新的运动选项提高生产力和节省

安全性、板载内存和智能化为终端用户带来快速的投资回报

随着资源和能源成本的上升，终端用户面临着用更少的资源做更多事情的压力。制造一台机器，用十年时间生产一种产品的日子已经一去不复返了。他们需要灵活性，需要能够每天甚至每小时改变生产。他们需要尽量减少电力消耗、停机时间和人员。最重要的是，他们需要最小化成本。今天的运动控制产品提供了一种实现上述所有功能的方法。

“该技术在电机中发生了变化，控制技术，驱动技术以及网络技术，全球业务开发经理为安全，克里斯布洛格表示罗克韦尔自动化（Lexington，肯塔基州）。他将近三十年的视角为自动化所有者，然后是集成商，然后供应商。“运动控制系统正变得越来越综合，更聪明，更智能，具有允许我们增强效率，吞吐量和整体设备效率的东西，”他说，“所有这些都是由于变化发生了技术。”

生产力
机电轴系的经典价值主张一直是通过在人机界面中选择一个新的配方，而不是花费数小时或数天更换齿轮和工具的能力。今天的组件将这一目标提升到了一个新的水平。这不仅仅是快速转换的问题;有时，转换是在飞行中完成的。例如，在汽车制造中，车辆自动识别系统允许生产线确定正在生产的车辆，并立即识别需要做什么。

这种级别的响应性在打包需要更大灵活性的应用程序时也很有用。在一个复杂的包装布局中，一个托盘可能涉及10个不同尺寸的纸箱，而不是用相同大小的盒子填充托盘。系统需要足够的智能来调整并适当地构建托盘层。

增加智力可以在其他方面提高生产力。考虑一台需要30分钟才能达到速度的机器。当工人们离开去吃一个小时的午餐时关掉它，意味着当他们回来时失去30分钟的生产时间。另一种选择是浪费电力运行在闲置模式，当它不产生产品。有了智能，机器可以在午餐开始时关机，然后在30分钟后重新启动，这样当员工返回时，设备已经准备好运行，最大限度地提高产量。

今天的机器还受益于驱动器和控制器中更快的处理器以及基于以太网的网络协议的好处。“内部处理速度是客户使用的运动驱动器和系统的关键组成部分，因为人们想要更少的成本，因为人们想要更少的成本，”Michael Mikolajczak，产品线管理器ABB(威斯康辛州新柏林)。“在毫秒响应领域，EtherCAT等协议和相应设备可以提供额外的输出。”

基于网络的通信也使更复杂的安全应用应用区域明智，以最大限度地减少工人在资本设备手臂，同时最大限度地输出。

节能驱动
通过共享电源总线收集能量是一种越来越普遍的技术。毕竟，任何驾驶混合动力汽车的人都知道再生制动。然而，这项技术不仅能节省电力。传统上，在一个有多个电机的传统机器中，你需要调整驱动前端的尺寸，以适应“最坏情况”的电机加载情况，而在现实中，最坏情况可能永远不会发生。通常情况下，这意味着浪费能源。然而，使用通用直流总线配置的再生技术，允许机器制造商显著缩小驱动器前端，并降低机器的总体能耗。该公司运动控制和低压驱动业务营销经理Ken Kerns表示:“我们已经在转换应用中使用了通用的直流总线配置西门子产业(格鲁吉亚诺)。“总输出约为500 A，它使用传统的动态制动方法来控制电机速度。使用普通的直流总线配置，我们能够将前端缩小到170 a，并完全消除了刹车模块和电阻。我们还使用了更小的橱柜，制冷更少，所以效率更高。”

新一代驱动器利用机载智能和内存实时修改性能。这些组件不是简单地在减速期间收集能量，而是利用复杂的算法，在不断变化的负载下动态调整电力消耗。这不仅仅是收获花费的能量的一小部分，而是一开始就花费更少的能量，随着时间的推移可以显著降低拥有成本。

它还增加了电机寿命。磁通监测等技术允许驱动器评估负载的影响，并降低电机磁通，使电机温度降至最低。这增加了电机寿命，减少了计划外停机时间，提高了整体生产率。

在空载或部分负载下全速运行电机也会浪费能源。Kerns说:“如果你的系统有任何类型的占空比，那么变速驱动器会有所帮助。”“你不希望只是以100%的速度运行，然后使用机械手段来控制输出。你需要能够提供输出所需的电机控制。”

驱动器还可以调整，以最大限度地减少峰值功耗(见图1)。在传统系统中，驱动器初始化在最高速度，每次打开时产生一个功率尖峰。这可能是个问题，因为在很多情况下，电力公司根据高峰消费设定季度电价。最先进的驱动器可以设置为缓慢上升。随着时间的推移，最小化峰值消耗或更有效地将其正常化的能力可以提供很大的节省。

“虽然具有再生制动，但如果我们能够以某种方式控制峰值需求，那就是大储蓄的，那就是大量的储蓄，”作业总监Arnie Mueller说：“博世雷克斯(霍夫曼地产,伊利诺斯州)。考虑三轴冲床。在给定的时间点，两个轴可能在加速而另一个轴在减速。如果驱动系统可以存储从减速轴访问的突发能量，而不把它放回交流电源共享总线，它可以被另一个驱动器使用。系统在将再生能量吸收回交流市电之前，可以超过标准母线电压一定的量。

“关于你有足够的机器可以限制峰值电力拉伸的机器，那么你不必最终支付更高的能量率，”他说。““重要的是要注意的是，当您铺设机器时，必须从一开始就设计。这不是你可以在事实之后回来的地方。“

今天的驱动和设计工具也可以辅助功率因数校正。功率因数可以被认为是实际的比率许多公用事业公司会惩罚工业客户谁没有在一定的功率因数运行。

维护
生产力趋势的一部分涉及到最大化正常运行时间——毕竟，如果您的系统正在进行维护，那么它就不是生产产品。同时，为了减少设备故障，机器需要定期护理，如润滑和调谐。其他的工作，如清洁可能不是简单的建议，而是法律规定的，例如在食品加工和制药行业。通常情况下，问题不是是否会因为更大的目标而损失多少生产时间。即使是那些提前计划每季度或每月停工时间的公司，也可能没有足够的时间或员工来处理所有需要进行的活动。

然而，由于机器设计中安全功能的增强，这种情况正在改变。布罗格利说:“10年前，你设计了系统的运行，然后想出了如何绕过它。”“现在，在设计系统时，就可以处理清洁、维修和小的调整等活动。”

一些新的安全能力发挥了重要作用。例如，清洗印刷机进气辊的操作人员通常必须清洗易接触的表面，踏出外壳慢跑机器，停止机器，重新进入外壳，清洗，然后重复。安全方向和安全速度，如应用安全控制器或安全驱动，机器制造商可以包括一个清洁模式，以安全速度移动滚轮的相反方向。这将允许操作人员连续清洗辊筒。

Brogli引用了一家食品和饮料公司，每班每班次清洗机器，使用旧式清洁和慢跑过程。通过施加安全速度和安全方向，以及允许在围栏突破时允许有限安全操作的安全位置协议，该公司能够将清洁时间从六小时切割到不到两个小时。“他们能够获得额外的生产转移，”Brogli说。“而不是每天制造制造产品16小时，他们每天做20小时。”

博世力士乐(Bosch Rexroth)高级产品支持工程师加里•萨尔(Gary Thrall)指出，一家电子喷油器制造商使用“安全方向”(Safe Direction)技术，可将循环时间缩短10%。在之前的过程中，操作员必须通过一个光幕来调整一个部件，然后机器才会慢慢拉开，由安全有限速度控制。所有的风险将导致更高的速度涉及到机器的运动向操作员。增加安全方向，确保机器在任何情况下都不能将操作者的手移到运动部件上。因此，制造商能够在操作员完成他或她的任务后立即以最高速度移动部件，在保证工人安全的同时提高产量。

周期时间的缩短为终端用户提供了多种生产力选择。萨尔说:“如果他们想增加产量，他们可以做到而不需要资本支出。”“如果他们想维持产量，他们可以减少作业公司的数量，节省成本。他们还可以对机器进行预防性维护，节省10%的时间。你有三种不同的方式可以节省10%的周期时间。”

拥有成本——宏观的视角
我们都知道购买资本设备的惯例——提出申请，评估结果，然后做出决定。不幸的是，这一决定往往主要是由资本支出推动的。这是一个可以理解的动态，虽然不是特别有用。在许多终端用户中，负责生产线产出的经理可能需要购买一台新机器，但采购部门负责处理采购。通常，资本设备预算与支付电力、维护等费用的运营预算是分离的。一个的优先事项不是另一个的优先事项，特别是由于结果在时间上是如此广泛地分开的。与此同时，机器制造商知道，要想赢得这份工作，他们必须出价低。其结果是，关键利益相关者的目标相互冲突，最终用户公司支付的费用远远超过机器的使用寿命。

尽管华尔街对季度财务报告采取了胡萝卜加大棒的做法，但企业之间的竞争是长期的，而不是基于一次收购。制造商需要从总体上看待总拥有成本(TCO)与总获取成本(TCA)。我们所讨论的各种功能都有助于显著降低TCO。考虑到机器上的电子设备在两次翻新之间的平均寿命约为10年，这些节省可以累积起来。产品经理Jim Grosskreuz说:“从运动控制的角度来看，购买价格是TCO的5 - 10%，而其余的则来自能源使用和机器的寿命运行。”罗克韦尔自动化（Meqon，Wisconsin）。“你的前期成本可能更多，但由于在该电机的长寿命周期内节能数千美元，您的总体拥有成本将减少数千美元。”

由于能源成本上升力量组织采取全面的观点，这是未来几年的持续趋势。“这是我们一直来自大批量生产公司的消息：更聪明，更快，更高的功率效率，”Brogli说。“他们将像电力消耗，能源消耗，正常运行时间，废弃的东西一样，减少伤害数量等等，等机械规格。我认为采取全面的机器设计和实现方法是使顶尖公司成为最佳的东西。这是一种不同的方法，而不是20年前为最终用户工作时的方法。那甚至不是一个想法。“

转变正在进行，工厂自动化行业需要为此做准备。“一旦最终用户了解好处，他们将推动那种技术，”穆勒说。“OEM需要让这些类型的选择准备好。”