Инновационные решения в децентрализованном электроприводе

Функциональные модули в производственном оборудовании

С середины 90-х годов прошлого века децентрализация и децентрализованная приводная техника начинают оказывать заметное влияние на структуру автоматизированного электропривода.

Децентрализация отличается переносом максимального числа компонентов привода на оборудование, последовательным подключением готовых узлов/модулей силовыми и информационными фабрично подготовленными кабелями, снижением затрат на обеспечение электромагнитной совместимости.

В области децентрализованного привода более восьми лет на рынке представлен встраиваемый в клеммную коробку двигателя преобразователь частоты MOVIMOT^®, который соответствует требованиям, существующим в автомобильной и пищевой промышленности, а также в отраслях по перемещению грузов.

В настоящее время вводится понятие технологического или функционального модуля, являющегося основой дискретного производственного планирования. При проектировании новых производственных линий оперируют наименьшим элементом, в состав которого входят механический узел, электропривод и система управления. При этом в электропривод интегрируются интеллектуальные функции, которые пользователь может легко адаптировать под свои нужды, изменив параметры и не прибегая к программированию логических контроллеров (ПЛК).

Типичными технологическими модулями являются роликовый конвейер, подъемное устройство, модули EMS (монорельсовая транспортная система), AGV (робокар) и др. 

Модульная система построения технологической линии упрощает и удешевляет изменение конфигурации оборудования при модернизации.

Выделяют следующие важные свойства функциональных модулей

• возможность разборки и сборки
  любая система разбирается на подсистемы / модули и собирается из них
  
• понятность
  функция каждого модуля должна быть понятна пользователю, ее применение не должно требовать знаний о внутреннем устройстве
  
• стабильность и защищенность
  изменения и неисправности в одном модуле не должны влиять на остальную систему
  
• идентичность системных ограничений
  системные ограничения в механике, питании и управляющей автоматике модуля должны быть идентичны
  
• стандартная коммуникация между модулями
  стандартизованные интерфейсы (например, Ethernet технологии)
  
• функционально-ориентированный подход
  ограничения для модулей соответствуют их функциональности, модуль тестируется и вводится в эксплуатацию независимо от других систем.

Мехатронная система MOVIGEAR^® — новая перспектива управляемого электропривода

Логическим результатом последних продолжительных разработок и исследований в области децентрализованной техники стала мехатронная приводная система MOVIGEAR^®.

MOVIGEAR^® состоит из трех узлов, объединенных в один корпус: редуктора, двигателя и преобразователя частоты.

В отличие от стандартной топологии децентрализованной системы, предполагающей подачу силового напряжения, вспомогательного напряжения = 24 В и управляющих сигналов с использованием трех различных кабельных групп, в MOVIGEAR^® используется принципиально новая концепция передачи энергии и управляющих сигналов лишь по одному стандартному силовому кабелю. Эта концепция называется Single Line Installation.

Разработаны три принципа интеграции MOVIGEAR^® в автоматизированную систему управления технологическими линиями

• MOVIGEAR^® SBI (Single Line Basic Installation) — одиночный или групповой привод, простота функций и установки;
• MOVIGEAR^® SNI (Single Line Network Installation) — индивидуальное управление с использованием промышленных шин;
• MOVIGEAR^® SCI (Single Line Contactless Installation) — индивидуальное управление, бесконтактная передача силового напряжения и управляющих сигналов.

Основным достоинством MOVIGEAR^® SBI являются простота интеграции в существующее оборудование и необходимая функциональность.

Рассмотрим основные уникальные характеристики мехатронной системы MOVIGEAR^®.

Модульность и компактный дизайн

MOVIGEAR^® представлен в двух габаритах: MGF.2 (момент на выходе до 200 Нм) и MGF.4 (момент на выходе до 400 Нм).

MOVIGEAR^® — привод для навесного монтажа (полый вал со шпонкой или система TorqLOC^®) через моментный рычаг или металло-резиновый амортизатор на оборудование.

В каждом габарите уменьшено число передаточных отношений (пять и четыре), но использование встроенной управляющей электроники позволяет получать большое количество выходных скоростей при постоянстве момента.

Привод MOVIGEAR^® обладает пусковым моментом в три-четыре раза превышающим длительный момент.

Таким образом, можно подобрать оптимально подходящий под нагрузку привод и значительно снизить потребляемую мощность.

MOVIGEAR^® имеет компактные размеры и занимает на 20-25% меньше монтажного пространства по сравнению с существующими децентрализованными решениями.

Принимая во внимание компактность и универсальность монтажа (только две монтажные позиции вместо шести) можно сказать, что привод MOVIGEAR^® легко вписывается в существующие установки без значительных изменений в конструкции.

MOVIGEAR^® — проверенный и готовый к работе модуль, применение которого снижает время ввода в эксплуатацию, а также трудозатраты на локализацию и устранение неисправностей.

Снижение потерь мощности

MOVIGEAR^® имеет КПД на 10-25% выше, чем существующие привода, что позволяет снизить потери мощности в среднем на 15-30%.

Этот результат является следствием примененных инновационных решений

• редуктор с улучшенными характеристиками;
• новая концепция двигателя — КПД достигает класса IEP (Premium);
• новые электронные компоненты и высокоинтеллектуальные режимы управления двигателем.

Малошумность и гигиенический дизайн

При разработке корпуса MOVIGEAR^® были приняты во внимание результаты тестов по измерению уровня шума, исходящего от привода. Существующий дизайн корпуса и поверхностей снижает до требуемого минимума все излучения шума.

Крыльчатка двигателя также является источником значительных шумов, поэтому использование в MOVIGEAR^® двигателя без вентилятора позволяет существенно снизить уровень шума и вибраций.

Гигиенический дизайн корпуса MOVIGEAR^® обеспечивается высокой степенью защиты, гладкой поверхностью, отсутствием крыльчатки охлаждения, применением антикоррозионных обработок и покрытием корпуса специальным составом, предотвращающим прилипание частиц пыли и грязи.

Такой дизайн облегчает очистку поверхностей даже с использованием концентрированных моющих средств, препятствует развитию микробов и бактерий.

Замена управляющей электроники занимает несколько минут и не требует отсоединения силовых проводников.

Эти качества делают MOVIGEAR^® пригодным к использованию в технологическом оборудовании, установленном в химической и фармацевтической промышленности, на предприятиях по производству напитков и продуктов питания.

Функции MOVIGEAR^® SBI

• вращение направо/налево;
• выбор между низкой и высокой скоростью вращения;
• восемь фиксированных скоростей (четыре пары);
• выбор между двумя темпами разгона и торможения;
• темп быстрой остановки.

Области применения MOVIGEAR^® SBI

• замена многоскоростных моторов с соотношением скоростей 1:2, 1:3, 1:4 или 1:6;
• привод с высоким пусковым и опрокидывающим моментом;
• привод с переходом от низкой до высокой скорости вращения;
• привод с мягким и/или определенным поведением при старте;
• групповой привод с реализацией простого синхронного управления.

MOVITRANS^® — технологический прорыв в передаче энергии

Известно несколько традиционных способов передачи электроэнергии к движущимся потребителям.

Гибкий кабельный подвод — перемещения на относительно короткие дистанции с небольшими линейными скоростями, необходимо учитывать вес кабелей и их износ, имеется ограничение по использованию при низких температурах.

Токоведущая шина — перемещения на длинные дистанции с небольшими линейными скоростями, характеризуется повышенным износом, высокими затратами на обслуживание, чувствительностью к пыли и грязи, не используется при повышенной влажности.

Компания SEW-EURODRIVE представляет MOVITRANS^® — бесконтактную систему передачи энергии от стационарного устройства к одному или нескольким мобильным потребителям. Электромагнитное взаимодействие между устройствами реализуется через воздушный зазор, за счет чего система в целом не подвержена износу и не требует сервисного обслуживания.

Отличительные черты MOVITRANS^®

• стандартные модульные компоненты;
• легкое освоение системы, ввод в эксплуатацию и диагностика благодаря унифицированному программному обеспечению MOVITOOLS^®TPS SHELL;
• быстрый монтаж системы;
• общий КПД системы MOVITRANS^® достигает 80…90%; значения КПД у электромеханических компонентов — электродвигателей и редукторов должны быть как можно выше;
• перемещения мобильного оборудования на длинные дистанции с линейной скоростью более 10 м/с успешно реализуются при использовании системы MOVITRANS^®;
• последующее расширение или изменение элементов системы требует минимальных усилий.

А. М. Суслов,
старший инженер ЗАО «СЕВ-ЕВРОДРАЙФ»