V současnosti jsou pohony více než jen jednoduché procesory. Protože jsou měniče schopny fungovat jako snímače a rozbočovače senzorů, umí zpracovávat, ukládat a analyzovat data spolu s možnostmi připojení, jsou v moderních automatizačních systémech jejich životně důležitými prvky.

Integrovaná funkce sledování stavu umožňuje provádění inovativních způsobů údržby, jako je právě údržba na základě stavu, tedy condition-based maintenance.

Trendy v automatizačním systému Průmyslu 4.0

Vliv Průmyslu 4.0 na motorové systémy je přechod z "automatizační pyramidy" na "systémy sítí". To znamená, že různé prvky systému, například motory, pohony, senzory a ovládací prvky, jsou propojeny a připojeny ke cloudu - datovému centru, kde jsou uložena, zpracována, analyzována a přijímána rozhodnutí.

V automatizační síti je zásadní množství dat. Vzhledem k tomu, že data jsou produkována převážně senzory, se počet senzorů v moderních automatizačních systémech zvyšuje. Motory a poháněné stroje, jako jsou ventilátory, čerpadla a dopravníky, nejsou nejzřejmějšími účastníky v datové síti. Proto jsou pro sběr dat z těchto strojů zapotřebí senzory. Tyto senzory jsou připojeny k datové síti pomocí různých prostředků, které zpracovávají data. Během zavádění vyspělého systému sledování stavu jsou další náklady na senzory a konektivitu často považovány za bariéru.

Moderní měniče s proměnlivou rychlostí otevírají v automatizační síti Průmysl 4.0 nové příležitosti. Frekvenční měniče se tradičně považovaly za procesory pro řízení otáček motoru. Dnes jsou měniče také součástí informačního řetězce, ve kterém se využívá výhod integrovaného zpracovatelského výkonu, kapacity úložiště a komunikačního rozhraní.

obr. Automatizační pyramida

Co je inteligentní měnič?

V síti Průmysl 4.0 hraje měnič důležitou roli a je charakterizován funkcemi, které umožňují:
 
    Bezpečné připojení: Měnič lze bezpečně připojit k jiným prvkům. Mezi ostatní prvky sítě mohou patřit měniče, jednotky PLC, senzory a cloud.
    Měnič funguje jako snímač: Měnič kmitočtu používá analýzu proudu a napětí motoru, aby snímal výkon motoru a aplikace.
    Měnič funguje jako rozbočovač: Jednotka získává data z externích snímačů souvisejících s procesem, který je řízen měničem.
    Měnič kmitočtu funguje jako regulátor: Měnič může nahradit jednotku PLC, pokud to umožní omezení aplikace.
    Vneste svůj vlastní koncept zařízení: Bezdrátové připojení k chytrým zařízením (chytrý telefon, tablet).

 

Informace z měniče lze identifikovat následujícím způsobem:

    Okamžité signály: Signály, které jsou přímo měřeny měničem pomocí vestavěných snímačů. Data, jako je proud motoru, napětí, teplota měniče a jejich derivát, výkon, který je násobkem proudu a napětí nebo otáčivý moment motoru. Kromě toho lze měnič použít jako rozbočovač pro připojení externích snímačů, které poskytují okamžité signály.
    Zpracované signály: Signály odvozené od okamžitých signálů. Například statistická distribuce (maximální, minimální, střední a standardní hodnoty odchylky), analýza frekvenčních domén nebo ukazatele profilu misí.
    Analytické signály: Signály, které poskytují informace o stavu měniče, motoru a aplikace. Signály se používají ke spouštění údržby nebo ke zlepšování konstrukce systému.

obr. Automatizační síť

Techniky analýzy podpisu proudu motoru umožňují měniči sledovat stav motoru a aplikace. Tato technika umožňuje potenciálně odstranit fyzické senzory nebo včas extrahovat chybové podpisy, které ještě nebylo možné detekovat. Použitím této techniky je například možné včas odhalit navíjecí vady nebo excentricitu mechanického zatížení.
Přehled a výhody

Údržba na základě stavu představuje nejsnazší a nejintuitivnější způsob údržby založený na datech z konkrétní aplikace. Získaná data se používají ke sledování technického stavu zařízení. Za účelem identifikace vznikajících závad jsou jako ukazatele vybrány klíčové parametry. Stav zařízení se postupem času obvykle zhoršuje. Zde je to ilustrováno křivkou P-f, která zobrazuje typický degradační vzorec. K poruše funkcí dojde, když zařízení přestane plnit určenou funkci. Myšlenkou údržby na základě stavu (condition-based) je zjistit potenciální poruchu dříve, než dojde ke skutečné poruše.

Křivka P-f znázorňující typický degradační vzorec

 
V takovém případě přináší plánování údržby mnoho výhod, například:

    Omezení prostojů
    Eliminace neočekávaných odstávek výroby
    Optimalizace údržby
    Snížení skladových zásob náhradních dílů

Frekvenční měniče jsou již často součástí v automatizačních instalací, a proto představují skvělou příležitost k přechodu na Průmysl 4.0.

To umožňuje nové způsoby provádění údržby, například údržbu na základě stavu. Funkce jsou již dostupné u některých měničů a první uživatelé již začali měnič používat jako snímač.