Перспективы развития автоматизированного электропривода

Специфика развития современной цивилизации, особенно в последние десять лет, кардинально меняет нашу жизнь. Наибольшего внимания заслуживают две тенденции.

Первая – стремительное развитие всего, что связано с компьютерными технологиями. Это не только компьютер в каждом доме и на рабочем месте, не только интернет и «игрушки». Если вглядеться более пристально, то все мы уже давно заложники компьютерных технологий. Почти любое устройство сейчас имеет в своем составе управляющий чип, что в принципе, есть тот же маленький компьютер. Это и телевизор, и стиральная машина, и мобильный телефон, и фотоаппарат, и брелок к автомобилю, и сам автомобиль…

Сейчас в моем рабочем кабинете на работе около 60-ти! управляющих процессора… Это уже очень серьезно! Если раньше микропроцессор стоил десятки и сотни долларов, то теперь можно купить управляющий чип менее чем за доллар!

Вторая тенденция – рост стоимости энергоносителей, и всего, что связано с добывающей промышленностью. За десять лет подорожали все ресурсы. Так 1998 году мы покупали 1 литр 95-го бензина за 2 рубля 15 копеек, а теперь платим почти 22 рубля (статья написана в начале 2008 года), а копейки сейчас опять никто не считает… Как до деноминации…

Это все имеет непосредственное значение к автоматизированному электроприводу, который интегрирован в нашу жизнь и является основой производства. Сейчас просто экономически целесообразно любой электропривод делать автоматизированным, то есть компьютеризированным. Это не есть дань времени, с непреодолимым желанием впихнуть во все микропроцессор. Самое главное – это сделать его способным существенно экономить электроэнергию. Автоматика, при таком подходе, окупается за год, а иногда и быстрее.

В дополнении к этому, автоматизированный электропривод имеет ряд существенных преимуществ:

— улучшенные потребительские качества (сравните хотя бы современную стиральную машину с той, которая была у вас двадцать лет назад);

— регулирование скорости, интенсивностей разгонов и торможений, позволяет упростить, то есть удешевить механическую часть, задавать щадящие режимы для всей механики, снизить пусковые и рабочие токи, продлить жизнь механической и электрической частей;

— возможность и целесообразность делать распределенную систему управления электроприводом; — интеграция электроприводов в сеть с сервером сбора и анализа данных с возможностью удаленного доступа.

Сейчас давайте проанализируем сложившуюся ситуацию с электроприводом. Она, во многом, определяется исторически сложившимися условиями.

Основным назначением электропривода является преобразование электрической энергии в механическую и передача ее производственной машине для совершения полезной работы.

В настоящее время электропривод строится с разделением преобразователя электроэнергии и системы управления на сильноточную и слаботочную части. В настоящее время под системой управления чаще всего подразумевается цифровой контроллер. Первыми в этой связке появились электрические машины. Подготовкой к их созданию явилась вся история электричества. Получилось, что к системе преобразователь-двигатель (П-Д) «приделали» управляющий промконтроллер (см. рис. 1).

Если механизм имеет несколько приводов, то появляется еще один промконтроллер… Такой подход имеет ряд недостатков:

— высокая стоимость системы;

— обратные связи, «пропускаемые» через промышленный контроллер дают существенные задержки по времени;

— попытка снизить цену изделия приводит к «разношерстной» автоматике, с различием интерфейсов и увеличению задержки по времени; Очень часто получается так: механизм, который имел нерегулируемый привод, дополняют регулируемым, так проще…

Например, согласование механизмов какой-нибудь линии, производится по старинке, через механику. Получается очень дорогой и очень «мудреный» агрегат с обилием интерфейсов, что приводит к дополнительным расходам на пуско-наладку. А если в такой системе происходит сбой (поломка), то проблем становится еще больше. Интеграция таких систем для общего мониторинга – весьма сложная задача. Все это можно сравнить с объединением в рабочую группу компьютеров разных производителей, с различным быстродействием, с различными сетевыми интерфейсами и различными стандартами сетей.

Теперь вернемся к перспективам автоматизированного электропривода. Основной тезис – создание распределенной системы управления, с минимизацией цены и простым и понятным способом интеграции этих приводов в общую сеть.

Все напоминает развитие персональных компьютеров. Любой современный преобразователь частоты имеет процессор. Зачем нужен дополнительный промконтроллер? Это затраты, увеличение времени реакции системы, ухудшение надежности. А просто ПЧ современных производителей сделаны как «черный ящик», и выполняют единственную задачу – преобразовать входной сигнал в соответствующую частоту и напряжение. Компания «Конвир» предлагает альтернативы. Промконтроллер мы не ставим. Необходимые обратные связи заводятся в ПЧ. В ПЧ ставится, также, программа управления для решения всех технологических задач. ПЧ имеет встроенный интерфейс CAN-open для интеграции подобного узла в сеть (см. рис. 2).

В принципе, такой узел может работать и самостоятельно, сеть служит для ввода уставок и сбора информации о работе. Таким образом мы получаем однопроцессорную систему управления с максимальным быстродействием, надежностью и минимальной ценой! Для объединения приводов и согласования их работы остается только соединить их по CAN – шине «витой парой». Если нужен удаленный мониторинг и журналирование работы механизма, то мы ставим дополнительный промышленный сервер с SQL базой данных и ethernet интерфейсом. Объединение узлов распределенных электроприводов в сеть происходит бесплатно!

Теперь подробно рассмотрим преимущества такой системы. Мы имеем некоторое количество автоматизированных электроприводов с распределенной системой управления, которые объединены в сеть. Каждый отдельный привод фактически самостоятелен и может работать даже при обрыве сети. Так как количество связей у привода минимально и процессор имеет мгновенный доступ ко всем параметрам узла, то мы имеем максимальное быстродействие, гибкость и надежность! По сети происходит согласование работы электроприводов. Если мы имеем дело с автоматизированной линией или просто многоприводным механизмом, то механическая часть может быть значительно упрощена и удешевлена за счет автоматизации работы согласованных приводов.

Для управления системой может использоваться любая CAN-панель или компьютер. Управляющих задач эти устройства не выполняют, а служат, исключительно, для ввода-вывода. Если мы ставим компьютер, то получаем еще и возможность журналирования работы. Система построена максимально дружелюбно для связи с любой программой управляющей работой производства, например, 1С. Поскольку электропривод в такой системе является, действительно, автоматизированным, то за счет этого максимально задействуются алгоритмы экономии электроэнергии. Кроме того, ограничены ударные механические и электрические нагрузки!

Жизнь не стоит на месте. Производственные технологии стремительно развиваются. И мы должны четко сознавать, что краеугольным камнем в этих процессах является автоматизированный электропривод.