Automatizácia v priemysle II - Motory a riadiace systémy

Více zde...

Umiestniť nástroj do určitej pozície či dopraviť výrobky z bodu A do bodu B vyžaduje automatizácie komplexnú súhru mechanických komponentov, pohonu a riadiaceho systému

Komplexnosť bola v minulosti príčinou vysokých nákladov na vývoj, ktoré činili proces automatizácie pre celý rad aplikácií finančne nezaujímavým. Najmä elektrické komponenty a programovanie digitálnych riadiacich systémov boli dôvodom neúmerného rastu nákladov. Technický pokrok však prispieva k tomu, že riešenie automatizácie možno dnes rýchlejšie plánovať, ľahšie inštalovať a bezproblémovo uvádzať do prevádzky. Vďaka harmonizovaným komponentom je v súčasnej dobe možné využívať automatizáciu v mnohých oblastiach.


Táto biela kniha sa zaoberá elektrickými komponentmi automatizačného riešenia. Dopĺňa bielu knihu "Automatizácia v priemysle I", ktorá sa sústredí na základy mechaniky (lineárne pohony a lineárne vedenia). Má byť podporou pri cielenom výbere komponentov a ich hodnotení. V prípade motorov, prevodoviek, snímacích a riadiacich systémov sú k dispozícii početné technológie. S rôznymi prístupmi možno docieliť čiastočne podobných výsledkov. Preto je dôležité zvážiť výhody a nevýhody.

Automatizácia a hnacia technika

Aby se nástroje a zpracovávané předměty pohybovaly co nejrychleji a nejpřesněji, vyžadují automatizační projekty perfektní souhru lineární jednotky, motoru, převodovky a řídicího systému.
Aby sa nástroje a spracovávané predmety pohybovali čo najrýchlejšie a najpresnejšie, vyžadujú automatizačné projekty perfektnú súhru lineárnej jednotky, motora, prevodovky a riadiaceho systému.

Aby rozšírili svoje vlastné schopnosti, používajú ľudia stroje už dlhšie ako 2700 rokov. Na vykonávanie úloh ako takých hrala počas vývoja jednu z rozhodujúcich úloh mechanika. Prvými strojmi boli pumpy, tkáčske stavy a sústruhy. Ďalším dôležitým medzníkom bol pohon, ktorý umožnil nahradiť silu svalov silou vody a vetra.

Vďaka vynálezu parného stroja bol od začiatku 18. storočia k dispozícii zdroj energie, ktorý fungoval nezávisle na čase a mieste. A v dôsledku toho došlo aj k veľkému rozvoju mechaniky. Približne v roku 1740 anglickí vynálezcovia John Kay a Edmund Cartwright v niekoľkých krokoch pripravili cestu pre prvý automatický tkáčsky stav. Vďaka nemu bolo možné jednoduchú látku vyrobiť rýchlejšie než manuálnou prácou.

O definitívne rozhodujúci prielom sa zaslúžil francúzsky výrobca hodvábu Joseph-Marie Jacquard. Jacquard si nechal roku 1805 patentovať tkáčsky stroj, ktorý vedel s pomocou dierovaných kariet tkať rôzne vzory. Tým upadali posledné špeciálne zručnosti tkáčov, totiž umenie vyrobiť na zákazku požadovaný vzor. Pomocou mechaniky, pohonu a riadenia prekonali stroje pri výrobe látok človeka.

Aj dnes je dokonalá súhra mechaniky, pohonu a riadiaceho systému hlavnou témou automatizácie. Kým mechanika v rámci výrobného procesu poskytuje pridanú hodnotu, pohon a riadiaci systém sa starajú o presnosť a flexibilitu.

Súčasná hnacia technika zahŕňa viac ako čistý pohyb pomocou prenosu sily. Cielené nasmerovanie rôznych hnacích elementov umožňuje vykonávať komplexné pohyby a spracovávať informácie podporných senzorov. Mix mechanických, elektrických a digitálnych komponentov sa označuje aj ako mechatronika. V rámci priemyselnej výroby sú však častejšie používané pojmy automatizácia či automatizačná technika.

Táto biela kniha vysvetľuje zásadné komponenty hnacej techniky používané pre stroje. To sú elektromotory, prevodovky a riadiace systémy. Mechanické komponenty lineárnych jednotiek - napr. k výberu vhodného lineárneho pohonu a typu lineárneho vedenia – sú popísané v bielej knihe "Automatizácia v priemysle I".

Aby bylo umožněno optimální dimenzování pro každé použití, existují elektromotory v různých velikostech a provedeních.
Aby bolo umožnené optimálne dimenzovanie pre každé použitie, existujú elektromotory v rôznych veľkostiach a prevedeniach.

Elektromotory

Elektromotor premieňa elektrickú energiu na energiu mechanickú. V prípade brzdových procesov účinkuje oproti tomu ako generátor. Z pohybu je získavaná späť elektrická energia.

Elektromotory sú schopné využiť k svojmu prospechu Lorentzovu silu. Holandský nositeľ Nobelovej ceny Hendrik Lorentz (1853 - 1928) vysvetlil fyzikálny účinok, ktorý hovorí o tom, že v magnetickom alebo elektrickom poli pôsobí sila na nabité častice uvedené do pohybu. Podľa pravidla troch prstov ľavej ruky táto sila pôsobí v predvídateľnom smere. Tak je možné vodič, ktorým preteká prúd, v magnetickom poli uviesť do kontrolovaného pohybu. Pomocou jednoduchého prostriedku možno docieliť rotácie.

Podstatnými súčasťami elektromotora sú rotor (zvyčajne otočná cievka s kovovým jadrom, takzvanou kotvou) a stator (spravidla statický permanentný magnet alebo budiaca cievka). Ostatné komponenty, ako napr. komutátor pracujúci ako usmerňovač prúdu, sú potrebné v závislosti na type konštrukcie elektromotora.

Ak je rotor vystavený magnetickému poľu statora, je v cievkach príp. skratovaných vodičoch rotora vyvolané napätie. Tento tok prúdu vytvára znovu vlastné magnetické pole, ktoré spolu s poľom statora účinkuje striedavo. Pri tomto procese vznikajúca Lorentzova sila spôsobuje točivý pohyb rotora.

Pretože požiadavky kladené na elektromotory sú rozmanité, bol vytvorený celý rad prevedení motorov. Ich vhodnosť pre automatizáciu bude prebraná v nasledujúcom texte.

Pro provoz elektromotorů jsou obvykle používány separátní kabely pro napájení proudem (zde oranžový) a data snímacího systému.
Pre prevádzku elektromotorov sú obvykle používané separátne káble na napájanie prúdom (tu oranžový) a dáta snímacieho systému.

Motory na jednosmerný prúd

Motory na jednosmerný prúd sú riadené výškou napätia a polaritou. To umožňuje veľmi účinnú kontrolu nad počtom otáčok. Motory na jednosmerný prúd sú používané, keď je potreba vysokého počtu otáčok a malý krútiaci moment.

Majú však konštrukciou podmienenú nevýhodu: Elektrická energia pre kotvu je prenášaná cez komutátor a kontakty klzného typu (väčšinou uhlíkové kefky) na lamely kolektora. Komutátor je usmerňovač pólu, ktorý po jednej polovici otáčky kotvy mení jej pólovanie. Tak zostáva pohyb spôsobený magnetickým poľom statora zachovaný. Ak by to nebolo komutátorom zmenené, zostal by rotor stáť.

Opotrebenie a náročná údržba kefiek činí motory na jednosmerný prúd pre trvalé použitie menej atraktívne. Ani na odlietavanie iskier na kefkách nie je vo výrobe z bezpečnostných dôvodov nazerané pozitívne.

Trojfázové motory

Trojfázové motory využívajú kontinuálnu zmenu polarity striedavého prúdu. Tá v dôsledku toho vytvára bez komutátora tzv. točivé pole. Preto nevyžadujú trojfázové motory takmer žiadnu údržbu. Okrem toho sú odolné voči elektrickému a mechanickému preťaženiu. Vďaka tomu sa stali najpoužívanejšími elektromotormi v priemyselnej výrobe.

Trojfázové motory používajú minimálne tri cievky (alebo ich násobok k zvýšeniu počtu pólov), ktoré sú usporiadané striedavo jedna k druhej v uhle 120 °. Tak vzniká točivé pole, ktoré rotuje s frekvenciou striedavého prúdu. Pri striedavom prúde 50 Hz dosahuje jednopólový motor počtu cca 3000 otáčok/min. Dvojpólový motor sa otáča 1500-krát za minútu.

Za účelom riadenia motora je sieťová frekvencia upravovaná pomocou meniča frekvencie. Tak sa dosiahne požadovaného počtu otáčok. Regulácia musí byť upravená v závislosti na motore, jeho párovom počte pólov a prevodovke. Aby sa dosiahlo napr. 500 otáčok / min., vyžaduje jednopólový motor inú sieťovú frekvenciu než motor trojpólový. Počas prevádzky kontroluje snímací systém polohu rotora a určuje tak skutočný počet otáčok.

Trojfázové motory existujú v mnohých prevedeniach, z ktorých sú najdôležitejšie asynchrónne, synchrónne a krokové motory.

Regulace zajišťuje, že elektromotor optimálně pracuje v každé fázi pohybu. Programování má často zásadní vliv na výši nákladů.
Regulácia zaisťuje, že elektromotor optimálne pracuje v každe fáze pohybu. Programovanie má často zásadný vplyv na výšku nákladov.

Asynchrónné motory

Asynchrónne motory sú robustné trojfázové motory, ktorých rotor sa nepohybuje súbežne s točivým poľom. Krútiaci moment vzniká, keď sa počet otáčok rotora líši od počtu otáčok točivého poľa. V dôsledku sklzu podmieneného princípom nedosahujú asynchrónne motory plného počtu otáčok, ale ich výkon je v závislosti od zaťaženia nižší až o 8 percent.

Najčastejšie vyskytujúci sa typ konštrukcie je skratový klietkový motor príp. skratový rotor. V tomto prípade sú v drážkach rotora (bežca) vsadené alebo zaliate vodivé tyče. Na čelnej strane spájajú skratové prstence tyče tak, že vzniká uzavreté vinutie rotora.

Pri rozbehu a nízkom počte otáčok sa u asynchrónnych motorov často vyskytujú nepríjemné zvuky. Tie možno zmierniť, keď sa drážky motora usporiadajú šikmo k prírube na osi. Ďalšími nevýhodami sú vysoký rozbehový prúd a konštantný prúd rotora počas prevádzky.

Synchrónné motory

Synchrónne motory sú robustné trojfázové motory, ktorých rotor sa pohybuje v kontinuálnom súbehu s točivým poľom. Rozbehový moment je z dôvodu rotora s nízkou zotrvačnosťou vysoký aj pri nízkom počte otáčok. Pri zaťažení vyvíja motor ihneď krútiaci moment, čo vedie k veľmi malému sklzu a dobrej kontrole nad počtom otáčok. Jednotným znakom synchrónnych motorov sú vysoký krútiaci moment, vysoký počet otáčok a konštrukcie nevyžadujúce takmer žiadnu údržbu. Preto sú mimoriadne vhodné pre oblasť použitia s vysokou dynamikou a vysokým zrýchlením.

Nevýhodou je zvýšená konštrukčná náročnosť. Synchrónne motory vyžadujú maximálne konštantné budiace pole, ktoré je v modeloch pre automatizáciu zvyčajne vytvárané permanentnými magnetmi na rotore.

Počet otáčok je riadený prostredníctvom frekvencie napájacieho napätia. Kontrola polohy rotora cez snímací systém zabezpečuje plynulé prispôsobenie počtu otáčok.

Krokové motory

Krokové motory sú robustné trojfázové motory, ktorých rotor môže byť cielene otáčaný o definovaný uhol. To umožňuje veľmi presnú kontrolu polohy rotora bez použitia senzorov. To uľahčuje riadenie.

Krokové motory fungujú podobne ako synchrónne motory, vyžadujú však spravidla vyšší párový počet pólov, čo zvyšuje konštrukčnú náročnosť. Okrem toho majú krokové motory sklon pri rýchlom nábehu a spomaľovanie ku krokovým stratám, čo ovplyvňuje presnosť pohybu. Krokové motory vykazujú citeľný pokles krútiaceho momentu pri raste počtu otáčok. To vedie práve pri čiastočnom zaťažení k nižšej účinnosti.

Prevodovky

Převodovky vyrovnávají mimo jiné rozdílnou setrvačnost rotoru a pohybované hmotnosti. Takto lze dynamicky pohybovat i s velkou hmotností.
Prevodovky vyrovnávajú okrem iného rozdielnu zotrvačnosť rotora a pohybové hmotnosti. Takto možno dynamicky pohybovať aj s velkou hmotnosťou.

Smernica VDI 2127 uvádza: "Prevodovky slúžia na prenášanie a transformáciu pohybu, energie a / alebo síl". V oblasti automatizácie fungujú ako meniče krútiaceho momentu medzi motorom a lineárnym pohonom. Spravidla zvyšujú krútiaci moment pri súčasnom znížení počtu otáčok. Prevodovky tým vyrovnávajú pomer zotrvačnosti rotora a pohybovanie hmotnosti.

Prevodovky môžu ďalej meniť smer otáčania. Vďaka uhlovému usporiadaniu ozubených kolies môže byť motor inštalovaný napr. zalomene o 90 °, čo zmenšuje inštalačný priestor, pretože teleso motora leží paralelne k lineárnej jednotke. Uhlové prevodovky majú o niečo nižšiu účinnosť než axiálne prevodovky. Celková účinnosť je však ovplyvnená typom konštrukcie.

V automatizácii môžu byť spojené lineárne jednotky aj bez prevodovky priamo s motorom. Čím väčšia je transportovaná hmotnosť, tým viac sa pre zvýšenie krútiaceho momentu oplatí použitie prevodovky. Často je z hľadiska nákladov výhodnejšie použiť menší elektromotor s vyšším počtom otáčok ako väčší motor s vysokým krútiacim momentom.

Zásadným faktorom je prevodový pomer. Udáva pomer otáčok motora (pohon) k otáčkam osi lineárnej jednotky (výsledný člen prevodu). Kvocient i = 3 znamená, že sa výsledný člen otočí raz za každé tri otáčky pohonu. To sa tiež udáva ako prevod 1:3. V prípade kvocientu i < 1, hovoríme o jednom prevode/redukcii.

Prevodovky existujú v mnohých konštrukčných formách, ktoré sú často variantmi základného princípu. Okrem toho sú obvyklé rôzne označenia pre podobné typy prevodoviek, čo môže ľahko viesť k nejasnostiam. Pre oblasť automatizácie sa zvyčajne používajú prevodovky s pevným prevodovým pomerom, pretože pohyb môže byť ľahko riadený cez počet otáčok. Najdôležitejšie typy prevodoviek budú predstavené v nasledujúcom texte.

Tip:
Dimenzovanie automatizačného riešenia je naročné a nákladné. Musia byť porovnané požiadavky pohybovanej hmotnosti a charakteristiky pohonu. Namiesto toho, aby ste vykonávali výpočet sami, môžete použiť softvér ako napr. MotionDesigner® spoločnosti item. Program pri dimenzovaní celého systému zohľadňuje optimálnu súhru elektromotora a prevodovky.

Čelné ozubené prevody

Najjednoduchšia forma čelného ozubeného systému sa skladá z dvoch zvonka ozubených kolies na paralelných osiach. Z dôvodu vysokej účinnosti a jednoduchej konštrukcie sú tieto prevody často používané ešte dnes.

Pro dosažení požadovaného krouticího momentu je v tomto případě motor (vpravo) spojen s kompaktním planetovým převodem, hnací hřídel poté pokračuje do pohonu lineární jednotky (vlevo).
Pre dosiahnutie požadovaného krútiaceo momentu je v tomto prípade motor (vpravo) spojený s kompaktným planétovým pravodom, hnací hriadeľ potom pokračuje do pohonu lineárnej jednotky (vľavo).

V praxi je však nízky maximálny prevodový pomer prekážkou. Ak nie je uplatnená náročnejšia konštrukcia, je hranica cca 1: 6. Z mechanických dôvodov zaberajú čelné ozubené prevody s vysokým prevodovým pomerom veľký inštalačný priestor a sú relatívne ťažké. Okrem toho je hluk spôsobený ich činnosťou vyšší ako u iných prevodov. Vďaka dodatočným ozubeným kolesám možno však dosiahnuť plynulého prenosu sily, v dôsledku čoho sa však stráca výhoda jednoduchej konštrukcie.

Čelné ozubené prevody s uhlovo ozubenými kolesami vykazujú tichší a jemnejší chod. Okrem toho môžu byť kompenzované problémy, ktoré vznikajú v dôsledku vibrácií alebo chýb v súosovosti. Je tu však potrebné zohľadniť o niečo vyššie trenie. Šikmé ozubenie v dôsledku toho znižuje účinnosť.

Závitkové prevody

Pri závitovkových prevodoch nesedí na hnacom hriadeli žiadne ozubené koleso. Je ale použité skrutkovité prehĺbenie, ktoré pohybuje ozubeným kolesom na strane výstupu. Výsledkom pohybu tzv. závitovky je kontinuálny kontakt s ozubeným kolesom. Vďaka tomu pracujú závitkové prevody veľmi nehlučne a bez rázov, ktoré sa môžu vyskytovať pri zapadávaní ozubených kolies.

Najväčšou nevýhodou je na jednej strane vznik tepla v dôsledku predĺženej doby kontaktu. Na druhú stranu trenie tiež znižuje účinnosť. Práve pri veľkých prevodových pomeroch sa závitovkové prevody v dôsledku strát trením dostávajú rýchlo na svoje medze. Ak je žiadaná redukcia, poskytujú oproti tomu dobrú službu.

Prevody kužeľovými kolesami

Prevody kužeľovými kolesami nepoužívajú žiadne tradičné ozubené kolesá, ale po strane ozubené kužeľové kolesá. Väčšia styčná plocha zaisťuje tichý chod a prispieva k odolnosti proti rázom. Ak majú byť prevádzané veľké krútiace momenty, môžu prevody kužeľovými kolesami preukázať svoje výhody.

S převodem nakloněným v úhlu 90° je možno instalační prostor stroje často lépe využít. Motor je pak umístěn paralelně k lineární jednotce.
S prevodom nakloneným v úhle 90° je možné inštalačný priestor stroja často lepšie využiť. Motor je potom umiestnený paralelne k lineárnej jednotke.

Hnací a výstupný hriadeľ sú väčšinou umiestnené proti sebe v uhle 90 °. Pomocou kužeľových kolies možno ľahko realizovať iné uhly. Ako u závitoviek patria problémy pri vysokých prevodových pomerov a zvýšené trenie k nevýhodám tohto typu konštrukcie.

Planétové prevody

V planétových prevodovkách obiehajú dve alebo viac ozubených kolies okolo centrálneho ozubeného kolesa s vonkajším ozubením a spájajú ho s iným ozubeným kolesom s vnútorným ozubením. Obežné (planétové) kolesá sa otáčajú okolo centrálneho hriadeľa po pevnej trajektórii ako planéty okolo slnka. Planétové prevody majú kompaktnú konštrukciu a umožňujú efektívny prenos výkonu. Rozloženie záťaže na viac planétových kolies dovoľuje prevádzať vysoké krútiace momenty. Planétové kolesá zaisťujú správny kontakt, aj keď sú hriadele pod zaťažením a zároveň poskytujú vysokú účinnosť a tichý chod. Okrem toho planétové prevody predstavujú priestorovo úspornú konštrukciu.

Pretože vnútorné a vonkajšie ozubené kolesá majú rôzne priemery a obežné kolesá sú medzi ne vložené, sú planétové prevodovky vhodné pre vysoké prevodové pomery. K nevýhodám patrí zložitejšia konštrukcia, ktorá predpokladá vysokú kvalitu zhotovenia.

Snímacie systémy

V rámci automatizačných riešení je rotácia hriadeľa motora prevádzaná do ďalšieho pohybu, napr. posuvu vozíka lineárnej jednotky ozubeným remeňom. Bezprostredná kontrola prebieha reguláciou motora. Rozbeh, zrýchlenie a presné brzdenie vyžaduje spoľahlivé údaje o polohe rotora (pozri odsek "Elektromotory").

To je úlohou snímacieho systému, nazývaného tiež rotačný snímač alebo enkodér. Podáva informácie riadiacej jednotke o polohe uhla rotora a napomáha k výpočtu, koľko obehov je potreba, než sa dosiahne požadovanej polohy. Kontrola zvyšuje presnosť, pretože chyby v dôsledku sklzu môžu byť rýchlejšie korigované. Snímací systém je inštalovaný priamo v príslušnom elektromotore. Dáta sú často sprostredkované prostredníctvom separátneho vedenia. K prenosu dát pomáhajú takisto priemyselné periférne zbernice.

Snímače absolútnej hodnoty

Snímače absolútnej hodnoty určujú presnú polohu rotora a poskytujú jednoznačnú číselnú hodnotu. Vďaka tomu je presná pozícia známa bezprostredne po zapnutí a referenčná jazda pri štarte môže odpadnúť. Súčasné snímače absolútnej hodnoty môžu vedľa vykonanej trasy a aktuálnej polohy prevádzať ďalšie dáta ako napr. teplotu motora. Interné digitálne spracovanie dát činí snímače absolútnej hodnoty relatívne náročnými a nákladnými.

Inkrementálne snímače

Inkrementálne snímače zaznamenávajú zmenu uhla rotora. Za účelom merania sa napr. sleduje rotujúci kotúč s periodickými dielikmi stupnice. Každý priebeh jedného dielika zvyšuje alebo znižuje nameranú hodnotu. Pretože sú zaznamenávané iba zmeny na začiatku merania, nemôže inkrementálny snímač stanoviť pozíciu po zapnutí, ale potrebuje počiatočný pohyb. Presnosť merania môže byť negatívne ovplyvnená v dôsledku zahriatia alebo znečistenia.

Rezolvery

Rezolver stanovuje polohu uhla rotora pomocou elektromagnetického merania. Výsledkom umiestnenia polohových snímačov na viacerých miestach je veľmi presná kontrola pohybu rotora. Rezolvery sú extrémne robustné a poskytujú pri vysokých teplotných výkyvoch spoľahlivé výsledky merania. Konštrukcia je odolná proti znečisteniu.

Riadiace systémy

Moderní řídicí systémy se dají snadno programovat a díky modulární konstrukci podporují různé periferní sběrnice.
Moderné riadiace systémy sa dajú ľahko programovať a vďaka modulárnej konštrukcii podporujú rôzne periférne zbernice.

V priemyselnej technike spracovanie dát, kontroly a riadenia, sú v rámci automatizácie, rozlišované rôzne úrovne hierarchie. Tieto zahŕňajú celý rad procesov, firemnou úrovňou počnúc, na ktoré sú zaznamenávané napr. objednávky produktu, až po úroveň faktorov, na ktorej je vyzývaný jeden jednotlivý motor na výrobu konštrukčného dielu pre tento objednaný tovar.

Pre vlastný výrobný proces sú relevantné riadiaca a periférna úroveň pyramídy automatizácie. Hoci podľa DIN 19226 existujú definované rozdiely medzi regulačnou a riadiacou technikou, hranice medzi nimi dnes splývajú. Prostredníctvom procesorov a programovateľných rozhraní preberajú dnes moderné servoregulátory, ktoré sú zamýšľané ako podriadená úroveň k technickému výrobnému procesu, funkciu riadiacej úrovne. V praxi sa pre všetky programovateľné systémy presadil zastrešujúci pojem "Riadiaci systém". Predtým táto funkcia vyžadovala nadriadené PLC (pamäťovo programovateľné riadiace zariadenie), ktoré riadilo jednotlivé regulátory.

Historicky sa rozlišuje medzi pevne prepojeným a programovateľným riadiacim systémom. Pretože výrobné náklady na priemyselne vhodnú digitálnu techniku výrazne klesli, stali sa programovateľné riešenia s vlastným procesorom normou.

Riadiaci systém preberá dve úlohy. Po prvé sa tu zbiehajú digitálne a/alebo analógové signály z motorov, senzorov a pod. Riadiaci systém v dôsledku toho reguluje napr. rýchlosť otáčok elektromotora od jeho nábehu až po spomalenie, keď vozík lineárnej jednotky dosiahne požadovaného miesta. Motor a riadenie musia byť navzájom zladené, pretože každý motor má svoju charakteristiku. Zároveň riadiaci systém spracováva signály z koncových spínačov, atď.

"Hoci podľa normy DIN 19226 existujú definované rozdiely medzi regulačnou a riadiacou technikou, hranice medzi nimi dnes splývajú"

Niekedy sú používané kaskádové riešenia, v ktorých digitálne riadenie aktivuje servoregulátor, ktorý zase vytvára elektrické rozhranie k elektromotoru. To umožňuje použitie riadiacich systémov na koordináciu rôznych elektromotorov v jednom riešení. Použitie nadriadeného riadiaceho systému však zvyšuje komplexnosť.

Druhou úlohou je vykonanie programu. V automatizácii musí byť úloha prepravy popísaná formou jednotlivých krokov nasledujúcich jeden po druhom. Pritom nestačí popísať tento postup rámcovo napr .: "Pohni vozíkom o 350 mm smerom doprava." Môže byť preprava tovaru zrýchlená maximálnou rýchlosťou motora a spomalená? Je potrebný mierny rozjazd? Je rozjazd riadený časom alebo aktivovaný signálom?

Vzhľadom k rôznym faktorom a aj preto, že rôzny riadiaci systém používa rôzny program, je nastavenie riadiacej jednotky kľúčovým nákladovým faktorom v automatizačných projektoch. Často je nutné angažovať ďalších špecialistov, pretože strojní inžinieri zriedka disponujú nutnými programátorskými znalosťami.

Pretože pre reguláciu alebo riadenie automatizačného riešenia je nutný väčší počet senzorov a pohonov, potrebuje riadiaci systém príslušné pripojenie na spracovanie analógových a digitálnych signálov. Cez všetky snahy o zjednotenie je k dispozícii široký výber rozličných rozhraní. Moderné riadiace systémy sú preto konštruované modulárne, aby mohli byť doplnené požadované rozhrania.

Tzv. periférne zbernice umožňujú v priemyselnom prostredí bezpečnú komunikáciu. Slúžia v závislosti na konštrukcii ku komunikácii s plánovaním výroby alebo medzi strojmi a časťami stroja.

Tip:
Moderné riešenia ako Linear motion spoločnosti item nevyžadujú žiadne programátorské znalosti. Umožňujú úlohu prepravy definovat v zrozumiteľných procesoch. Softvér prevádza plán procesu do skutočného programovania vrátane nastavenia regulačných parametrov. Pre mnoho úloh nie je preto nutné dodatočné know-how.

Periférne zbernice

Periférne zbernice je zbernicový systém, ktorý v rámci priemyselného automatizačného riešenia spája rôzne prístroje. V kancelárskom prostredí sú používané štandardy pre pripájanie, ako je USB nebo Ethernet, ktoré však nie sú dimenzované na tvrdé požiadavky výrobného prostredia. Periférne zbernice kladú vysoké požiadavky na citlivosť voči rušivým zdrojom a na spoľahlivosť prenosu dát.

Periferní sběrnice slouží standardizovanému přenosu dat mezi pohony, řídicími systémy, senzory atd. Jsou dimenzovány na průmyslové požadavky.
Periférne zbernice slúžia štandardizovanému prenosu dát medzi pohonmi, riadiacimi systémami, senzormi atď. Sú dimenzované na priemyselné požiadavky.

Aby nahradili rastúci počet dedikovaných vedení v spoločnej sieti, sú periférne zbernice vyvíjané už od 80 rokov minulého storočia. Všetky prístroje by mali vysielať a prijímať informácie cez jeden zväzok vedenia a tak zjednodušiť prepájanie káblami a vývoj. Kvôli rôznym požiadavkám sa etablovali rôzne periférne zbernice.

V roku 1999 mala norma IEC 61158 vnesť poriadok do zmätku okolo periférnych zberníc. Dnes je štandardizovaný nepreberný počet riešení. To užívateľom v žiadnom prípade neuľahčuje výber, zaisťuje to však kompatibilitu medzi rôznymi riešeniami.

CAN / CANop

Zbernica CAN-Bus (Controller Area Network) patrí k najstarším periférnym zberniciam a etablovala sa v rôznych typoch konštrukcií. Zbernica CAN-Bus existuje v typických formách Highspeed-CAN a Lowspeed-CAN.

Aby sa zlepšila kompatibilita, je prostredníctvom CANopen k dispozícii univerzálne softvérové rozhranie, kde vývojári usporia náročnú činnosť v oblasti hardware. Vďaka tomu možno v sieti jednoduchšie spolu využívať rôzne aplikácie CANopen.

EtherCAT

Technológia EtherCAT (Ethernet for Control Automation Technology) je ethernetové riešenie pre priemyselné použitie v reálnom čase. Je štandardizovaná podľa IEC 61158. EtherCAT ponúka krátke doby cyklu.

Profibus

Profibus (Process Field Bus) je periférna zbernica, ktorá bola vyvinutá na konci 80. rokov minulého storočia s podporou Spolkového ministerstva pre výskum. Grémium sa skladalo z viac ako 20 firiem a inštitúcií. Profibus používa proprietárny sieťový protokol a vlastný komunikačný protokol Profibus FMS (Fieldbus Message Specification).

Profinet

Profinet (Process Field Network) stavia na zbernicu Profibus, používa ale otvorené sieťové protokoly ako TCP/IP. Profinet vie pracovať v reálnom čase.

Záver

Automatizačné riešenia patria k najnáročnejším aplikáciám. Pretože je nevyhnutné know-how z rôznych odborných oblastí, ostáva často otázka, či náklady odpovedajú výsledku.

Pokrok v riadiacej technike však automatizáciu zatraktívňuje aj pre zdanlivo jednoduchšie použitie. Nemusia to byť vždy komplexné pracovné procesy. Zjednodušené usporiadanie riadiacich systémov bez náročného programovania umožňuje použitie pre testy stálosti alebo ako čiastkové automatizácie v rámci montáže. Lineárne jednotky môžu viesť výrobky, zdvíhať tovar alebo otvárať dvere.

Oplatí sa porovnať si kompletné projektové a technické náklady. Harmonizované riešenia znižujú náročnosť a náklady na projektovanie, inštaláciu/montáž a uvedenie do prevádzky. To redukuje náklady na automatizáciu a otvára vďaka tomu cestu k novým aplikáciám.


Aktualizované: 3. 4. 2019