Print

Mechatronické polohování uvádí Průmysl 4.0 do pohybu

-- 23.11.16

Mechatronické navrhování strojů zjednodušuje a rozšiřuje operace a posouvá iniciativy Průmyslu 4.0 kupředu. 

Technologie koncepce Průmysl 4.0, některými označované za novou průmyslovou revoluci, zvyšují účinnost, výkon a dostupnost zabudované inteligence ve strojích. Mechatronické navrhování strojů a technické zajištění poskytují základní stavební kameny pro iniciativy Průmyslu 4.0. 

Cesta k Průmyslu 4.0

Průmyslová revoluce svým přechodem ke strojům poháněným uhlím a párou přinesla první výrobní závody a mechanizaci v textilním průmyslu a dalších odvětvích. Druhá průmyslová revoluce se v dějinách zapsala novinkami zrychlujícími výrobu, včetně pásové sériové výroby. Digitální technologie uvedené na svět třetí průmyslovou revolucí přinesly pokrok v oblasti automatizace a robotiky a výrazný posun směrem k vyšší energetické účinnosti ve výrobním a zpracovatelském průmyslu. 

Čtvrtá průmyslová revoluce, označovaná jako Průmysl 4.0, staví na možnostech digitálních dat a automatizačních technologií. Přináší modulární komponenty podporující internet věcí (Internet of Things – IoT) a digitální komunikaci pro řízení. Internet věcí poskytuje potenciálně rozsáhlou platformu pro Průmysl 4.0 s příležitostmi učinit systémy rychlejší, spolehlivější, agilnější a škálovatelnější. Na Průmyslu 4.0 je výjimečná právě jeho schopnost přenášet podrobná data a analýzy téměř v reálném čase v podstatě kamkoli na světě. 

Iniciativy na poli Průmyslu 4.0 se rozšířily exponenciálně s tím, jak se senzory, stroje a provozy připojují k internetu a cloudovým platformám. Řešení IoT budou implementovat zejména firmy, aby snížily provozní náklady, zvýšily produktivitu a rozšířily svůj záběr na nové trhy nebo aby vyvíjely nové produkty. 

Podle průzkumu nedávno provedeného serverem Business Insider již více než polovina ředitelů firem zavedla systémy IoT nebo se na to chystá. Více než 80 % z nich se domnívá, že úspěšné zavedení technologií IoT bude mít kritický význam pro úspěšnost v budoucnu. Zabudovaná inteligence a bezdrátové senzory doznaly v průmyslových závodech a provozech značného rozšíření. Podle odhadů společnosti pro průzkum MarketsandMarkets dosáhne do roku 2020 hodnota trhu s průmyslovými zařízeními podporujícími IoT 151 miliard dolarů. 

Proč Průmysl 4.0

Evoluce konektivity v oblasti automatizace a robotiky posílila poptávku po technologiích na bázi strojů, M2M (Machine-to-Machine) a M2N (Machine-to-Network). Vývoj mechatronických strojů urychlil postup iniciativ Průmyslu 4.0. K síti připojené, elektromotory poháněné, automatizované a řízené linky či aplikace dovolují rozmach strategií monitorování kritických zařízení a správu výrobních prostředků za účelem zvyšování výkonu, doby pohotovosti a provozní životnosti strojů v oblasti automatizace a robotiky. 

Cloudové aplikace umožňují realizovat složité řídicí funkce, agregaci dat, monitorování a diagnostiku strojních zařízení, které byly dříve dostupné jen na úrovni závodu a podniku.

Nástup nových modelů dodavatelského řetězce a zkracování výrobních cyklů vyžaduje dostatečnou agilitu, jež může zkrátit dobu potřebnou pro vývoj strojů a integraci systémů na klíč. Vzhledem ke stále větší míře připojení průmyslových procesů k síti potřebují výrobci strojů a jejich provozovatelé větší flexibilitu a kratší dodací doby dovolující inteligentnější navrhování strojů a jejich zprovozňování. 

Průmysl 4.0 a mechatronické polohování

Klíčem k úspěšnosti iniciativ Průmyslu 4.0 je pochopení role mechatronického polohování. Ve výrobě, v balení, logistice a manipulaci s materiálem musí automatizace a digitální technologie plnit mnoho úkolů, od nárůstu provozní efektivity a výkonu až po zvyšování škálovatelnosti.

Zvládnout tuto složitost je jádrem mechatronického navrhování strojů. Proto také implementace iniciativ IoT vyžaduje začlenění řady technických funkcí. 

Efektivní výroba a sestavování začíná efektivním polohováním. Polohování je věcí hnacího hřídele, převodů a elektromotoru, měniče nebo servopohonu. Automatizace je dvousečná zbraň – zvyšuje produktivitu a zároveň přidává vrstvy složitosti v podobě kinematického programování, řídicích systémů a integrace do sítě, a to jak do internetových, tak cloudových platforem. 

Situaci dále komplikuje skutečnost, že většina závodů provozuje v určité míře i starší systémy, které mohly být připojeny k internetu již po desetiletí nebo i déle. Motorové pohony, programovatelné automaty i další starší zařízení musejí být posouzeny z hlediska protokolu a komunikací na kompatibilitu s novějšími technologiemi podporujícími IoT. 

Jednodušeji s mechatronikou

Multidisciplinární přístup mechatroniky, který umožňuje zvládat komplexní problém slučování informačních technologií (IT) a provozních technologií (PT), je pro koncepci Průmyslu 4.0 velmi přínosný. Navrhování na bázi mechatroniky přináší lepší stroje, jelikož zjednodušuje konstrukční provedení, zprovozňování a provoz. Samooptimalizace stroje a správně zvolené vyspělé systémy motoru a měniče mohou výrobu a dodavatelský řetězec zpružnit, urychlit a zefektivnit, neboť dovolují výrobcům strojů zprovozňovat, programovat a připojovat stroje za kratší dobu. 

Například frekvenční měniče s vyspělou funkčností aktivně podporují konektivitu pro nové a starší stroje. Chytré technologie pohonu motorů postavené na technologii parametrizovaného programování mohou urychlit kinematické programování stroje od koncepce až po nasazení. Parametrizace umožňuje snadnější zprovoznění než tradiční programování. Zapojení chytrého pohonu do sítě již nevyžaduje speciální školení. Tatáž pravidla platí i pro parametrizaci měniče během zprovozňování. V některých případech stačí jen Wi-Fi a připojitelný paměťový modul k replikaci parametrů a zprovoznění může být hotovo za pár minut. 

Snížení počtu proměnných zjednodušuje stroj a polohování. Integrace elektroniky a softwaru do mechaniky pohonu tvoří jednu sdruženou jednotku, která při kombinaci s inteligentními technologiemi dovoluje rozsah rychlostí motoru s konstantním krouticím momentem, což je žádoucí pro mnoho průmyslových aplikací. Díky identifikaci zbytečných a nežádoucích proměnných měniče je možno rychlost otáčení volně nastavovat a řídit dálkově pomocí mobilních zařízení. 

Inteligentní motory nyní mohou být spojnicí mezi tradičním oborem technologie pohonu s řízenou rychlostí a Průmyslem 4.0 díky kombinaci jednoduchosti motoru poháněného síťovým napětím s elektronickou jednotkou řízení pohonu a poskytovat tak uživateli ideální vzdálený přístup k ovládání motoru. Vysoce účinná modulární řešení pohonu kombinující motor a převodovku s motory s proměnlivou rychlostí mohou často dosahovat stejných nebo i lepších provozních výsledků než motor a měničový pohon. 

Také software strojů šel modulární cestou. Aplikační šablony jsou praktickým technickým nástrojem ke zjednodušení a zpřehlednění sofistikovaného a složitého polohování. Modulární softwarové šablony umožňují snadnou parametrizaci pohonů. Mnoho modulárních automatizačních systémů pro centralizované, regulátorové, decentralizované a pohonové platformy využívá automatizační topologie pracující se standardy EtherCAT, PLCopen a s dalšími průmyslovými standardy. 

Internetový protokol (IP), protokol (TCP)/IP a otevřené systémové architektury si nacházejí cestu do průmyslových odvětví a v nových instalacích již překonávají specializované sítě fieldbus. Pro konektivitu motorových pohonů se nabízejí různé formy bezdrátové komunikace, komunikace po síti fieldbus (včetně Ethernetu), rozhraní s mnoha I/O a možnosti připojení klávesnice, zařízení USB nebo bezdrátového modulu sítě LAN. Velký výběr možností rozhraní usnadňuje zprovozňování, nastavování parametrů a konektivitu. Možnosti připojení bezdrátovým způsobem, přes I/O a metodou plug-and-play dovolují přenos dat do sítě a pro řízení a analytiku na bázi cloudu. 

Programování s otevřenými standardy poskytuje operátorům kontrolu na procesní úrovni a schopnost integrovat předchozí a následné úkony řízené pohony s použitím téhož řídicího prvku. Prostředí s otevřenými standardy zvětšují rozsah síťových přístupových bodů, což může být dvousečnou zbraní. Průmyslovou konektivitu a řízení je nutno vyhodnocovat z hlediska potenciálních kybernetických rizik a pro identifikaci preventivních opatření. Řídicí platforma s interními řídicími prvky, se systémem bezpečnostních opatření pro programovatelné automaty (PLC) a vybavená správou uživatelských práv může podporovat vícevrstevné protokoly kyberprostorového zabezpečení. Rámec kyberprostorového zabezpečení organizace NIST (National Institute of Standards and Technology) poskytuje specifické pokyny pro implementaci protokolů zabezpečení průmyslové sítě a zařízení připojená k IoT. 

Příslib Průmyslu 4.0

Příslib Průmyslu 4.0 – produktivnější a ziskovější operace s autentizovanými uživateli, kteří přistupují k datové analýze, řídí výrobu a provádějí preventivní údržbu odkudkoli na světě – nakonec stojí na základech mechatronických polohovacích systémů. 

Již existují ty správné nástroje pro uvádění inteligentních strojů na trh ještě v kratších intervalech. Moderní technologie pohonů s sebou přirozeně nesou i vyšší energetickou účinnost. Snadnější programování a přístup k řízení přinášejí operátorům vyšší produktivitu, jednodušší údržbu a omezení odstávek. Automatizační řešení postavená na polohování využívají ergonomické koncepce obsluhy a operační systémy s uživatelsky přívětivým, vícedotykovým rozhraním HMI pro vizualizaci procesů a snadnější integraci k podpoře síťové konektivity a řízení s podporou IIoT. 

V dnešní éře Průmyslu 4.0 je mechatronika bezpochyby významnější než kdy dříve. Agilní a škálovatelné technologie pohonů poskytují efektivnější tok dat, přehlednost a řízení. Data ze strojů jsou zabezpečeným způsobem přenášena do sítě nebo cloudu a zpět a dovolují rozhodování v reálném čase, diagnostiku a údržbu i prediktivní analýzu. Transformace komplexního polohování a automatizace na snadno použitelná řešení pohonů je tím, co uvádí koncepci Průmyslu 4.0 do pohybu. 

Doug Burns je obchodní a marketingový ředitel společnosti Lenze. Upravila Emily Guentherová, zástupkyně obsahového ředitele, Control Engineering, CFE Media, eguenther@cfemedia.com.


Sponzorované odkazy

 
Aktuální vydání
Reklama

Navštivte rovněž

  •   Události  
  •   Katalog  

Události

Snídaně s Matrikonem
2017-09-13 - 2017-09-13
Místo: Tančící kuchyně, Praha
WEBINÁŘ: Trendy v IIoT V
2017-09-13 - 2017-09-13
Místo: webinář
3. ročník konference SMART HOME
2017-09-19 - 2017-09-19
Místo: Grandior Hotel Prague, Na Poříčí 42, Praha, konferenční sál C + D
Moderní metody rozpoznávání a zpracování obrazových informací 2017
2017-09-19 - 2017-09-19
Místo: Technická univerzita v Liberci Budova G, Univerzitní náměstí 1410/1, Liberec (posluchárna G312)
Moderní technologie pro potravinářský průmysl IV
2017-09-20 - 2017-09-20
Místo: Kongresové centrum Praha

Katalog

COGNEX
COGNEX
Emmy-Noether-Str. 11
76131 Karlsruhe
tel. 737 489 292

B+R automatizace, spol. s r.o.
B+R automatizace, spol. s r.o.
Stránského 39
616 00 Brno
tel. +420 541 4203 -11

Schneider Electric CZ, s. r. o.
Schneider Electric CZ, s. r. o.
U Trezorky 921/2
158 00 Praha 5
tel. 00420737266673

BALLUFF CZ s.r.o.
BALLUFF CZ s.r.o.
Pelušková 1400
19800 Praha
tel. 724697790

Mitsubishi Electric Europe B.V.
Mitsubishi Electric Europe B.V.
Pekařská 621/7
155 00 Praha 5
tel. +420 251 551 470

všechny firmy
Reklama


Tematické newslettery




Anketa


Ano, proto se je snažíme minimalizovat
Ne, jsou na odpovídající úrovni
Nejsou vysoké, ale rychle rostou

O nás   |   Reklama   |   Mapa stránek   |   Kontakt   |   Užitečné odkazy   |   Bezplatné zasílání   |   RSS   |   
Copyright © 2007-2017 Trade Media International s. r. o.
Navštivte naše další stránky
Trade Media International s. r. o. Trade Media International s. r. o. - Remote Marketing Továrna - vše o průmyslu Control Engineering Česko Řízení a údržba průmyslového podniku Inteligentní budovy Almanach produkce – katalog firem a produktů pro průmysl Konference TMI