность. Каждый привод работает с определенными двигателями, и некоторые работают лучше для конкретных приложений.

Двигатель

Также известный как мышца систем управления движением, двигатель преобразует электрическую энергию в механическую и производит крутящий момент, необходимый для перемещения в целевую позицию.

Двигатели в системах управления движением классифицируются как постоянного тока (DC) или переменного тока (AC) в зависимости от типа используемой мощности.

Двигатели переменного тока предлагают большую универсальность, контролируемое ускорение, регулируемый предельный крутящий момент и меньше помех в линии питания. Двигатели постоянного тока, с другой стороны, имеют высокий пусковой крутящий момент и легче в установке и использовании.

Устройство обратной связи

Устройства обратной связи можно найти как в замкнутых, так и в разомкнутых системах. Они передают информацию о позиции, направлении или скорости обратно в контроллер движения. Контроллер затем вносит необходимые коррективы в ток для достижения целевого выхода.

Системы управления движением широко используются для промышленных и производственных приложений. Их часто можно найти в отраслях, включая:

• Текстиль
• Сельское хозяйство
• Полупроводники и электроника
• Печать и бумага
• Пластик и резина
• Нефть и газ
• Металлообработка и машиностроение
• Медицина
• Мебель и дерево
• Пищевые и напитки
• Энергетика
• Автомобилестроение
• Аэрокосмическая и оборонная промышленность

Как улучшить эффективность вашей системы управления движением

1. Используйте правильный двигатель для конкретного приложения

Использование подходящих двигателей для приложения может привести к лучшему качеству продукции и более высокой экономии энергии. Три из наиболее распространенных двигателей, используемых в системах управления движением сегодня, — это двигатели постоянного тока (с щетками и бесщеточные), шаговые и сервоприводы.

Двигатели постоянного тока с щетками просты в управлении, имеют отличный крутящий момент на низких скоростях, достаточно эффективны и в основном недороги. Они создают слышимый шум и электромагнитный шум, который может вызывать помехи в системе. Кроме того, двигатель постоянного тока с щетками требует постоянного обслуживания, так как щетки могут и в конечном счете изнашиваются.

Распространенные применения: вибромотор мобильного телефона, игрушки, ручные вентиляторы, аккумуляторные дрели, автомобильные окна.

Бесщеточные двигатели постоянного тока тише, чем двигатель с щетками, так как нет контакта между поверхностями. По этой же причине они более эффективны. Бесщеточный двигатель постоянного тока обеспечит больше мощности, чем двигатель с щетками того же размера магнита. Недостаток этих двигателей в том, что они сложны в управлении и часто требуют специального контроллера.

Распространенные применения: стиральная машина, кондиционер, вентиляторы компьютера, дисковые приводы, дроны.

Шаговые двигатели используются для точного позиционирования и/или контроля скорости. Они имеют отличный крутящий момент на низких скоростях и идеальны для приложений с высоким удерживающим крутящим моментом. Их можно легко управлять с помощью недорогих микроконтроллеров. Недостаток шагового двигателя — шум, создаваемый им, ограниченный крутящий момент на высоких скоростях и более низкая эффективность. Поскольку они постоянно потребляют энергию, они имеют тенденцию нагреваться.

Распространенные применения: камеры наблюдения, наклон боковых зеркал автомобилей, принтеры.

Сервоприводы имеют отличный крутящий момент на скоростях выше 2000 об/мин. Благодаря замкнутой обратной связи, они имеют наивысшую точность позиционирования. Они необходимы для большинства передовых приложений управления движением. Возможные недостатки сервопривода — стоимость и потенциальная дрожание при попытке удержать позицию.

Распространенные применения: 3D-печать, ЧПУ, упаковка, декартовы системы.

2. Используйте подходящие и эффективные приводы скорости

Современные производители ищут более высокую эффективность машин и общую производительность, чтобы опередить конкурентов и удовлетворять меняющиеся потребности клиентов.

Последнее поколение приводов с переменной частотой (ВЧП) играет ключевую роль в ускорении операционной эффективности на этапах проектирования и производства. ВЧП помогают согласовать скорость двигателя с желаемой скоростью приводимого оборудования. Они также предназначены для более низкого шума, мягкого пуска и сниженного обслуживания.

3. Выберите правильный программируемый логический контроллер (ПЛК)

ПЛК — популярный инструмент автоматизации среди различных отраслей, потому что они просты в использовании и обеспечивают точный и модифицируемый контроль.

При выборе вашего ПЛК важно определить требования приложения, включая основы управления и будущую масштабируемость. Другие важные факторы для рассмотрения включают:

• Количество и тип ввода/вывода
• Необходимые функции управления
• Требования к сбору данных и специальным функциям
• Варианты связи
• Опыт автоматизации и возможности персонала завода

В то время как некоторые сотрудники завода разбираются в автоматизации, у других мало опыта с новыми технологиями. К счастью, на рынке есть различные ПЛК, специально разработанные для новичков. Хотя часто малы и просты, эти контроллеры предназначены для легкого расширения и обладают многими функциями, найденными в более крупных ПЛК.

4. Используйте только подходящие компоненты

Системы управления движением состоят из различных механических частей, таких как ремни и подшипники. Каждый компонент будет влиять на общую производительность всей системы. Именно поэтому все детали должны быть последовательно пересматриваемы и тестированы, от этапа проектирования до установки.

5. Планируйте регулярное техническое обслуживание

Все компоненты проходят нормальный износ, который может привести к снижению эффективности системы. Плановое профилактическое обслуживание устраняет дорогостоящий простой, вызванный поломкой. Оно также продлевает срок службы системы управления движением, предотвращая крупные ремонты и преждевременную замену оборудования.

Мощные технологии автоматизации, адаптированные к вашим потребностям

На производственных линиях, где мощность, производительность и точность движения имеют жизненное значение, наличие правильной системы управления движением может marcar разницу между успехом и неудачей.

John Henry Foster может помочь вам внедрить систему управления движением, адаптируемую к вашему конкретному приложению. С 1938 года мы оснащали производителей робототехникой, автоматизацией и промышленными системами, адаптированными к уникальным потребностям каждого клиента. Обратитесь к нашей команде, чтобы получить котировку.