Inteligentní měniče chrání své motory

-- 13.09.09 11:01

Prediktivní údržba polohovacích systémů dostává posilu v podobě inteligentní elektroniky měničů, která se chová jako reflexy lidského nervového systému.

Moderní stroje se stále více začínají podobat robotům v science fiction, které se o svou údržbu starají samy. Jsou nyní více inteligentní a v některých směrech se i polidštily. Obsahují decentralizovanější inteligenci, která se chová jako autonomní nervový systém člověka. Díky tomu může např. balicí stroj chránit sám sebe před nákladnými výpadky prostřednictvím rychlých reflexů v podobě chybové diagnostiky a reakcí vykonávaných měničem. Bez jakékoli okliky přes „mozek neboli řídicí systém dokážou inteligentní frekvenční měniče (Variable Frequency Drives VFD) diagnostikovat problémy stroje a provádět prediktivní údržbu dříve, než dojde k závadě nebo poklesu kvality výroby.

Tato „vrozená inteligence přináší vysokou míru spolehlivosti a dostupnosti stroje a zvyšuje objem a přesnost výroby. „Trvalým cílem automatizace je zvyšovat objem výroby a snižovat náklady na údržbu, říká Ralph Maguire, hlavní technik společnosti Bosch Rexroth. „Pokud je například monitorován krouticí moment posuvného řetězu, lze kontrolovat nadměrné tření nebo blokování mechanického systému. Je-li monitorována pozice na kuličkovém vřetenu, pak lze diagnostikovat obrácení směru rotace nebo krouticího momentu, k němuž dochází při mrtvém chodu.

V případě detekce takových změn může být zaslán požadavek na plánovanou nápravu dříve, než mechanismus selže a způsobí výpadek. Dan Throne, prodejní a marketingový manažer společnosti Bosch Rexroth, dodává: „V závislosti na vámi nastavených parametrech informuje inteligence v pohonu o zdraví každé osy, předvídá případné zhoršování stavu a dovoluje vám použít ten správný „lék dříve, než se poškození rozroste do závažných rozměrů. Jestliže se uvnitř stroje rozvíjí poškození, podobně jako nemoci nebo zranění u lidí, inteligentní funkce implementované do řízení měniče detekují problém včas, což umožňuje zavést příslušná opatření, než dojde k výraznému poškození, často automaticky a samouzdravujícím způsobem.

Prediktivní údržba implementovaná do řízení měničů může monitorovat mechanické vlastnosti, jako jsou mrtvý chod, tuhost pásu, jeho napnutí, variace zatížení a další podmínky, které jsou pro provoz stroje kritické. „Pokud se tyto ukazatele dostanou u dané osy mimo toleranční pásmo, měnič zjistí, že něco není v pořádku, a podnikne příslušné kroky stejně jako naše reflexy automatizují naši reakci, když si poklepeme na čéšku nebo se dotkneme horké plotny, vysvětluje Throne. Tento typ řízení s uzavřenou smyčkou může probíhat na úrovni řídicího prvku, ale reakce by byla pomalejší. Pokud by byl lidský mozek odpovědný například za reakci na dotyk horké plotny, toto zpoždění by již nezabránilo popálení.

Proto mají lidé reflexy. „Detekce závažné chyby v měniči musí vést k příslušné reakci měniče. U samotného elektrického měniče jde o současnou úroveň technologie, říká Throne. „U prediktivní údržby (na bázi měniče) je tato ochrana dále rozšířena na mechaniku připojené osy, kam byly začleněny dodatečné „reflexy pro ochranu mechanického systému nebo celé osy. Prediktivní údržba implementovaná do řízení měniče funguje nejlépe za předpokladu optimalizace výměny informací mezi řídicím prvkem stroje a akčními členy a senzory měniče. Proto také optimalizace datové výměny mezi pohonem a řídicím prvkem dostává při vývoji systému prediktivní údržby vysokou prioritu. „Zvláště cenné je to pro synchronizované víceosé linky, připomíná Throne.

Příkladem je aplikace robotického uchopení a umístění, například vkládání jehel do zásobníku, kde má řada šesti robotů na každé straně dopravníkového pásu přidělenu operační zónu. Dojde-li u jednoho robota k přesmyknutí jednoho zubu ozubeného kola, může nastat stav nepřesné pozice. Jestliže měnič nezná toleranční pásmo pro tuto osu, nemůže zjistit, že by jedno malé přesmyknutí zubu mohlo ohrozit celou linku. Pokud však měnič monitoruje mrtvý chod, „vycítí, kdy spojení mezi hřídelem motoru a hřídelem převodovky nefunguje správně. Poté následuje příslušný, uživatelem definovaný „reflex, tj. zaslání chybového hlášení řídicímu prvku stroje, nebo bezpečné vypnutí na ochranu před poškozením produktu či jiných částí stroje.

Dalším příkladem parametru, který mohou senzory měniče monitorovat, je teplo. Měnič může monitorovat například teplotu chladiče prostřednictvím termistoru v měniči a zajistit tak řádné chlazení. Pokud se chladič zanese nečistotami nebo ventilátor nefunguje správně, spustí se alarm. Jestliže tento stav přetrvává a teplota roste, měnič může zařízení vypnout z důvodu chybového stavu a předejít tak poškození. Někdy však může být reakce měniče spuštěna několika stavy. V takovém případě umí inteligentní měnič zpracovat komplexní data a řídicímu prvku zaslat jednoduchou diagnostickou informaci.

„Tím se nahrazuje zasílání všech komplexních informací do řídicího prvku a ušetří se doba cyklu potřebná pro diagnostiku v PLC, upozorňuje Throne. „Jde o efektivnější architekturu řízení, protože nezbytná komunikace mezi řídicím prvkem a osami je automaticky omezena. S inteligentními měniči je koncepce samočinně se opravujících strojů o další krok blíže k realitě. Tyto elektronické a mechanické „reflexy pomáhají automatizačním systémům chránit sebe sama před nákladnými výpadky a podporují vysoký objem výroby a přesnost.

Ce

Renee Robbinsová je vedoucí redaktorka časopisu Control Engineering. Můžete ji kontaktovat na adrese renee.robbins@reedbusiness.com.

Jak inteligentní pohony provádějí prediktivní údržbu?

Funkce motoru je přímo svázána s funkcí mechaniky, kterou pohybuje. Inteligentní měnič mimo jiné monitoruje sám sebe a mrtvý chod mezi servomotorem a mechanikou osy. Měnič monitoruje, jak motor reaguje na míru vůle v převodech nebo pásu, a pokud se dostane mimo tolerance nastavené pro tuto osu, inteligence měniče může provést jeden nebo více z následujících kroků:

Autor: Renee Robbinsová Control Engineering

Sponzorované odkazy

	4METAL.CZ - portál kovozpracujícího odvětví Skupina 4metal je sdružení kovozpracujících a strojírenských firem. Katalog firem, Burza strojů a materiálů, Burza práce, akce, aktuality, média. To vše na jedné adrese.
	Řízení a údržba průmyslového podniku Redaktoři časopisu průběžně sledují nejnovější trendy ve všech aspektech výroby v průmyslových závodech a přinášejí odběratelům informace, které potřebují pro udržení své konkurenceschopnosti.
	All for Power - odborný časopis o energetice Časopis All for Power se zaměřuje na uhelnou a jadernou energetiku, plynárenství, teplárenství a energetické strojírenství. Medium přináší i racionální pohledy na OZE.