Rockwell Allen-Bradley Smart Drives зауыттық автоматтандыруда басқару сілтемесінің тозуын қалай жояды
Өнеркәсіптік автоматтандыру жүйелері жиі көрінбейтін сигнал жоғалтуға ұшырайды. Бұл тозу тікелей операциялық пайдаға әсер етеді. Көптеген өндірушілер тек мотордың энергиясын пайдалануына назар аударады. Олар PLC, DCS және драйв байланыс сілтемелеріндегі шығындарды елемейді.
Дәстүрлі PLC және DCS архитектураларындағы жасырын энергия шығындары
Дәстүрлі басқару жүйелері орталықтандырылмаған сигнал беруіне сүйенеді. Көптеген протоколдарды түрлендіру және шашыраңқы сымдар сигналдың қашықтық бойынша әлсіреуіне әкеледі. Ұзын кабельдер жылулық шығын мен электромагниттік кедергілерді (EMI) тудырады. Өнеркәсіп деректері бойынша, ескі басқару сілтемелері жыл сайын энергияның 15%-дан 25%-ға дейін жоғалтады. Бұл жасырын шығындар жалпы меншік құнын (TCO) арттырады және дәл өндірістің тұрақтылығын бұзады. Сондықтан басқару сілтемесінің тиімділігін оңтайландыру ақылды зауыттарды жаңартуда маңызды.
Rockwell Automation төмен шығынды басқару үшін біріктірілген архитектурасы
Rockwell Automation басқару жүйелері үшін драйв жабдығын қайта жобалады. Allen-Bradley Kinetix 5500 және Kinetix 5700 сериялары тікелей EtherNet/IP протоколын қолдайды. Олар ControlLogix PLC платформаларымен шлюзсіз тікелей байланысады. Бұл дизайн барлық аралық протокол түрлендірулерін жояды. Бір кабельді интеграциялау схемасы орындағы сым тарту жұмысын 60%-ға азайтады. Оптимизацияланған жабық циклді басқару жүйенің жауап беру кешігуін 125 микросекундтан төмендетеді. Дәл мотор мен драйв сәйкестігі артық қуат шығынын жояды. Нәтижесінде зауыттар басқару сілтемесінің шығындарын азайтады.
Ақылды драйвтардың энергия тиімділігінің техникалық принциптері
Дәстүрлі өнеркәсіптік драйвтар PLC-мен пассивті сұрау арқылы жұмыс істейді. Қайталанатын деректер сұраулары артық өткізу қабілеті мен қуат тұтынуды тудырады. Allen-Bradley ақылды драйвтары белсенді цикл синхрондау технологиясын қолданады. Олар қозғалыс деректерін PLC жұмыс ырғағына нақты уақыт режимінде сәйкестендіреді. Құрылымына кіріктірілген регенеративті автобустық архитектура тежегіш кинетикалық энергияны қайта пайдаланады. Қатты өнеркәсіптік қолданбаларда бұл басқару сілтемесінің энергия шығынын 40%-ға дейін азайтады. Құрылымдық оңтайландыру EMI-ді әлсіретіп, ұзақ қашықтықтағы сигнал берудің тұрақтылығын қамтамасыз етеді.
Автордың пікірі: Көптеген инженерлер тиімділікті тек мотор білігінде өлшейді. Бұл сигнал беру және протокол аударымындағы шығындарды елемейді. Rockwell тәсілі өлшемді жүйелік деңгейдегі тиімділікке ауыстырады, бұл қазіргі зауыттар үшін маңыздырақ.
Неліктен жүйелік деңгейдегі басқару сілтемесін оңтайландыру өнеркәсіпте әлі де жетіспейді
Автоматтандыру саласы ұзақ уақыт мотор энергиясын үнемдеуге назар аударды. Жүйелік деңгейдегі басқару сілтемесінің шығындарын оңтайландыруға аз көңіл бөлінеді. Зерттеулер жоспарланбаған тоқтау уақытының 30%-ы сигнал тозуына байланысты екенін көрсетеді. Rockwell біріктірілген драйв архитектурасы осы құрылымдық кемшілікті тікелей шешеді. Ол қозғалысты басқару, сигнал кері байланысы және энергияны басқаруды бір желіде біріктіреді. Бұл дизайн Industry 4.0 басқару жүйелерінің жеңіл және біріктірілген трендтеріне сай келеді. Ол операциялық тұрақтылық пен тұрақты шығындарды азайтуды қамтамасыз етеді.
Өлшенген нәтижелері бар расталған өнеркәсіптік қолданбалар
1-жағдай: Автомобиль гидравликалық штамптау желісі
Солтүстік Американың екінші деңгейлі автокөлік бөлшектерін өндірушісі штамптау цехын жаңартты. Ескі дискретті драйвтарды Kinetix 5700 ақылды драйвтарымен алмастырды. Регенеративті автобустық жүйе жиі тежегіш энергияны қайта пайдаланады. Үшінші тараптың қабылдау деректері басқару сілтемесінің энергия тұтынуын 40%-ға төмендеткенін растады. Сигналға байланысты тоқтау уақыты жылына 35%-ға азайды. Зауыт алғашқы жылы 620 000 доллар үнемдеді.
2-жағдай: Тамақ өнеркәсібінің көп осьті орау желісі
Үлкен отандық тамақ өңдеушісі автоматтандыру желілерін жаңартты. Ол Kinetix 5500 драйвтарын Rockwell PLC жүйелерімен біріктірді. Біріктірілген EtherNet/IP желісі барлық көп протоколды сигнал қақтығыстарын шешті. Үздіксіз алаң мониторингі басқару жүйесінің энергия шығынын 21%-ға азайтты. Жылдық сым тексеру және техникалық қызмет көрсету шығындары 58%-ға төмендеді. Қайтарым мерзімі тек 11 ай болды.
3-жағдай: Энергетика саласындағы ұңғыма алаңы автоматтандыруы
Аймақтық энергетикалық оператор 130-дан астам регенеративті Allen-Bradley драйвтарын орнатты. Жүйе орнында 17% энергияны қайта өңдеуді және 95% қайта пайдалану көрсеткішін көрсетті. Толық енгізу ай сайын шамамен 3 миллион доллар операциялық үнемдеуді қамтамасыз етті. Сигнал ақауларына байланысты жоспарланбаған тоқтау уақыты 42%-ға азайды.
4-жағдай: Металл өңдеу үздіксіз конвейер желісі
Еуропалық металл өңдеуші 28 ескі драйвты Kinetix 5700 бірліктерімен жаңартты. Басқару сілтемесінің энергия тұтынуы 33%-ға төмендеді. EMI-ге байланысты сенсор қателері 67%-ға азайды. Желінің жұмыс уақыты бес жыл ішінде алғаш рет 99,5%-ға жетті.
Келесі буын ақылды драйвтар трендтері және интеллектуалды автономия
Болашақ зауыт автоматтандыруы интеграцияны, төмен шығынды және интеллектуалды автономияны талап етеді. Терең PLC-драйв интеграциясы бөлшектенген дәстүрлі жабдықтарды алмастырады. Келесі буын драйвтар шеткі есептеуді және нақты уақыттағы ақау диагностикасын енгізеді. Олар автономды сілтеме тозуын анықтау және динамикалық параметрлерді өздігінен реттеуді қолдайды. Бұл ақылды жаңартулар қол еңбегі мен көрінбейтін энергия шығындарын одан әрі азайтады.
Автордың көзқарасы: Пассивті сұраудан белсенді синхрондауға көшу – бұл тек бастамасы ғана. Болашақ драйвтар өндіріс әсер етпей тұрып сілтеме тозуын болжайды. Бұл автоматтандыруды реактивті техникалық қызметтен шынайы болжамды оңтайландыруға ауыстырады.
Ақылды драйвтарды қолданудың практикалық сценарийлері
- Жиі бастау-тоқтату циклдері бар автомобиль штамптау және құрастыру желілері
- Көп осьті синхрондауды қажет ететін жоғары жылдамдықты орау желілері
- Ұзын кабельдермен қашықтағы ұңғыма алаңы және құбыр желісін автоматтандыру
- Жуу және сенімділікті талап ететін тамақ және сусын өндірісі
- Регенеративті тежегішті қажет ететін материалдарды өңдеу жүйелері
- Жоғары инерциялық жүктемесі бар металл қалыптау прессі
Мақаланы жазған Гу Цзинхун, мұнай, газ және химия өнеркәсібі үшін PLC және DCS шешімдеріне маманданған өнеркәсіптік автоматтандыру инженері.
