电动机的发展趋势第三部分-网络

物联网和传感将电动机驱动设计

所有行业 - 甚至汽车行业 - 都在采用比以往更多的电动机驱动系统。这是因为电机轴驱动通常更清洁,更容易设置,并且更安全。 对于机器人和自动化而言,电子设备比流体动力的驱动更精确。

如今,以太网通信对于将电机驱动连接到工厂网络变得越来越重要,因此工厂经理可以跟踪机器功能并最大限度地提高生产力。 经过多年的不断努力,这是一个令人鼓舞的发展。工业生产的通信网络有着自己的特性,接入大量的传感器,有些连接VFDs,有些使用I / O口,有些使用伺服系统等。

显然,缺点是实施和维持这种复杂性的成本。因此向前推进,则需要简化和成本控制......并且工业以太网满足这种需求。

物联网及其相关技术进入电机行业

可以肯定的是,基于以太网协议(如EtherCAT)和罗克韦尔集成以太网Ethernet / IP移动协议的网络标准 。这是因为 基于以太网的标准使制造车间与企业资源规划(ERP)系统等协调起来。这样的标准也让工程师将安全和分布式机器控制与运动控制相结合。这种开放的连接性正在改变运动设计的设置,因此获得比以前更多的反馈和物联网功能。

案例:为了让设计工程师在收集物联网(IoT)运动数据的同时,利用遥感和控制应用的优势,Crouzet Automation最近推出了em4远程以太网nano-PLC。

电动机的发展趋势第三部分-网络

Crouzet Automation提供的一种支持IoT的PLC可让用户监控和远程控制从单一安装到机器的任何组件。在无法上网的情况下,Crouzet Automation还提供了一个支持3G的远程PLC。

具有包括HMI在内的紧凑型配置的26个I / O,可精确接受高端工业传感器反馈, 并使用8个智能继电器输出和2个静态PWM输出来控制电机,执行器和其他设备...包括模拟执行器或泵。通过图形功能块语言,可以实现快速简单的应用程序设计和远程功能。此外,即便没有互联网接入,应用程序可以接入Crouzet Automation公司的em4远程3G纳米PLC。

与消费类产品一样,OEM可以通过整合云计算方法来提供一系列的好处,并且许多好处都与服务改进有关。即使是最小的应用程序的电机也可以很快接连起来。

Portescap的产品经理Danielle Cyr指出 FDA的唯一设备识别(UDI)的要求很可能推动并从云使能技术进步的好处。

简而言之,FDA UDI系统将允许用户通过分发和使用来识别医疗设备。从本质上讲,所有设备都将带有可供人类和机器读取的UDI标签,标签中的信息包括DI、制造日期、失效日期、批号、序列号和捐款识别号码。

现在,这些电机还没有集成云计算技术,但是,在未来的骨科电动工具领域,云计算如何发挥更大的作用值得我们认真思考。

先进的传感技术使现有网络更有价值

目前有一个模数转换器系列,它使得多个传感器输出反馈到一个转换器,并通过一个网络地址产生相同的数据点 。

电动机的发展趋势第三部分-网络

这款Dunkermotoren SpiroTec STG变速箱(这里与黑色电机配合使用)有一个螺旋齿轮组,用于高转矩传递和最小的轴向偏移。内齿轮采用回火钢加工可以减少磨损。Monobloc外壳提高了进度和刚度。

这种方法可以在网络连接远程读取数据的同时,让每个传感器的成本保持在相对较低的水平。这样的设置也可以与现有的模拟输出传感器一起工作。所以工程师不需要完全抛弃传统的控制。这就意味着,在布线减少,远程访问和监控的改进下,老产品依然可以继续使用。一旦将现有的模拟传感器输出转换为数字信号,无线通信则成为布线的可行替代方案

我们来看,一个应用实例:一家钢铁制造工厂在传送带上使用大量的小型直流电机,该传送机将红热板坯从炉中传送到轧制。

如果电动机发生故障或者电动机轴承损坏,可能会造成严重的板坯损坏,在轧制过程中则会在板坯上留下一定的凹槽。为了应对这种情况,可以在每台电机上安装一个模拟量输出传感器,并通过可编程逻辑控制器监控输出信号。通过有效的使用这些输送机驱动器的信息,来确保工厂在最少的资金投入下,尽可能高的提高成品质量。

事实上,对非接触式直流电流测量的研究,一种耐高温的传感器已经被开发出来,并且可以通过简单的双绞线与控制器连接。

电动机的发展趋势第三部分-网络

物联网功能有更广泛的连接。穆格Animatics SmartMotor允许通过Ethernet / IP进行通信。

物联网的应用

许多人将工业物联网或工业4.0看作是一个扩展的概念,越来越多的设备通过工业以太网连接起来。以传感器作为基础架构的骨干,利用低成本的云计算和不断增长的数据库,实现具有预见性维护等切实利益的行动。

将传感器直接输入到智能电机和智能执行器产品,以及我们的可编程产品立即采取行动,有助于进一步实现IIoT趋势。例如,在螺母运行应用中,我们的SmartMotors可以被编程为检测运行位置错误,从而可以帮助检测生产过程中缺少的部件以及坏的部件。"他补充说。

但是,仍有一些应用可能不会使用物联网。 例如就目前医疗市场的销售情况来看,销售最多的产品仍然是无刷直流电机和无刷直流气动机。这些电机和鼓风机通常没有用传感器而不提供任何数据反馈。

对自动化的好处和挑战的总体思考

作为我们与制造商进行调查的一部分,我们还询问了有关物联网的相关自动化以及自动化的影响。这是他们的回应。

许多消息来源认为,自动化并不一定意味着人力资源的流失。

Portescap北美区域业务发展经理Brandon Steinberg表示:"在许多情况下,消除了劳动本身的乏味问题,机器可能仍然需要人类的监督和支持。另外,自动化以提高效率和成本效益可以促进增长,比降低将工作转移到低成本地区的可能性。这样自动化将会带领制造本土化的回归."

穆格电气集团电机工程和研究经理David B. Marks说, "机器人应用程序正在使用更多十年前不可能的特性的组件,从穆格电气集团北卡罗来纳州工厂操作的角度来看,自动化不是未来,这是现实。"

"我们有一个非常先进的自动化生产线,生产大批量定制的无刷直流风扇。这些风扇对成本要求很高,如果不是自动化,我们不会有业务。我想当大多数人想到自动化时,他们会自动考虑用机器人代替人类,但是自动化通常需要人们加载和卸载部件以及熟练的技术人员来保持自动化。所以从我的角度来看,最好是让物料搬运工和技术人员支持和维护自动化生产线。我认为,那些不能或不会进行这类工作的公司会发现自己将会失去市场份额,甚至可能完全失去业务,"来自穆格Queen的补充说。

"一个很好的例子就是运用仓库机器人中的运动控制系统来取代人类检索商品,书籍等等,"Moog的David Marks说。

这不仅革新了劳动力,而且改变了工作环境。无人机快递系统和机器人仓库自动化系统是具有变革性的,但是人们需要新的能力来管理,监视和协作。

Crouzet Motors公司的Morehead说:"现今的自动化程度的提高并没有立即带动就业率的提高,至少从人员的角度来看。但是为了更好地支持自动化,则需要的更有技能的员工。自动化程度的提高带来了生产力的提高,这不可避免地导致市场份额和就业的增加,为了获取这种增长,不仅在工厂层面上,还需要在客户服务,销售,会计和其他层面上的功能支持。关键是最终,选择自动化的公司的收入将增加,就业也会增长,而忽略自动化的公司更可能丢失市场份额,收入下降,最终导致就业的损失。


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