Blog

Szervohajtás

Ipari trendek a szervohajtásokban: új minőség megteremtése a Melservo J5-tel 2. rész

07.02.20248 perc olvasás

A hajtásiparban tapasztalható tendenciákról szóló cikk második része bemutatja a hajtásipar további kihívásait és tendenciáit: -Rövid készüléktámogatási idő a gyártók részéről, -Emelkedő villamos energia árak, -Prediktív karbantartás

Rövid készüléktámogatási idő a gyártók részéről

A gyártók által nyújtott készüléktámogatás időtartama aggodalomra ad okot a végfelhasználók, valamint közvetve a rendszerintegrátorok és a gépgyártók számára is. Széles körben elfogadott, hogy az automatizálási eszközök gyártóinak a lehető leghosszabb támogatást kell nyújtaniuk. Egy termék piacról való kivonása után a legtöbb gyártó átlagosan körülbelül 10 évig támogatja a megszűnt sorozatot1, lehetővé téve a pótalkatrészek beszerzését. Mi történik ezután az időszak után? Általában vagy az adott alkalmazásban lévő összes hajtás költséges cseréjét jelenti, vagy pedig használt alkatrészek keresését az interneten, mivel a vállalatoknak csak nagyon kis százaléka biztosítja az újabb szériák visszafelé történő kompatibilitását a régebbiekkel2.

A Mitsubishi Electric már régóta elkötelezett a visszafelé kompatibilitás mellett. Az MR-J5 sorozat részben visszafelé kompatibilis az MR-J2S sorozattal, amely több mint 25 évvel ezelőtt jelent meg az európai piacon. Az MR-J5 teljes kompatibilitása az MR-J4-gyel lehetővé teszi a régebbi sorozatról az új sorozatra való egyszerű áttérést. Mit is jelent pontosan ez a kompatibilitás?

  • a motorok és szervoerősítők azonos csatlakozási méreteit
  • az MR-J4 sorozatú motorok támogatását az MR-J5 sorozatú motorokkal
  • speciális erősítőváltozatot a korábbi hajtássorozatban használt SSCNETIII/H hálózati interfésszel (MR-J5-B)
  • régebbi sorozatú szervohajtások együttműködését egy alkalmazáson belül egy újabb sorozatúval kompatibilis üzemmódban.
  • a két sorozat közötti egyszerű paraméterkonvertálást lehetővé tevő szoftvert

Az MR-J5 sorozat és az MR-J4 sorozat visszafelé történő kompatibilitása hardver és szoftver szinten is biztosított.

Természetesen a migráció lehetősége nem minden, ezért a készülékeket hibamentes működésre tervezték, majd úgy tervezték, hogy legalább 10 évig (a simítókondenzátorok, a normál elhasználódás jeleit leggyorsabban mutató alkatrészek élettartama) zavartalanul működjenek, és a sorozat megszűnése után 20 évig rendelkezésre álljanak a pótalkatrészek. Ez a visszafelé kompatibilitással együtt lehetővé teszi:

  • a gép üzemeltetési költségeinek csökkentését
  • az állásidő csökkentését
  • megnövekedett bizalmat a gyártók iránt, amelyek rendkívül tartós alkatrészekkel szállítják a gépeket.

___________________________________________

1Az európai piacon elérhető 10 vezető szervohajtás gyártó által szolgáltatott adatok átlaga.


2
 A 10 elemzett vállalatból csak 1 biztosítja a teljes visszafelé kompatibilitást.

Emelkedő villamos energia árak

Az elmúlt években különösen a villamos energia árak emelkedő tendenciáját tapasztaltuk. Szinte mindenki egyetért abban, hogy a mai társadalom nem működhet villamos energia nélkül. Ennek következtében a közelmúltbeli áremelkedések negatívan hatottak az ipari üzemek pénzügyi helyzetére. Hogyan néz ki ez számokban?

Amint az ábrán látható, az elmúlt 3 évben a villamos energia ára több mint 300%-kal nőtt a korábbi évekhez képest3. Ezt a tendenciát a geopolitikai helyzet diktálja, ami a nyersanyagok, különösen a földgáz, a szén és a kőolaj árának emelkedését eredményezi, amelyeket többek között a villamos energia előállításához használnak (Lengyelországban a fosszilis tüzelőanyagok aránya a villamosenergia-termelésben rekordmértékű, 85%-os4).


A nem megújuló energiaforrások fő energetikai nyersanyagként való felhasználása kellemetlen következményekkel jár, nemcsak az éghajlattal kapcsolatos nyilvánvaló következményekkel, hanem az energiaipari vállalatok számára pénzügyi következményekkel is. Miért?

Az energia ágazatban működő vállalatok kötelesek EU ETS (Európai Unió Kibocsátáskereskedelmi Rendszere) kibocsátási egységeket vásárolni és fizetni érte, ami az üvegházhatású gázok kibocsátásának csökkentésére irányuló uniós politika kulcsfontosságú eleme. Az EU ETS kibocsátási egységek egyfajta engedélyt jelentenek, amellyel az EU-ban működő vállalatoknak rendelkezniük kell az üvegházhatású gázok legális kibocsátásához. Ez nagyon fontos a villamos energia árak szempontjából, mivel a kibocsátási egységek árának növekedése közvetlenül korrelál a villamos energia árak emelkedésével. Nézzük meg az alábbi ábrát az EU ETS kibocsátási egységek árairól az elsődleges piacon:


Figyelmesen szemlélve első pillantásra észrevehető a kibocsátási egységek árainak és a villamos energia árak grafikonja közötti görbe hasonlósága. Miért fontos ez? Mert ez közvetlen bizonyíték arra, hogy a geopolitikai helyzet stabilizálódása után is fokozatosan tovább emelkednek majd az uniós piaci villamos energia árak. Az EU éghajlat-politikája és a későbbi ökológiai célok (olyan projektek, mint a "Fit for 55") azt jelzik, hogy a következő években nem valószínű, hogy a trend megfordul.

Hogyan védekezzünk az áremelkedések ellen?

Az áremelkedések és az energiapolitikák elleni küzdelem kihívást jelent, de az energiahatékony eszközök alkalmazásával lehetséges csökkenteni a felhasznált villamos energia mennyiségét. Egy példa a csökkentést lehetővé tevő rendszerre a szolgáltatott energia mennyiségének csökkentését lehetővé tevő rendszer az MR-J5D közös egyenáramú buszrendszer, amelyet e cikk korábbi fejezetében már említettünk.

A közös egyenáramú buszon belül működő szervohajtásoknál megfigyelhető az energia-visszatáplálás jelensége, azaz a hajtás fékezése során (pl. függőleges lejtmenetben) keletkező mechanikai energia visszanyerése. Ezt a visszanyert energiát azután szétosztják a szervociklusban működő többi hajtás között. A szabványos megoldásokban a visszatápláló fékezés során keletkező energia a fékellenállásokon hő formájában elvész.

Az MR-J5D hajtások akár 70%-os megtakarítást is lehetővé tesznek5 a szervohajtások működéséhez felhasznált elektromos energia tekintetében, attól függően, hogy milyen típusú alkalmazásban használják őket. A HK sorozat nagy hatásfokú szervomotorjaival (0,1 és 2 kW közötti teljesítménytartományban átlagosan 90%-os hatásfok) kombinálva a hajtásrendszer energiaellátásának és üzemeltetésének költségei többszörösére csökkenhetnek.


Az alábbi ábra az MR-J5D hajtásrendszerek felépítését mutatja be:

___________________________________________

A 2023-as év első negyedévében az átlagos MWh-ár 820,57 PLN volt, míg a 2020-as átlag 252,69 PLN, ami 325%-os növekedést jelent. A lengyel piacra vonatkozó adatok.

4 Forrás: 2022-es adatok: "Energy Transformation in Poland, 2023 Edition" jelentés, Forum Energii.

5Forrás:A. Buryło: "Krakkó, 2023, Krakkói Műszaki Egyetem.

Prediktív karbantartás

A tágan értelmezett mesterséges intelligencia olyan téma, amely legalább egy éve mindenkit foglalkoztat. Nehéz olyan embert találni, aki ne hallott volna a ChatGPT-ről vagy más, mesterséges intelligencián alapuló eszközökről, amelyek nemcsak a munkában, hanem a magánéletben is segítenek a mindennapi feladatokban. Hol jelenik meg a mesterséges intelligencia az ipari automatizálásban? A legtöbben valószínűleg a nagy teljesítményű szervereken és a felhőalapú számítástechnikán alapuló komplex elosztott rendszerekre fognak rámutatni. Ez azonban nem feltétlenül igaz. A mesterséges intelligencia kisebb alkalmazásokban is használható, és olyan szabványos eszközökben is megvalósítható, mint például az ipari robotok, az inverterek vagy a szervohajtások.

A Maisart (Mitsubishi Electric’s AI creates the State-of-the-ART in technology) a Mitsubishi Electric számos automatizálási eszközben használt mesterséges intelligencia technológiája. Kiváló példa a megvalósítására a MELSERVO J5 sorozatú erősítőkbe telepített prediktív karbantartási funkció - Machine Diagnosis Function. Használatával nemcsak a hajtásrendszer elemeire, hanem a kapcsolódó mechanikára - golyósorsóra, szíjhajtásokra és mechanikus fogaskerekekre - is alkalmazható a prediktív megközelítés.

A Gépdiagnosztika funkció lehetővé teszi, hogy a szervohajtás ne csak az alkalmazás végrehajtó elemeként, hanem annak fejlett érzékelőjeként is használható legyen. A szervó képes megvizsgálni az aktuális állapotot és előre jelezni a mechanikai elemek meghibásodásának kezdeti jeleit a becsült súrlódási és rezgési értékek alapján golyósorsók esetében vagy a szíjfeszesség változásai alapján szíjhajtásoknál. 

Ezen funkciók alkalmazása jelentősen csökkenti a termelő létesítményekben az állásidőt, és mindezt nagyon alacsony költséggel, mivel minden MR-J5 sorozatú hajtás alapértelmezés szerint fel van szerelve ezekkel a funkciókkal. A mesterséges intelligenciához gyakran társulnak összetett algoritmusok, amelyek megvalósításához szakértői csapatra van szükség. A szervohajtásokban a gépi tanulási algoritmusokat alkalmazó Maisart kiküszöböli ezt a problémát. A funkció beállítása és aktiválása szó szerint néhány percet vesz igénybe, és a folyamat bonyolultsága néhány paraméter közvetlen a szervoerősítőben történő beállításával ér véget.

A gépdiagnosztikai funkció lehet az első lépés a termelésnek az Ipar 4.0 felé történő fejlődésében - egy olyan irányba, amelyet minden gyártóvállalatnak előbb-utóbb be kell járnia, hogy versenyképes maradjon[6]. Emellett a gépgyártók számára a prediktív funkciók használata növeli az ügyfelek bizalmát és a gépek szervizelhetőségét. A gépdiagnosztikának köszönhetően a cserékkel járó leállások előre tervezhetők anélkül, hogy a vállalatot jelentős veszteségeknek tennék ki meghibásodás esetén.

___________________________________________

[6] A 2022-ben regisztrált 73,9 milliárd dollárról 2026-ra várhatóan 165,5 milliárd dollárra nő az Ipar 4.0 globális piacának mérete, 20,6%-os éves növekedési ütemet feltételezve (a 2021-2022 közötti növekedés 39,12% volt). Forrás: B: "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.

Összefoglalás

Reméljük, hogy a bemutatott cikk képes volt megvilágítani a gépipar jelenlegi irányait. Folyamatos fejlődésen megy keresztül, hogy megfeleljen az előttünk álló kihívásoknak, és ezzel együtt fejlődik cégünk is. A MELSERVO J5 sorozatot azért hoztuk létre, hogy a Mitsubishi Electric ügyfelei számára lehetőséget biztosítsunk arra, hogy szembenézzenek a jelenlegi trendekkel és kihívásokkal, és elfogadják azokat, amelyek most kezdenek kialakulni.

Természetesen egy cikkben nem tudjuk a sorozat összes funkcióját és paraméterét bemutatni. Ezért javasoljuk, hogy tekintse meg termékoldalunkat, ahol többet megtudhat az MR-J5-ről és a portfóliónk többi szervohajtásáról az  AC Servos-MELSERVO | Termékek | MITSUBISHI ELECTRIC Factory Automation menüpontban

Ez az anyag a "MELSERVO J5 Perfect Match for Your Company" sorozat része. Maradjon velünk további cikkekért, amelyekben többek között megtudhatja, hogyan kezelje a nagy tehetetlenséget az alkalmazásokban, mit jelent pontosan a gépdiagnosztikai funkció, hogyan tervezzen energiahatékony alkalmazásokat, és hogyan optimalizálja a gépépítési költségeket az MR-J5 sorozat használatával.


Témák

Szervohajtás

Elérhetőségek