Automatizarea fabricilor inteligente este deja bine stabilită în numeroase industrii, dar odată cu progresul inteligenței artificiale (AI), comunicației la distanță și cerințelor de reducere termenelor de execuție, se preconizează că aceasta va exploda în anii următori — Sursă imagine: Shutterstock / PaO Studio / PRBX
Deoarece sursele de alimentare sunt o componentă cheie în orice aplicație electronică, industria surselor de alimentare trebuie adesea să dezvolte soluții de surse de putere cu ani de zile înainte ca aplicațiile să ajungă pe piață. Aceasta este o provocare mare, iar pentru a avea capabilitatea de a atinge acest deziderat și de a sigura suport clienților, proiectanții din această industrie nu numai că trebuie să lucreze îndeaproape cu producătorii de sisteme și echipamente, ci și, în mod egal, să efectueze analize de tendințe, pentru a defini ce soluții de putere vor fi necesare în anii următori în diverse sectoare precum medical, industrial etc.
Cu toate incertitudinile din economia globală, războaie comerciale, BREXIT, lipsa de operatori calificați, cerințe de calitate de 99.99% și multe altele, transformarea mediului industrial de la convențional la ,,inteligent” este accelerată. Într-un studiu publicat de Institutul de Transformare Digitală Capgemini, se estimează că în următorii cinci ani fabricile inteligente vor putea adăuga la industria generală 1.5 trilioane USD. Aceasta este o creștere deloc neglijabilă, chiar dacă numai o parte din această valoare este reprezentată de sursele de alimentare. Va fi nevoie de multe inovații tehnice ale producătorilor de surse de alimentare pentru a răspunde așteptărilor clienților.
Într-un moment în care unii vorbesc de Industry 5.0 care se va concentra pe cooperarea dintre om și mașină, Industry 4.0 este încă într-o fază incipientă, în ciuda faptului că numărul de aplicații este într-o creștere cu adevărat impresionantă. S-au scris multe despre Industry 4.0 și soluții de putere inteligente, dar din 2015 am văzut alte segmente, precum cel medical avansând către nivele mai inteligente de automatizare și un număr din ce în ce mai mare de roboți ce necesită surse de alimentare care să beneficieze de aprobări de siguranță atât din zona industrială, cât și din zona medicală.
Echipamentele robotizate de dimensiuni mici și medii devin elemente din ce în ce mai prezente în toate industriile, iar dacă noi suntem obișnuiți cu impresionanții roboți care operează în industria grea și cea auto, există un număr impresionant de roboți mai mici capabili să ajute la efectuarea de sarcini complexe, asistând oamenii pentru îmbunătățirea vieții (de exemplu robotica de casă pentru scop medical în asistarea oamenilor cu dizabilități în îndeplinirea unor activități casnice) și chiar ajutând chirurgii în operații complexe, unele fiind realizate prin control de la distanță. Numai segmentul roboticii chirurgicale în sine se așteaptă la o creștere de la 3.9 miliarde USD în 2018 la 6.5 miliarde USD până în 2023, ceea ce este numai o fracțiune din cele 600,000 de unități robotice așteptate în 2023.
Figura 1: COSEL RBC200F cu ieșiri triple izolate pentru robotică mică și medie, precum și pentru automatizarea fabricilor
Putere inteligentă pentru roboți mici și medii
Powerbox (PRBX) și compania sa părinte COSEL dezvoltă soluții de putere pentru industrii solicitante, iar în ambele sectoare: industrial și medical, observăm solicitări puternice de la proiectanții de sisteme, cu privire la o nouă generație de surse de alimentare cu o mulțime de funcționalități integrate, cerințe pentru nivele mai mari de flexibilitate în configurare și mai multe interfețe de comunicație.
Segmentele industrial și medical sunt influențate, într-un mod sau altul de Internetul Lucrurilor (IoT), iar pentru dispozitive conectate de la câțiva watt la multi-kilowatt, comunicația devine foarte importantă. Suntem obișnuiți cu magistrală CAN sau PMBus, dar în industria inteligentă, sursele de alimentare devin o parte activă a arhitecturii machine-to-machine, integrând comunicație radio și utilizând comunicație mult mai rapidă decât se practică în mod curent.
Pentru mulți, aceste lucruri pot părea științifico-fantastice, dar deja astăzi sistemele de alimentare din industria auto sunt capabile de a controla și testa încărcarea bateriilor Litiu-ion pe durata procesului de asamblare, operând ca un echipament autonom care transferă informații despre încărcare către următoarea stație de lucru pentru a continua încărcarea și testarea fără întrerupere. Toate sursele de alimentare comunică prin transmisie radio, făcând posibil pentru producătorii de mașini să mute fizic echipamentul de încărcare pentru a se potrivi oricăror schimbări de cerințe de producție.
O altă zonă interesantă este noua generație de roboți mici și medii implementați în diferite industrii și în sectorul medical. Nivelul de integrare este impresionant, solicitând producătorilor de surse de alimentare să includă mai multe caracteristici precum drivere poartă IGBT cu izolație ridicată, suplimentar canalelor normale de putere, fără a menționa flexibilitatea solicitată de proiectanți în termeni de combinații de tensiuni de ieșire (Figura 1).
Noi provocări la provocări
Deoarece roboții de dimensiuni mici și medii sunt utilizați diferențiat în diferite industrii, producătorii de echipamente robotice solicită adesea surse de alimentare conforme/certificate unor standarde industriale precum EN62477-1 (OVC III), făcând posibilă conectarea echipamentului direct la panoul de distribuție, dar, de asemenea și noului EN62368-1 care a fost original creat pentru echipamente audio, video și ICT, fără a uita de standardele medicale, precum IEC 60601-1 și cele colaterale. Suplimentar, proiectanții de surse de alimentare trebuie să ia în considerare o plajă largă de standarde de siguranță și operaționale, adăugând un alt nivel complexitate, într-un mediu deja plin de provocări.
Industrie inteligentă înseamnă, de asemenea, o cale inteligentă de a organiza fabricile, cu dezvoltatori la fața locului pentru a optimiza fabrica și nivelele de ateliere, pentru a crește flexibilitatea și eficiența. Exemplele includ minimizarea cablării rețelei principale la echipament și schimbarea cablării pentru Ethernet și alte comunicații de date cu comunicații RF sigure și rezistente în medii dure.
Rețelele de comunicații RF industriale se vor dezvolta pentru a facilita comunicații machine-to-machine și, cu toate că sursele de alimentare ar putea să nu fie în mod necesar integrate în dispozitivul de transmisie RF, ele vor trebui să aibă un înalt nivel de interacțiune cu mediul din jurul lor, prin comparație cu situația actuală, după cum s-a putut vedea în industria auto. Această cerință va deveni obligatoriu de îndeplinit în anumite aplicații.
Comunicația RF este o zonă de cercetare interesantă pentru ca proiectanții de surse de alimentare să poată explora modul în care sursele de alimentare urmăresc evoluția conceptului machine-to-machine.
Surse de alimentare inteligente pentru automatizarea fabricilor inteligente
Automatizarea fabricilor inteligente este deja bine fundamentată în numeroase industrii, dar progresul în ceea ce privește Inteligența Artificială (AI), comunicațiile la distanță și creșterea solicitărilor cu privire la reducerea timpului de răspuns la cerințele clienților, prezic o explozie în următorii ani. Similar, dezvoltarea de centre automatizate se așteaptă să crească spectaculos. Dezvoltarea rapidă a comerțului electronic a contribuit la crearea de hub-uri înalt automatizate cu benzi transportoare, echipamente de sortare, comutare și alte echipamente ce necesită soluții de surse de alimentare eficiente și inteligente, capabile să opereze în astfel de medii solicitante.
Figura 2: PRBX ENI250A24 proiectate pentru dispozitive de transport de mare viteză pentru comerț electronic, controlate de microprocesor și cu reciclare energetică
Proiectanții de centre automatizate și operatorii de hub-uri trebuie să facă față unor provocări multiple în ceea ce privește operarea cu o varietate mare de tipuri de echipamente. Noua generație de centre automatizate sunt construite pe o arhitectură foarte complexă. În loc de avea (să zicem) o bandă transportoare de 100 de metri, noile linii sunt compuse din segmente individuale mai scurte de 5, până la 10 m, pornite și oprite la cerere atunci când se asigură transportul de la un punct A la un punct B. Fiecare segment este alimentat de un motor DC care necesită utilizarea unei surse de alimentare avansate, capabilă nu numai de a furniza tensiune de alimentare, ci și să răspundă cerințelor complexe inerente unui mediu modern de centru de automatizare.
În mod tradițional, sub 1000W, motoarele de curent continuu sunt alimentate de o sursă de tensiune AC/DC cu o singură fază. Totuși, pentru a simplifica instalarea, pentru a reduce dezechilibrul pe fază și pentru o optimizare mai bună a energiei din rețea, proiectanții centrelor de automatizare solicită acum ca toate sursele de alimentare pentru motoarele de curent continuu să aibă o intrare trifazată, indiferent de nivelul de putere. De asemenea, luând în considerare economia energetică și reducerea vârfurilor de sarcină, proiectanții de hub-uri solicită ca sursele de alimentare să includă control energetic de vârf și stocare de energie, permițând astfel să se stocheze energie atunci când motoarele decelerează sau se opresc, dar să furnizeze nivele energetice mai mari atunci când sunt activate motoarele de curent continuu. Acest lucru se poate obține în mod uzual prin utilizarea de condensatoare sau bancuri de supercondensatoare parțial controlate de microprocesorul responsabil cu managementul energetic al sursei de alimentare (Figura 2).
Revoluția surselor de alimentare inteligente se apropie
Exemplele de mai sus ilustrează schimbările asupra cerințelor adresate proiectanților de sisteme, nivelul de inovare cerut, precum și provocările cărora trebuie să le facă față producătorii de surse de putere. Acestea sunt momente cu adevărat interesante pentru proiectanții de surse de putere, care ar trebui nu doar să gândească soluții diferite, ci și să adauge performanță actualelor sisteme de putere.
Acestea sunt momente cu adevărat interesante pentru proiectanții de surse de putere, care ar trebui nu doar să gândească soluții diferite, ci și să adauge performanță actualelor sisteme de putere.
Referințe:
POWERBOX (PRBX)
COSEL
Capgemini: Cum pot producătorii să conștientizeze potențialul revoluției industriale digitale
Nota editorului:
Articol reprodus cu amabilitatea “Power Electronics News” și “Powerbox (PRBX)” – URL: Power Electronics News: https://www.powerelectronicsnews.com
Autor: Patrick Le Fèvre, Director Marketing & Comunicare
Powerbox – A Cosel Group Company| https://www.prbx.com
