V súčasnosti sú frekvenčné meniče viac než len obyčajnými procesormi elektrickej energie. Meniče majú možnosť pracovať ako snímače a snímačové centrá, spracovávať, ukladať a analyzovať údaje spolu s možnosťami pripojenia sú kľúčovými prvkami v moderných automatizačných systémoch.
Integrovaná funkcia monitorovania umožňuje nové spôsoby vykonávania údržby, ako je napríklad údržba na základe stavu.
Trendy v automatizovaných systémoch Priemyslu 4.0
Vplyv Priemyslu 4.0 na motorové systémy je migrácia od "automatizačnej pyramídy” po "sieťové systémy". To znamená, že rôzne prvky systému, ako motory, meniče, snímače a ovládacie prvky, sú prepojené a pripojené ku cloudu – ku dátovému centru, v ktorom sa ukladajú, spracovávajú a analyzujú.
Obrázok: Pyramída automatizácie
Obrázok: Automatizačná sieť
V automatizačných sieťach je viditeľné množstvo údajov. Keďže snímače vyrábajú najmä údaje, počet snímačov v moderných automatizačných systémoch sa zvyšuje. Motory a poháňané stroje, ako sú ventilátory, čerpadlá a dopravníky, nie sú najvýznamnejšími účastníkmi dátovej siete. Snímače sú preto potrebné na získavanie údajov z týchto strojov. Senzory sú pripojené k dátovej sieti rôznymi prostriedkami na využitie údajov. Počas uvádzania pokročilého systému monitorovania stavu sa ďalšie náklady na snímače a pripojiteľnosť často považujú za bariéru.
Moderné frekvenčné meniče s premenlivou rýchlosťou otvárajú nové príležitosti v automatizovanej sieti Priemyslu 4.0. Na reguláciu otáčok motora boli zvyčajne považované za výkonové procesory. Dnes sú meniče súčasťou informačného reťazca s využitím zabudovanej procesnej sily, úložnej kapacity a komunikačného rozhrania v rámci meniča.
Čo je to inteligentný pohon?
V sieti Priemyslu 4.0 pohon zohráva dôležitú úlohu a vyznačuje sa určitými povolenými funkciami:
- Bezpečná pripojiteľnosť: Menič sa môže bezpečne pripojiť k iným prvkom. Medzi ďalšie prvky v sieti môžu patriť disky, PLC, senzory a cloud služby.
- Menič funguje ako snímač: Menič využíva analýzu prúdu motora a napätia na snímanie výkonu motora a aplikácie.
- Menič funguje ako náboj snímača: Menič získava údaje z externých snímačov týkajúce sa procesu, ktorý je riadený meničom.
- Menič funguje ako regulátor: Menič môže nahradiť PLC všade tam, kde to umožňuje obmedzenie aplikácie.
- Prineste si vlastný koncept zariadenia: Bezdrôtové pripojenie k inteligentným zariadeniam (smartfón, tablet).
Informácie z meniča je možné identifikovať takto:
- Okamžité signály: Signály, ktoré sú merané priamo meničom pomocou zabudovaných snímačov. Údaje ako sú prúd motora, napätie, teplota meniča a ich derivát, čo je výkon násobku prúdu a napätia alebo krútiaceho momentu motora. Okrem toho sa menič môže používať ako rozbočovač na pripojenie externých snímačov, ktoré poskytujú okamžité signály.
-
Spracované signály: Signály, ktoré sú odvodené od okamžitých signálov. Napríklad štatistická distribúcia (maximálne, minimálne, priemerné a štandardné hodnoty odchýlok), analýza domény frekvencie alebo indikátory profilu misie.
-
Analytické signály: Signály, ktoré poskytujú indikácie o stave meniča, motora a aplikácie. Signály sa používajú na spustenie údržby alebo vedú k zlepšeniu dizajnu systému.
Techniky analýzy prúdu motora umožňujú meniču monitorovať stav motora a aplikácie. Táto metóda umožňuje potenciálne eliminovať fyzické senzory alebo včas odstrániť signál poruchy, ktoré by nebolo možné zistiť. Napríklad použitím tejto techniky je možné vopred zistiť poruchy vinutia alebo excentricitu mechanického zaťaženia.
Prehľad a výhody
Údržba založená na podmienkach je najjednoduchší a najspoľahlivejší spôsob údržby založený na údajoch zo skutočnej aplikácie. Získané údaje slúžia na monitorovanie stavu používaného zariadenia. Na tento účel sa kľúčové parametre vyberajú ako indikátory na identifikáciu vzniknutých porúch. Stav zariadenia sa zvyčajne nadmerne skracuje. Tento fakt je ilustrovaný krivkou P-f, ktorá vykazuje typickú degradočnú schému. K zlyhaniu funkcie dochádza, ak zariadenie nevykoná požadovanú funkciu. Hlavnou myšlienkou údržby založenej na podmienkach je zistiť potenciálnu poruchu skôr, než dôjde k skutočnej poruche.
Obrázok: P-f krivka znázorňujúca typický vzor degradácie
V takomto prípade poskytuje plánovanie údržby mnoho výhod, ako napríklad:
- Skrátenie prestojov
- Eliminácia neočakávaných zastavení výroby
- Optimalizácia údržby
- Obmedzenie skladových zásob náhradných dielov
V automatizovaných inštaláciách sa už často vyskytujú frekvenčné meniče, ktoré predstavujú skvelú príležitosť na prechod na priemysel 4.0.
To umožňuje nové spôsoby vykonávania údržby, ako je napríklad údržba na základe stavu. Funkcie sú už dostupné v niektorých meničoch a skorí užívatelia už začali používať menič ako snímač.