Siemens SINAMICS жетектері: Цифрлық өнеркәсіп үшін энергияны пайдалану тиімділігін және жұмыс істеу қауіпсіздігін арттыру

Қазіргі кезде өнеркәсіптік ландшафт ұсақ-түйек дамып келе жатқанда, өндірушілер өндірістік өнімділікті арттыруға, энергия шығынын азайтуға және өндірістік қауіпсіздікті күшейтуге барынша қысым түсірілуде. Осы фонда Siemens SINAMICS жетектеу жүйелері интеллектуалды, тиімді және тұрақты автоматтандырудың өтуін қолдайтын толық құрамды портфель ретінде қалыптасты. Алғысқа лайықты күштік электроника, модульдік инженерлік және цифрлық интеграциялау мүмкіндіктерін ұштастыра отырып, SINAMICS айнымалы жиілікті жетектеулер әртүрлі өнеркәсіптік қолданыстарда жоғары сапалы қозғалыс басқаруын қамтамасыз етеді.

Бір ғана мақсатқа қызмет ететін болмағанмен, SINAMICS бұл қозғалтқыш платформасы әртүрлі талаптарды — қарапайым жылдамдық реттеуден күрделі көпосьлы қозғалыс жүйелеріне дейін — қанағаттандыруға қабілетті біртұтас қозғалтқыш платформасы ретінде қарастырылған. Өнімдер портфолиосы төмен кернеу қозғалтқыштарын, серво жүйелерін, тұрақты ток трансформаторларын және өте төмен кернеулі мехатронды шешімдерді қамтиды, олар әртүрлі өнеркәсіптік орталармен сәйкестікті қамтамасыз етеді. Бұл икемділік инженерлерге қозғалтқыш технологиясын стандарттауға мүмкіндік береді, сонымен қатар қолданысқа арналған нақты өнімділік талаптарын қанағаттандырады.

Қазіргі заманғы өнеркәсіп үшін энергияны тиімді пайдаланатын қозғалтқыш жүйелері

Экологиялық үйлесімділік пен ресурстарды үнемдеу — қазіргі заманғы өндірістік инженерлікте маңызды бағдарлаушы көрсеткіштер болып табылады. SINAMICS айнымалы жылдамдықтың архитектурасы динамикалық орындаудың сапасын төмендетпей, термодинамикалық және электрлік тиімділіктің көрсеткіштерін максималды деңгейге көтеруге арналған. Жаңа заманғы тұйық циклды реттеу парадигмалары мен жоғары деңгейде оптимизацияланған жартылай өткізгіштік топологияларын қолдана отырып, бұл электрондық жылдамдық реттегіштер ішкі ауыстыру мен өткізгіштік шығындарын едәуір азайтады, сондықтан кәсіпорындар операциялық шығындарын қысқартып, корпоративтік көміртегі ізін азайта алады.

Бұл көпқырлы қуат электроникасы платформасы келесі буын өндірістік жұмыс процестерінің негізгі қозғаушы күші болып табылады. Оған сұйықтық динамикасына негізделген сорғылау желілері, автоматтандырылған ЖЖК (жылыту, желдету және кондиционерлеу) желілері, үздіксіз жұмыс істейтін материалдық логистика желілері, жоғары жылдамдықты токарьлау орталықтары және күрделі көп деңгейлі процестік автоматтандыру құрылымдары кіреді. Өндірістік орналасу айнымалы сұйықтық өткізу қабілетін, синхрондалған көлемдік материалдарды тасымалдауды, анықталған микропозициялауды немесе интенсивті жоғары өткізу қабілетті өңдеуді талап етсе де, SINAMICS басқару құрылғылары нақты операциялық үйкеліс нүктелерін азайту үшін өте икемді ағын-оптимизациялау мен векторлық басқару топологияларын қолданады.

Нақты уақытта осьдегі жүктемелерге сәйкес келетін кернеу-жилықтық векторлар мен осьдегі бұралу моментін реттеу арқылы жеткізгіш инфрақұрылымы электрлік энергияның тұтынуын белсенді механикалық жұмыс көлеміне қатаң шектейді. Бұл ақылды жүктеме сәйкестендіру реттеуі тек жалпы жүйелік қуат коэффициентін оптималдауға ғана емес, сонымен қатар механикалық жеткізгіштерге әсер ететін өтпелі бұралу кернеуін әлдеқайда азайтады, нәтижесінде қосымша айналмалы машиналардың арасындағы орташа істен шығу аралығы (MTBF) қатты ұзартылады.

Әртүрлі қолданыстар үшін толық жеткізгіш портфолиосы

Экосистеманың анықтайтын бәсекелестік айырмашылығы — SINAMICS оның кеңінен масштабталатын, центрге орналаспаған құрылғы матрицасында жатыр. Әрбір жеке өнімнің ішкі тобы нақты физикалық жұмыс істеу шектеулерін орындауға бағытталған, бірақ бірыңғай, жоғары деңгейлі автоматтандыру құрылымында аппараттық деңгейде және протоколдық деңгейде абсолюттік өзара әрекеттесуге қабілетті болып қалады.

Төмен кернеудегі жеткізгіштер (0,12 кВт–тан 6600 кВт-қа дейін)

Қазіргі заманғы ауыр өнеркәсіптің негізгі жұмысшысы ретінде қолданылатын бұл жиілік инверторлары негізгі ашық контурлы көлемдік жылдамдық реттеуден бастап, жоғары өнімділікті тұйық контурлы үдерістерді басқаруға дейін барлығын реттейді. Олар әлемдегі қалалық су қорын басқару орнатымдарында, шикізатты өндіру қондырғыларында, жер астындағы қазбаларда және ірі коммерциялық климаттық бақылау жүйелерінде кеңінен қолданылады. Өнеркәсіптік деңгейдегі өрістік шина желілерімен қосылу мүмкіндігі инженерлік конфигурацияны жедел орындауға және орталықтандырылған SCADA телеметриялық деректерді жинауға ықпал етеді. Бұл өнімдер тобының кеңінен қолданылатын масштабтау мүмкіндігі оларды изоляцияланған микромашиналарда немесе бір-бірімен байланысқан, бірнеше мегаваттық өңдеу өнеркәсіптерінде бірдей тиімді қолдануға мүмкіндік береді.

Серво қозғалтқыш жүйелері (0,1 кВт–тан 7 кВт-қа дейін)

Күрделі кинематика үшін, өте жоғары динамикалық жауап беру қабілеті мен қатаң бұрыштық дәлдік талап етіледі; SINAMICS сервоконтроллерлері жоғары дәлдікті детерминирленген қозғалыс профилдерін ұсынады. Бұл дәлдік аспаптары қазіргі заманғы роботтық манипуляцияларда, жоғары жылдамдықты орау машиналарында, өнеркәсіптік баспа престерінде және субмикрондық жартылай өткізгіштік литографиялық орталарда әмбебап түрде қолданылады. Бұл ішкі портфель бір осьті изоляцияланған профилдерді және өте күрделі көп осьті интерполяцияланған конфигурацияларды қолдайды, соның нәтижесінде қозғалыс траекториялары синхрондалады және өте жоғары орындалу қайталанғыштығы қамтамасыз етіледі. Жылдамдатылған циклдық контур жаңартулары мен кеңейтілген бақылаушы негізіндегі кері байланыс алгоритмдері кез-келген кездейсоқ моменттік ауытқулар кезінде де тұрақты өнімділікті қамтамасыз етеді.

Тұрақты ток көзін түрлендіруші шешімдер

SINAMICS Тұрақты ток қуатын реттейтін құрылғылар әдеттегі тұрақты ток қозғалтқыштарын қолданатын өнеркәсіптік салаларға қызмет көрсету үшін арнайы жобаланған. Олар өте жоғары электрлік тұрақтылық пен сенімді ток коммутациясын, сонымен қатар желілік кернеу тербелістеріне қарсы жоғары өндірістік қолжетімділік пен физикалық беріктікті қамтамасыз етеді. Бұл қуат түрлендіргіштерде күнделікті өндірістік басқаруды жеңілдететін және ақауларды анықтау мүмкіндігін жақсартатын ішкі диагностикалық логика орналасқан. Олардың ескі типтегі тұрақты ток қозғалтқыштарымен қарапайым түрде ауыстырылуы (drop-in) қайта жаңғырту және өндірістік құрылғылардың қызмет ету мерзімін ұзарту мақсатындағы экономикалық тиімді шешімді ұсынады.

Аса төмен кернеулі мехатрондық жүйелер

Индустрия 4.0 архитектурасының стратегиялық контекстінде шеттік есептеулер негізінде жүргізілетін деректерді өңдеу мен орталықтандырылмаған басқару топологиялары маңызды орын алды. SINAMICS экстра-төмен кернеудегі микродвигательдері осы технологиялық бағыттарды белсенді қолдайды, яғни олар таратылған машина архитектуралары үшін өте компактты, физикалық тұрғыдан интеграцияланған қозғалыс шешімдерін ұсынады. Бұл төмен кернеудегі шешімдер негізінен модульді жинау жүйелерінде, автономды ішкі логистика көліктерінде (AGV) және физикалық орын шектеулері, жылдам іске қосу мен орталықтандырылмаған икемділік маңызды болатын жылдам әрекет ететін ақылды зауыт орнатуларында қолданылады.

Өнеркәсіптік қолданбаларда инновацияларды дамыту

SINAMICS жиілік өзгерткіштері көптеген салаларда үрдістерді жаңартуға негізгі технологиялық тұрғыдан ынталандырушы ретінде қызмет етеді. Гидравликалық сорғылау мен аэродинамикалық желдету желілерінде олар көлемдік өткізу қабілетін абсолютті дәлдікпен реттейді, бұл механикалық реттеудің тән болатын айтарлықтай шығындарын – тығынды клапандардың шығындарын азайтады. Үздіксіз тасымалдаушы ленталар мен автоматтандырылған қоймалардағы сорттау жүйелерінде олар өте жұмсақ үдеу қисықтарын және микросинхрондалған жылдамдық сәйкестендіруді қамтамасыз етеді. Өндіріс пен фрезерлеу салаларында олардың жоғары жолақты моменттік басқаруы беттің жоғары сапалылығын қамтамасыз етеді, сонымен қатар құрал-жабдықтардың тозуы мен шикізаттың қабылданбауының деңгейін азайтады.

Сонымен қатар, бұл жүріс технологиясы ең жоғары дәрежедегі қайталанушылық пен аз толеранциялық ауытқулар маңызды болатын алдыңғы қатарлы өндірістік салаларға терең енгізілген. Жоғары деңгейде автоматтандырылған автомобиль кузовтарын жасау цехтарынан бастап, өте гигиеналық тамақ пен сусындарды орау өндіріс орындарына дейін бұл жүріс құрылғылары қатты жүктемелерге ұшырағанда, үнемі жұмыс істейтін сменалар кезінде жоғары дәрежеде болжанатын, өзгермейтін шығыс сипаттамаларын қамтамасыз етеді.

Интеграцияланған цифрлық диагностикалық негіздерді кеңінен қамтитын телеметриялық жинақтаумен ұштастыру арқылы SINAMICS орнатулары да іс-әрекеттік болжамдық техникалық қызмет көрсету жұмыс құрылымының негізін құрайды. Жоғары жылдамдықтағы нақты уақыттағы деректерді қабылдау мүмкіндігі өндіріс инженерлеріне микроскопиялық деңгейдегі жылулық немесе ток аномалияларын уақытында анықтауға мүмкіндік береді, бұл катастрофалық активтердің зақымдану қаупін әлдеқайда азайтады және қымбатқа түсетін, жоспарланбаған өндірістік тоқтатуларды болдырмауға көмектеседі.

Неліктен таңдау керек SINAMICS негізгі артықшылықтар

SINAMICS отбасының глобалдық инженерлік қолданысы оны қазіргі заманғы өнеркәсіптік құрылымдарда ерекше көпфункциялылық пен беріктікке ие ететін бірнеше негізгі архитектуралық қағидаларға сүйенеді.

Жүйелі интеграция және икемділік: Әртүрлі автоматтандыру орталарымен табиғи үйлесімділік, яғни тәуелсіз күштік модульдерді, өңдеу басқару блоктарын және адам-машина оператор панельдерін модульді түрде іріктеу арқылы драйвтрейнды қажеттілікке қарай жинау мүмкіндігі.

Операциялық қаупін азайту: Көп деңгейлі ішкі диагностика, аппараттық жүзеге асырылған функционалдық қауіпсіздік рутиндары және берік ашық токтың болуын болдырмау тізбектері арқылы электрлік жағынан ауыр аномалиялар кезінде де үздіксіз жұмыс істеуді қамтамасыз ету.

Модульді архитектура: Бөлшектенген компоненттік топологиялар қымбат тұратын немесе уақытты көп талап ететін кеңістіктегі өндірістік конфигурацияның толық қайта жасауын қажет етпей, жылдам, тәуелсіз аппараттық «горячая замена» және компоненттердің қосымша орнатылуы мүмкіндігін қамтамасыз етеді.

Жетілдірілген бақылау және басқару: Шеткі деңгейдегі ағынды телеметрия нақты уақыттағы жұмыс көрсеткіштеріне, соның ішінде жылулық градиенттерге, ішкі тұрақты ток шинасы кернеуінің тербелістеріне және лездік қуаттың пайдалану индексіне толық көрініс береді.

IGBT негізіндегі қуаттық технология: Жоғары сапалы изоляцияланған қақпақты биполярлы транзисторлар (IGBT) негізіндегі жартылай өткізгіштік субстраттарға негізделген, ол өте төмен ауысу шығындарын, минималды гармоникалық құрамдың пайда болуын, жоғары деңгейдегі жылулық шашырауын және көлемдік қуат тығыздығын максималды деңгейге көтереді.

Сандық өндірістің болашағын қамтамасыз ету

Қазіргі заманғы өнеркәсіптік кәсіпорындар терең сандық түрлендіруді белсенді жүзеге асырған кезде, SINAMICS қозғалтқыштардың басқару топологиялары — ішкі желілік байланыс пен шеткі есептеулер үшін ажыратылмас құрал ретінде қызмет етеді. Олардың өнеркәсіптік Ethernet арқылы нативті түрде қарым-қатынас орнату, үлкен деректерді талдау платформаларын байыту және автономды кибер-физикалық желілер ішінде үйлесімді жұмыс істеу қабілеті оларды классикалық қозғалтқыштардың басқару құрылғыларынан едәуір жоғары деңгейге көтереді.

Жоғары тиімділікті электр энергиясын түрлендіру, анықталған функционалды қауіпсіздік және бағдарламалық қамтамасыз ету арқылы анықталатын бұлттық телеметрияны үйлестіру арқылы бұл жетекші жүйелер заманауи зауыттарға экологиялық із қалдыруды радикалды төмендетіп, салыстырмайтын өндірістік көрсеткіштерге қол жеткізу мүмкіндігін береді. Олар қарапайым электрлік қозғалтқыштарды басқару құрылғылары деген анықтамадан асып түсті, орнына толығымен біріктірілген, цифрландырылған өнеркәсіптік кәсіпорында негізгі деректерді өндіретін шеткі түйіндер ретінде қызмет етеді.

Қорытынды

Siemens SINAMICS жетекші технологиясы – заманауи өнеркәсіптік автоматтандырудың қазіргі заманғы шығындарына қарсы кешенді шешімді ұсынады. Төмен кернеу жетектерінен, сервожүйелерден, тұрақты ток конвертерлерінен және өте төмен кернеу шешімдеріне дейін кең портфолиоға ие болуы арқылы ол әртүрлі салалар бойынша салыстырмайтын универсалдылық ұсынады.

ЖИҚ 1: SINAMICS жетектері қандай мақсатта қолданылады?

SINAMICS жетектері өнеркәсіптік автоматтандыруда сораптар, желдеткіштер, конвейерлер, роботтар және өңдеу жабдықтарында қолданылады; олар әртүрлі қолданыстарда қозғалтқыштардың айналу жиілігі мен қозғалысын дәл басқаруды қамтамасыз етеді.

ЖИҚ 2: SINAMICS жетектері энергияның пайдаланылуын қалай жақсартады?

Олар қозғалтқыштың айналу жиілігі мен моментін нақты уақыттағы жүктеме сұранысына қарай реттейтін ақылды басқару алгоритмдері арқылы энергияның тұтынуын азайтады.

ЖИҚ 3: Қандай түрлері бар SINAMICS жетектер?

Негізгі түрлеріне төмен кернеу жетектері, серво жетектері, тұрақты ток конвертерлері және әртүрлі өнеркәсіптік қажеттіліктер үшін аса төмен кернеу жүйелері жатады.

ЖИҚ 4: SINAMICS жетектері бар болған жүйелермен интеграциялануы мүмкін бе?

Иә, олар бар болған автоматтандыру жүйелері мен өнеркәсіптік байланыс желілерімен оңай интеграциялануы мүмкін модульді дизайнға ие.

ЖИҚ 5: Неге SINAMICS жетектері 4-ші өнеркәсіптік революцияға (Industry 4.0) сәйкес келеді?

Олар цифрлық байланысты, нақты уақытта бақылауды және болжамды техникалық қызмет көрсетуді қолдайды, сондықтан олар ақылды өндіріс ортасы үшін идеалды болып табылады.

Дереккөздер:

https://www.siemens.com/en-us/products/sinamics/g120/

(Егер копирайт бұзылған болса, бұл мақаланы жою үшін маған хабарласыңыз.)