Blog

Zpět na přehled
Sdílet přes
Servopohony

Průmyslové trendy v servopohonech: vytvoření nové kvality s Melservo J5, část 2

07.02.20248 minut čtení

Druhá část článku o trendech v odvětví pohonů bude popisovat další výzvy nebo trendy v odvětví pohonů: - Krátká doba podpory zařízení ze strany výrobců, - Rostoucí ceny elektřiny, -Prediktivní údržba

Krátká doba podpory zařízení ze strany výrobců

Doba podpory zařízení ze strany výrobců je problémem jak pro koncové uživatele, tak nepřímo pro systémové integrátory a výrobce strojů. Panuje všeobecná shoda, že by výrobci automatizačních zařízení měli poskytovat co nejdelší podporu. V průměru většina výrobců po stažení výrobku z trhu podporuje ukončenou řadu přibližně 10 let[1] ,což umožňuje nákup náhradních dílů. Co se však stane po uplynutí této doby? Obvykle jde buď o nákladnou výměnu všech pohonů v dané aplikaci, nebo o hledání použitých dílů na internetu, protože jen velmi malé procento společností zajišťuje zpětnou kompatibilitu novějších řad se staršími[2]

Společnost Mitsubishi Electric dlouhodobě dbá na zpětnou kompatibilitu. Řada MR-J5 je částečně zpětně kompatibilní s řadou MR-J2S, která se na evropském trhu objevila před více než 25 lety! Plná kompatibilita řady MR-J5 s řadou MR-J4 umožňuje snadný přechod ze starší řady na novou. Co přesně tato kompatibilita obnáší? 

  • Stejné připojovací rozměry motorů a servozesilovačů 
  • Podpora motorů řady MR-J4 řadou MR-J5 
  • Speciální verze zesilovače se síťovým rozhraním SSCNETIII/H (MR-J5-B) používaným v předchozí řadě pohonů. 
  • Spolupráce servopohonů starší řady s novější řadou v režimu kompatibility v rámci jedné aplikace. 
  • Software umožňující snadný převod parametrů mezi oběma řadami 

    Zpětná kompatibilita řady MR-J5 s řadou MR-J4 je zajištěna na několika úrovních: hardwarové a softwarové.

Možnost přenosu samozřejmě není všechno, proto jsou zařízení navržena pro bezporuchový provoz navržena pro bezproblémový provoz po dobu minimálně 10 let (životnost vyhlazovacích kondenzátorů, součástek, které nejrychleji vykazují známky běžného opotřebení) a náhradní díly jsou k dispozici po dobu 20 let od ukončení výroby série. To spolu se zpětnou kompatibilitou umožňuje: 

  • Snížení provozních nákladů stroje 
  • Snížení prostojů 
  • Zvýšená důvěra ve výrobce, který dodává stroje s vysoce odolnými součástmi.

___________________________________________

1Zprůměrované údaje z informací poskytnutých 10 předními výrobci servopohonů dostupných na evropském trhu.

2 Pouze 1 z 10 analyzovaných společností zajišťuje plnou zpětnou kompatibilitu.

Rostoucí ceny elektřiny

V posledních letech jsme zaznamenali zejména rostoucí trend cen elektřiny. Téměř všichni se shodují na tom, že současná společnost nemůže fungovat bez elektřiny. V důsledku toho se nedávné zvýšení cen negativně projevilo na finanční situaci průmyslových podniků. Jak to vypadá v číslech?

Jak je patrné z grafu, za poslední tři roky se cena elektřiny zvýšila o více než 300 % oproti předchozím letům[3]. Tento trend je dán geopolitickou situací, která vede ke zvýšení cen surovin, zejména zemního plynu, uhlí a ropy, jež se používají mimo jiné k výrobě elektřiny (v Polsku činí podíl fosilních paliv na výrobě elektřiny rekordních 85 %[4]).

Využívání neobnovitelných zdrojů jako hlavní energetické suroviny s sebou přináší nepříjemné důsledky, a to nejen ty zjevné, které se týkají klimatu, ale také finanční důsledky pro podniky energetického průmyslu. Proč?

Společnosti působící v odvětví energetiky jsou povinny nakupovat a platit za povolenky EU ETS (European Union Emission Trading System), což je klíčový prvek politiky EU zaměřené na snižování emisí skleníkových plynů. Povolenky EU ETS jsou druhem povolení, které musí mít společnosti v EU, aby mohly legálně vypouštět skleníkové plyny. To je velmi důležité v souvislosti s cenami elektřiny, protože růst cen povolenek přímo souvisí s růstem cen elektřiny. Podívejme se na následující graf s cenami povolenek EU ETS na primárním trhu:

Jak je vidět na první pohled, křivky v grafu cen povolenek a grafu cen elektřiny jsou podobné. Proč toto téma připomínáme? Je to přímý důkaz toho, že i po stabilizaci geopolitické situace budou ceny elektřiny pro trh EU nadále postupně růst. Politika EU v oblasti klimatu a následné ekologické cíle (projekty jako "Fit for 55") naznačují, že zvrácení trendu je v příštích letech nepravděpodobné.

Jak se tedy bránit proti zvyšování cen?

Bojovat proti zvyšování cen a energetické politice je náročné, ale je možné snížit množství spotřeby elektřiny použitím energeticky účinných zařízení. Příkladem systému umožňujícího snížení množství dodávané energie je systém společné stejnosměrné sběrnice MR-J5D, který byl zmíněn v předchozích kapitolách tohoto článku.

Servopohony, fungující v rámci společné stejnosměrné sběrnice, podléhají jevu rekuperace energie, tj. zpětnému získávání mechanické energie vzniklé při brzdění pohonu (např. při vertikálním klesání). Tato rekuperovaná energie se pak distribuuje mezi zbývající pohony v servopohonu. Ve standardních řešeních se energie generovaná při rekuperačním brzdění ztrácí ve formě tepla na brzdných rezistorech.

Pohony MR-J5D umožňují ušetřit až 70 %[5] elektrické energie spotřebované při provozu servopohonu, a to v závislosti na typu aplikace, ve které se používají. V kombinaci s vysoce účinnými servomotory (průměrná účinnost 90 % v rozsahu výkonů 0,1 až 2 kW) řady HK mohou náklady na napájení pohonného systému a jeho provoz několikanásobně klesnout.


Níže uvedené schéma znázorňuje strukturu pohonných systémů MR-J5D:

___________________________________________

[3]
: V prvních čtvrtletích roku 2023 činila průměrná cena za MWh 820,57 PLN, zatímco průměrná cena za rok 2020 byla 252,69 PLN, což představuje nárůst o 325 %. Údaje pro polský trh.

[4]: Údaje za rok 2022, zdroj: "Energy Transformation in Poland, 2023 Edition", zpráva Forum Energii, 2022.

[5]
: Zdroj: Buryło: "Krakov, 2023, Technickáuniverzita v Krakově.

Prediktivní údržba

Široce definovaná umělá inteligence je téma, které provází každého už nejméně rok. Těžko se najde člověk, který by neslyšel o ChatGPT nebo jiných nástrojích založených na umělé inteligenci, které pomáhají při každodenních úkonech nejen v práci, ale i v osobním životě. Kde se umělá inteligence vyskytuje v průmyslové automatizaci? Většina lidí pravděpodobně poukáže na složité distribuční systémy založené na výkonných serverech a cloud computingu. To však nemusí být nutně pravda. Umělou inteligenci lze využít i v menších aplikacích a implementovat ji do standardních zařízení, jako jsou průmyslové roboty, měniče nebo servopohony.

Maisart
(umělá inteligence společnosti Mitsubishi Electric vytváří nejmodernější technologii) je technologie umělé inteligence společnosti Mitsubishi Electric, která se používá v mnoha automatizačních zařízeních. Vynikajícím příkladem její implementace je funkce prediktivní údržby – funkce diagnostiky stroje instalovaná v zesilovačích řady MELSERVO J5. S jejím využitím lze aplikovat prediktivní přístup nejen na prvky pohonného systému, ale také na připojenou mechaniku – kuličkové šrouby, řemenem poháněné pohony a mechanické převody.

Funkce Diagnostika stroje umožňuje používat servopohon nejen jako výkonný prvek aplikace, ale také jako její pokročilý senzor. Servo má schopnost zkoumat aktuální stav a předvídat počáteční příznaky poruchy mechanických prvků na základě odhadovaných hodnot tření a vibrací v případě kuličkových šroubů nebo změn pnutí řemene u řemenových pohonů. 

Použití těchto funkcí výrazně snižuje prostoje ve výrobních zařízeních při velmi nízkých nákladech, protože každý pohon řady MR-J5 je jimi standardně vybaven. Umělá inteligence je často spojována se složitými algoritmy, jejichž implementace vyžaduje tým odborníků. Maisart v servopohonech s využití algoritmů strojového učení tento problém odstraňuje. Nastavení a aktivace funkce trvá doslova několik minut a složitost procesu končí nastavením několika málo parametrů přímo v servozesilovači.

Funkce Diagnostiky stroje může být prvním krokem ve vývoji výroby směrem k Průmyslu 4.0 – což je směr, kterým se dříve či později bude muset vydat každý výrobní podnik, aby si udržel konkurenceschopnost[6]. Pro výrobce strojů navíc využití prediktivních funkcí zvýší důvěru zákazníků a schopnost vykonávat servis strojů. Díky Diagnostice stroje lze předem naplánovat prostoje spojené s výměnami, aniž by se podnik v případě výpadků vystavil značným ztrátám.

___________________________________________

[6] Předpokládá se, že velikost celosvětového trhu Průmyslu 4.0 dosáhne do roku 2026 165,5 miliardy dolarů oproti 73,9 miliardám dolarů zaznamenaných v roce 2022, a to za předpokladu roční míry růstu 20,6 % (růst v letech 2021-2022 činil 39,12 %). Zdroj: MŠMT ČR: "Industry 4.0 Market Size, Share & Industry Growth Analysis Report by Technology (Industrial Robots, Blockchain, Industrial Sensors, Industrial 3D Printing, Machine Vision, HMI, AI in Manufacturing, Digital Twin, AGV's, Machine Condition Monitoring) and Geography - Global Growth Driver and Industry Forecast to 2026," Market&Markets.

Shrnutí

Doufáme, že předložený článek dokázal objasnit, jakým směrem se v současné době strojírenský průmysl ubírá. Ten prochází neustálým vývojem, aby mohl čelit výzvám, které před ním stojí, a naše společnost se vyvíjí spolu s ním. Řada MELSERVO J5 byla vytvořena s cílem poskytnout zákazníkům společnosti Mitsubishi Electric příležitost čelit současným trendům a výzvám a přizpůsobit se těm, které se teprve objevují.

V jednom článku samozřejmě nemůžeme zprostředkovat všechny funkce a parametry řady. Proto vám doporučujeme prozkoumat naše produktové stránky, kde se můžete dozvědět více o MR-J5 a dalších servopohonech z našeho portfolia v sekci AC Servos-MELSERVO | Products | MITSUBISHI ELECTRIC Factory Automation.

Tento materiál je součástí série "MELSERVO J5 Ideální volba pro vaši společnost". Sledujte další články, ve kterých se mimo jiné dozvíte, jak se vypořádat s vysokou setrvačností v aplikacích, co přesně obnáší funkce Diagnostika stroje, jak navrhovat energeticky úsporné aplikace a jak optimalizovat náklady na stavbu stroje pomocí řady MR-J5.


Témata

Servopohony