Efektywność energetyczna w napędach w praktyce

Stosowanie rozwiązań firmy B&R może przynieść wymierną oszczędność energii. Zapewniają to oszczędne silniki elektryczne, układy zastępujące pneumatykę, precyzyjne sterowniki, oszczędne układy napędowe dla pomp oraz kompletne rozwiązania dla monitoringu zużycia energii. W artykule przedstawione zostały przykłady zastosowania techniki napędowej w firmach z branży tworzyw sztucznych w maszynach z napędem elektrohydraulicznym wraz z opisem właściwości serwonapędów firmy B&R. 

Przykłady zastosowania techniki B&R

Wtryskarka do tworzyw sztucznych z napędem hydraulicznym

Firma Engel Austria GmbH, czołowy międzynarodowy producent wtryskarek do tworzyw sztucznych z napędem hydraulicznym, opracowała serię e-max, w której zastosowano wyłącznie napęd elektryczny. Za powstaniem serii e-max przemawiało niższe zużycie energii, mniejsze wymagania w zakresie konserwacji oraz czystość. Przekłada się to na znacznie korzystniejszy dla użytkowników stosunek ceny do osiągów oraz na niższe koszty zapewnienia jakości wynikające z większej precyzji i stabilności napędów elektrycznych.

B&R umożliwiła firmie Engel spełnienie wymagań w zakresie właściwości eksploatacyjnych. Wbudowane wyposażenie elektryczne zajmuje znacznie mniej miejsca. Modułowy system napędów ACOPOSmulti steruje silnikami dużej mocy, co znacznie zmniejsza zużycie energii przez maszynę. Połączenie inteligentnych modułów zasilania z procesorem przez Powerlink umożliwia zaoszczędzenie miejsca i ogranicza liczbę kabli. Sercem systemu sterowania jest zamocowany na wysięgniku pulpit B&R Power Panel 400, który steruje pięcioma osiami pozycjonującymi i na którym uruchamiana jest aplikacja wizualizacyjna. System został opracowany w taki sposób, że użytkownik może zacząć pracę na maszynie e-max od razu, prawie bez przeszkolenia.

Maszyny tej serii z w pełni zintegrowaną techniką sterowania i napędu B&R spełniają wymagania stawiane przez napęd elektryczny, stanowiąc energooszczędny, precyzyjny i bezpieczny system o zwartej konstrukcji.

Wtryskarka do gumy z napędem elektrohydraulicznym

Firma Maplan – czołowy producent wtryskarek do gumy – przeszła na oferowane przez Dorninger Hytronics i B&R rozwiązanie elektrohydrauliczne oparte na pompach zębatych o regulowanej prędkości z napędami B&R ACOPOS. Dzięki temu obniżyła zużycie energii przez napęd hydrauliczny do jednej piątej poprzedniego poziomu i zredukował hałas o 50 proc. Zredukowano również czas pracy pomp niezalanych o 10–15 proc., co zagwarantowało szybki zwrot poniesionych nakładów.

Maplan jest jednym z trzech największych dostawców wtryskarek do gumy na świecie. Firma poszukiwała rozwiązania systemowego o dobrze sprawdzonych właściwościach eksploatacyjnych, które byłoby również kompatybilne z jej wysoce modułową koncepcją budowy maszyn.

Firma B&R, razem ze swoim partnerem od hydrauliki – Dorninger Hytronics, mogła zaoferować kompletne rozwiązanie elektrohydrauliczne o nazwie Hybrid Drive Control, oparte na serwosterowanych pompach zębatych. Inteligentny serwonapęd ACOPOS połączony przez Powerlink z komputerem przemysłowym APC620 wyższego poziomu steruje trójfazowym silnikiem synchronicznym serii 8LS z chłodzeniem wentylatorowym. Dynamiczne sterowanie ciśnieniem hydraulicznym i wydatkiem pomp w obwodzie zamkniętym realizowane jest w napędzie ACOPOS w kodzie SPT. Moduły interfejsów X20 zapewniają komunikację 50–120 punktami wejść/wyjść maszyn. Obsługa korzysta z pulpitu PC5000touch Automation Panel, który składa się z B&R AP900 z 15” ekranem dotykowym i odpowiednią klawiaturą. W interfejsie sterownika może też być wbudowana diagnostyka. W technice napędów B&R sięga ona aż do silnika.

Układ napędowy z maksimum korzyści dla klienta

Klienci wymagają dziś więcej niż tylko spełniania wymogów technicznych – przede wszystkim oczekują oszczędnych rozwiązań, oszczędności energii i bezpieczeństwa inwestycji. Generacja napędów ACOPOSmulti produkowanych przez B&R łączy wszystkie te cechy. Jest to rozwiązanie uniwersalne dla wszystkich zadań automatyki w produkcji maszyn. Serwonapędy ACOPOSmulti oferują najwyższy stopień wydajności dla maszyn wieloosiowych, które są powszechnie stosowane w przemyśle tworzyw sztucznych, produkcji opakowań, poligrafii i przemyśle tekstylnym.

Modułowa konstrukcja chłodzenia

Zastosowanie wentylatorów i urządzeń chłodzących w szafach sterowniczych oznacza znacznie wyższe koszty oraz dodatkowe wydatki na ich utrzymanie. System ACOPOSmulti oferuje projektantowi przestrzeń potrzebną do konwencjonalnego rozpraszania ciepła w szafie sterowniczej, przepustową chłodnicę ze stopniem ochrony IP65 dla uwalniania ciepła na zewnątrz szafy sterowniczej oraz wariant zimnej płyty umożliwiający podłączenie do obiegu (wody, oleju).

Konfiguracje ACOPOSmulti

System napędowy ACOPOSmulti ma funkcje specyficzne dla wielu technologii. Podstawowe jego funkcje – ruchy między dwoma punktami, elektroniczna przekładnia, elektroniczne mechanizmy kompensacyjne, urządzenia do cięcia, elektroniczny profil krzywkowy, piły latające, wały transmisyjne i sterowanie numeryczne (CNC) – użytkownik może przełączać według potrzeb w czasie nie dłuższym niż 400 μs. Ponadto w dowolnym momencie można przeprowadzać takie operacje jak zmiana długości produktu, kontrola drukowanych znaków, kontrola nadmiernego momentu obrotowego, szybka adaptacja do procesu oraz kontrola jakości.

Serwonapędy ACOPOSmulti można stosować w różnych konfiguracjach, w zależności od wymogów danej aplikacji, a wspomniane wcześniej funkcje są wbudowane w każdej dostępnej topologii.

Ani stosowana sieć, ani układ sterowania nie mają wpływu na szybkość reakcji, jeśli funkcje technologiczne są przetwarzane bezpośrednio w systemie napędowym ACOPOSmulti. W przypadku bardziej skomplikowanych procesów układ sterowania musi być uzupełniony dodatkowymi czujnikami i siłownikami. Wydajność zależy głównie od układu sterowania.

Systemy napędowe ACOPOSmulti w sieci Powerlink

Wysokowydajna architektura maszyn wymaga elastycznych sieci. Dzięki Powerlink użytkownik zyskuje sieć, która w pełni spełnia wysokie wymagania dynamicznych mechanizmów. Powerlink dostosowuje się do wymagań maszyn i systemów. Sztywne sprzężenie wielu osi ze sterownikami, komputerami przemysłowymi, systemami I/O i panelami operatorskimi pozwala na tworzenie maszyn i systemów o najwyższej precyzji. Kompatybilność ze standardową siecią Ethernet redukuje liczbę sieci przemysłowych na poziomie maszyny. Polecane obszary zastosowania dla tych topologii to przemysł opakowań, technologia transportu wewnętrznego, przetwórstwo tworzyw sztucznych, przemysł papierniczy i poligraficzny, przemysł włókienniczy, przemysł drzewny, obróbka metali i branża półprzewodników.

Kompleksowe podejście i oszczędność energii

Kompleksowe podejście B&R do sterowania napędami, czyli Generic Motion Control, łączy w sobie pozycjonowanie pojedynczych osi, przekładnie oraz profile krzywek elektronicznych, sterowanie CNC i funkcje robotyki. Jeśli dodać do tego opartą na sieciach technologię bezpieczeństwa o krótkich czasach reakcji, otwiera to szerokie możliwości w zakresie tworzenia nowych koncepcji projektowania i budowy maszyn. Gotowe funkcje technologiczne, np. służące do regulacji naciągu, sterowania znacznikami druku lub noży poprzecznych, umożliwiają producentom maszyn skoncentrowanie się na ich głównych kompetencjach. Modułową koncepcję budowy maszyn wspiera zaawansowana architektura programowa i sprzętowa.

Dzięki zastosowaniu bezpośredniego sterowania pracą silników liniowych LinMot układ napędowy B&R stanowi wydajną alternatywę dla kosztownych układów pneumatycznych. Funkcja adaptacyjnego strojenia dodatkowo zmniejsza koszty energii, zwiększając stabilność pętli sterowania. Gotowe rozwiązania dla napędów pomp o zmiennej prędkości pozwalają uzyskać jeszcze dalej idącą oszczędność energii w pracy urządzeń hydraulicznych. Firma B&R umożliwia dokładny pomiar uzyskanych oszczędności, oferując bogaty asortyment rozwiązań do monitoringu energii dla sterowników PLC, układów napędowych, a nawet kompletnych systemów sterowania procesami.

B&R AUTOMATYKA PRZEMYSŁOWA Sp. z o.o.
ul. Małachowskiego 10, 61-129 Poznań
tel. 61 846 05 00
e-mail: office.pl@br-automation.com
www.br-automation.com

źródło: Automatyka 11/2017