電動機的發展趨勢第三部分-網絡

物聯網和傳感將電動機驅動設計

所有行業 - 甚至汽車行業 - 都在採用比以往更多的電動機驅動系統。這是因為電機軸驅動通常更清潔,更容易設置,並且更安全。 對於機器人和自動化而言,電子設備比流體動力的驅動更精確。

如今,以太網通信對於將電機驅動連接到工廠網絡變得越來越重要,因此工廠經理可以跟蹤機器功能並最大限度地提高生產力。 經過多年的不斷努力,這是一個令人鼓舞的發展。工業生產的通信網絡有著自己的特性,接入大量的傳感器,有些連接VFDs,有些使用I / O口,有些使用伺服系統等。

顯然,缺點是實施和維持這種複雜性的成本。因此向前推進,則需要簡化和成本控制......並且工業以太網滿足這種需求。

物聯網及其相關技術進入電機行業

可以肯定的是,基於以太網協議(如EtherCAT)和羅克韋爾集成以太網Ethernet / IP移動協議的網絡標準 。這是因為 基於以太網的標準使製造車間與企業資源規劃(ERP)系統等協調起來。這樣的標準也讓工程師將安全和分佈式機器控制與運動控制相結合。這種開放的連接性正在改變運動設計的設置,因此獲得比以前更多的反饋和物聯網功能。

案例:為了讓設計工程師在收集物聯網(IoT)運動數據的同時,利用遙感和控制應用的優勢,Crouzet Automation最近推出了em4遠程以太網nano-PLC。

電動機的發展趨勢第三部分-網絡

Crouzet Automation提供的一種支持IoT的PLC可讓用戶監控和遠程控制從單一安裝到機器的任何組件。在無法上網的情況下,Crouzet Automation還提供了一個支持3G的遠程PLC。

具有包括HMI在內的緊湊型配置的26個I / O,可精確接受高端工業傳感器反饋, 並使用8個智能繼電器輸出和2個靜態PWM輸出來控制電機,執行器和其他設備...包括模擬執行器或泵。通過圖形功能塊語言,可以實現快速簡單的應用程序設計和遠程功能。此外,即便沒有互聯網接入,應用程序可以接入Crouzet Automation公司的em4遠程3G納米PLC。

與消費類產品一樣,OEM可以通過整合雲計算方法來提供一系列的好處,並且許多好處都與服務改進有關。即使是最小的應用程序的電機也可以很快接連起來。

Portescap的產品經理Danielle Cyr指出 FDA的唯一設備識別(UDI)的要求很可能推動並從雲使能技術進步的好處。

簡而言之,FDA UDI系統將允許用戶通過分發和使用來識別醫療設備。從本質上講,所有設備都將帶有可供人類和機器讀取的UDI標籤,標籤中的信息包括DI、製造日期、失效日期、批號、序列號和捐款識別號碼。

現在,這些電機還沒有集成雲計算技術,但是,在未來的骨科電動工具領域,雲計算如何發揮更大的作用值得我們認真思考。

先進的傳感技術使現有網絡更有價值

目前有一個模數轉換器系列,它使得多個傳感器輸出反饋到一個轉換器,並通過一個網絡地址產生相同的數據點 。

電動機的發展趨勢第三部分-網絡

這款Dunkermotoren SpiroTec STG變速箱(這裡與黑色電機配合使用)有一個螺旋齒輪組,用於高轉矩傳遞和最小的軸向偏移。內齒輪採用回火鋼加工可以減少磨損。Monobloc外殼提高了進度和剛度。

這種方法可以在網絡連接遠程讀取數據的同時,讓每個傳感器的成本保持在相對較低的水平。這樣的設置也可以與現有的模擬輸出傳感器一起工作。所以工程師不需要完全拋棄傳統的控制。這就意味著,在佈線減少,遠程訪問和監控的改進下,老產品依然可以繼續使用。一旦將現有的模擬傳感器輸出轉換為數字信號,無線通信則成為佈線的可行替代方案

我們來看,一個應用實例:一家鋼鐵製造工廠在傳送帶上使用大量的小型直流電機,該傳送機將紅熱板坯從爐中傳送到軋製。

如果電動機發生故障或者電動機軸承損壞,可能會造成嚴重的板坯損壞,在軋製過程中則會在板坯上留下一定的凹槽。為了應對這種情況,可以在每臺電機上安裝一個模擬量輸出傳感器,並通過可編程邏輯控制器監控輸出信號。通過有效的使用這些輸送機驅動器的信息,來確保工廠在最少的資金投入下,儘可能高的提高成品質量。

事實上,對非接觸式直流電流測量的研究,一種耐高溫的傳感器已經被開發出來,並且可以通過簡單的雙絞線與控制器連接。

電動機的發展趨勢第三部分-網絡

物聯網功能有更廣泛的連接。穆格Animatics SmartMotor允許通過Ethernet / IP進行通信。

物聯網的應用

許多人將工業物聯網或工業4.0看作是一個擴展的概念,越來越多的設備通過工業以太網連接起來。以傳感器作為基礎架構的骨幹,利用低成本的雲計算和不斷增長的數據庫,實現具有預見性維護等切實利益的行動。

將傳感器直接輸入到智能電機和智能執行器產品,以及我們的可編程產品立即採取行動,有助於進一步實現IIoT趨勢。例如,在螺母運行應用中,我們的SmartMotors可以被編程為檢測運行位置錯誤,從而可以幫助檢測生產過程中缺少的部件以及壞的部件。"他補充說。

但是,仍有一些應用可能不會使用物聯網。 例如就目前醫療市場的銷售情況來看,銷售最多的產品仍然是無刷直流電機和無刷直流氣動機。這些電機和鼓風機通常沒有用傳感器而不提供任何數據反饋。

對自動化的好處和挑戰的總體思考

作為我們與製造商進行調查的一部分,我們還詢問了有關物聯網的相關自動化以及自動化的影響。這是他們的回應。

許多消息來源認為,自動化並不一定意味著人力資源的流失。

Portescap北美區域業務發展經理Brandon Steinberg表示:"在許多情況下,消除了勞動本身的乏味問題,機器可能仍然需要人類的監督和支持。另外,自動化以提高效率和成本效益可以促進增長,比降低將工作轉移到低成本地區的可能性。這樣自動化將會帶領製造本土化的迴歸."

穆格電氣集團電機工程和研究經理David B. Marks說, "機器人應用程序正在使用更多十年前不可能的特性的組件,從穆格電氣集團北卡羅來納州工廠操作的角度來看,自動化不是未來,這是現實。"

"我們有一個非常先進的自動化生產線,生產大批量定製的無刷直流風扇。這些風扇對成本要求很高,如果不是自動化,我們不會有業務。我想當大多數人想到自動化時,他們會自動考慮用機器人代替人類,但是自動化通常需要人們加載和卸載部件以及熟練的技術人員來保持自動化。所以從我的角度來看,最好是讓物料搬運工和技術人員支持和維護自動化生產線。我認為,那些不能或不會進行這類工作的公司會發現自己將會失去市場份額,甚至可能完全失去業務,"來自穆格Queen的補充說。

"一個很好的例子就是運用倉庫機器人中的運動控制系統來取代人類檢索商品,書籍等等,"Moog的David Marks說。

這不僅革新了勞動力,而且改變了工作環境。無人機快遞系統和機器人倉庫自動化系統是具有變革性的,但是人們需要新的能力來管理,監視和協作。

Crouzet Motors公司的Morehead說:"現今的自動化程度的提高並沒有立即帶動就業率的提高,至少從人員的角度來看。但是為了更好地支持自動化,則需要的更有技能的員工。自動化程度的提高帶來了生產力的提高,這不可避免地導致市場份額和就業的增加,為了獲取這種增長,不僅在工廠層面上,還需要在客戶服務,銷售,會計和其他層面上的功能支持。關鍵是最終,選擇自動化的公司的收入將增加,就業也會增長,而忽略自動化的公司更可能丟失市場份額,收入下降,最終導致就業的損失。


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