2007年，貝加萊向全球的機器和設備制造商提供了超過(guò)65000個(gè)伺服驅動(dòng)器，而且有迅速增加的趨勢。它為什么取得這樣的成功？成功來(lái)自集成了節能解決方案的驅動(dòng)技術(shù)。那么，誰(shuí)將從這個(gè)方案中獲益？誰(shuí)又能持續從“插座”中獲得動(dòng)力？一份詳盡的效益分析報告也許能夠提供一些答案。

    過(guò)去如果有人提到節能增效，那么他們有可能是指減少成本。如今，富有成本意識的機器制造商改變了需求，成為現代化驅動(dòng)概念的主要推動(dòng)力量。為了在設計階段確保廣泛的解決方法，有必要遵循以下特定準則： 

節能增效需要一個(gè)具體概念

    高效的自動(dòng)化概念是基于多功能的組件，它不會(huì )受限于處理器、內存或通信技術(shù)的效率。定性的多任務(wù)處理、極短的響應時(shí)間和完整的軟件是節能驅動(dòng)概念的基石。

    因此，首要的目標是淘汰獨立的驅動(dòng)控制器、獨立的CNC控制器、獨立的機器人控制器、獨立的控制系統、分立的軟件工具和不統一的現場(chǎng)總線(xiàn)系統。集成的貝加萊自動(dòng)化概念是建立在一些自動(dòng)化組件基礎上的，其能夠滿(mǎn)足關(guān)于模塊化、拓撲結構和使用效率方面的所有要求。根據需要可以在本地或遠程結構中使用功能完善且強大的設備，驅動(dòng)控制所需的組件可以分布于整個(gè)想要的自動(dòng)化系統中。Ethernet POWERLINK是實(shí)現微秒范圍內精確同步的基礎，任何實(shí)時(shí)通信參與者都能通過(guò)它獲得所有電機和運動(dòng)參數。

結論

    節能增效離不開(kāi)現代自動(dòng)化概念。淘汰不需要的組件可以節約大量花費——更不用說(shuō)節約額外的能源開(kāi)支了。

使用強大的運動(dòng)控制軟件

    通常為單軸建立高效的驅動(dòng)并不是問(wèn)題——但是針對一組軸就會(huì )比較困難。大多數特定行業(yè)的運動(dòng)程序并不是限制在一個(gè)驅動(dòng)單元中的，取而代之的是耦合軸運動(dòng)的產(chǎn)品。在這種情況下，帶完整功能塊的運動(dòng)控制軟件就成為提高能效的基礎。

    這就需要一款軟件，它能夠指引軸之間進(jìn)行運動(dòng)能量的優(yōu)化，并且提供不同行業(yè)伺服控制功能塊。貝加萊最終想到了這一解決方法：通用運動(dòng)控制（Generic Motion Control）概念，在單一系統中融合了機器人技術(shù)、CNC技術(shù)、多軸運動(dòng)和單軸定位。貝加萊的客戶(hù)可以從中獲益：通過(guò)運用技術(shù)協(xié)同效應如集成單個(gè)生產(chǎn)程序來(lái)實(shí)現節能增效。

結論

    軟件形成了一個(gè)現代自動(dòng)化系統——有針對性地使用軟件為現代化生產(chǎn)提供了有力的支持，特別是針對節能的驅動(dòng)設備。

避免過(guò)大選擇

    選擇過(guò)大的驅動(dòng)器是效率低下的主要來(lái)源，這里存在節約購置成本和能源成本的巨大潛力。針對最新貝加萊用戶(hù)的一份調查顯示，在過(guò)去使用的驅動(dòng)組件中，約20%選擇過(guò)大。實(shí)際上，這些選擇過(guò)大的電機運行功率遠低于額定輸出。其結果就是：能效下降，能源成本上升——花費由終端用戶(hù)支付而非機器制造商。

    貝加萊致力于為客戶(hù)提供優(yōu)化選擇的驅動(dòng)器。優(yōu)化選擇中最重要的數據包括：功率、速度及使用效率的精確分析，運動(dòng)條件，機械耦合，環(huán)境條件，還有與熱條件相關(guān)的廣泛信息?，F有的規劃工具是軟件包ServoSoft。ServoSoft結合了電氣和機械驅動(dòng)組件設置，它是整個(gè)貝加萊伺服系統的設計工具。

結論

    對驅動(dòng)器進(jìn)行簡(jiǎn)單精確的選擇沒(méi)有任何問(wèn)題。避免過(guò)大選擇不僅有助于降低驅動(dòng)單元的購置成本，而且有助于降低能源成本。

避免能源損失

    驅動(dòng)效率隨著(zhù)時(shí)間的推移不斷提高。然而，能源及與熱生成相關(guān)的損耗依舊是一個(gè)重要問(wèn)題。如果遵循以下準則，那么就很容易避免能源損失：

    有源供電：你如何確保能源有效利用？帶功率因數校正功能的有源供電模塊確保電路中的純正弦電流消耗。其同樣可以用于非正弦值，并將電流有效值降到最小。在有功功率和視在功率間存在一個(gè)最佳關(guān)系（幾乎為1）。

    當傳統帶小功率因數的逆變器明顯具有較高有效能耗的時(shí)候，貝加萊ACOPOSmulti的有源供電確保了能源的高效使用。成本考慮為：所有系統事實(shí)上在安裝時(shí)都會(huì )有補償措施以降低視在功率。如果逆變器安置于電機和電源電路間，那么運營(yíng)商只為有功功率買(mǎi)單。有源功率因數校正并不會(huì )直接降低電力成本。然而，通過(guò)以下方面它卻體現了巨大的間接成本優(yōu)勢：有源供電模塊再生能源，熱優(yōu)化，以及修正所有電機、驅動(dòng)器、安全保護裝置、接線(xiàn)截面和變壓器的過(guò)大選擇。

    電力再生：所有ACOPOSmulti供電模塊都具有電力再生能力，它可以防止制動(dòng)動(dòng)能轉化為熱量。和傳統設備不同，制動(dòng)電阻絕不會(huì )產(chǎn)生熱量。集成的電力再生系統以高效環(huán)保的方式避免了制動(dòng)能量轉變?yōu)榕潆姽裰械臒崃俊?BR>
    冷卻技術(shù)：即使運用最現代化的驅動(dòng)技術(shù)，配電柜中的熱量標度仍是一個(gè)問(wèn)題：在配電柜和生產(chǎn)車(chē)間中使用風(fēng)機和氣溫控制單元會(huì )產(chǎn)生更高的能源成本和額外的維護費用。冷卻板冷卻法可以稍微減輕這一問(wèn)題。該方法中使用水或油將散發(fā)的熱量排出配電柜，并完美地進(jìn)入現有的冷卻回路中。這樣就能緩解生產(chǎn)間中的驅動(dòng)器散熱問(wèn)題。這樣的安排比傳統的冷卻單元更有效，因此也更節能。

    電機技術(shù)：現代化的生產(chǎn)設備要求電機緊湊且動(dòng)力十足，它還要有極低的轉動(dòng)慣量和最佳的效率。同步伺服電機在這里就是理想的解決方案，它相比異步電機顯然更有能效，因為它的磁場(chǎng)是利用永久磁鐵建立的。其結果就是：視在功率更低，熱量損失更低，效率更高，因此也更能提高能源效率。

結合驅動(dòng)能量利用制動(dòng)能量

    如果你能制動(dòng)，那么你就能勝出：有源供電模塊實(shí)際增加的效率是將制動(dòng)產(chǎn)生的能量送回電源電路中。這里適用兩個(gè)基本條件：

    (1)機器是否使用制動(dòng)？ 這個(gè)問(wèn)題聽(tīng)起來(lái)微不足道，但是連續工作的電機不可能利用制動(dòng)能量。在這種情況下，相比無(wú)源供電來(lái)說(shuō)，有源供電單元并不能節約成本——這里能耗是相同的，驅動(dòng)單元的初始購置成本就成為唯一相關(guān)的因素。

    如果機器部件運行啟動(dòng)/停止操作（驅動(dòng)軸加速然后制動(dòng)），你就能依靠能量再生單元節省開(kāi)支。通過(guò)再生25%的能量，有源供電相比無(wú)源供電額外的價(jià)格支出就能在一年半之后收回。而后節能仍在繼續——25%的成本節約來(lái)自再生能源。另一個(gè)優(yōu)勢是：能量再生過(guò)程中，制動(dòng)能量并不會(huì )轉化為熱能。

    (2)電源損耗有多大？在驅動(dòng)系統中，制動(dòng)再生能量必須大于所有電源損耗，否則就無(wú)法節約能源。ACOPOSmulti系統擁有引領(lǐng)潮流的電源設計，將濾波器、扼流圈、電源模塊和24V輔助電源模塊的能耗降到最低，因此它可以為能源再生提高效率提供最佳條件。

分析并優(yōu)化應用

    有多少機器制造商會(huì )在原型機設計制造完之后投入時(shí)間和精力來(lái)驗證驅動(dòng)單元的過(guò)大選擇？又有多少系統運營(yíng)商會(huì )去分析有功功率、視在功率或電源干路的質(zhì)量？在這里，投入時(shí)間和精力獲取必要的分析數據很重要。

結論

    如果沒(méi)有時(shí)間和精力，那么就需要正確的軟件工具來(lái)幫忙。

    在貝加萊Automation Studio中，高級控制單元可以得到所有驅動(dòng)軸的當前和歷史功率數據用于診斷——優(yōu)化驅動(dòng)，并最大化地提高效率。集成于A(yíng)utomation Studio中的Power Meter是一款用于全面分析電源電路的工具，它可以對有功功率、無(wú)功功率和視在功率進(jìn)行高質(zhì)量的測量。

信賴(lài)專(zhuān)業(yè)的合作伙伴

    通常機器供應商為客戶(hù)安裝機器的成本較低，僅能滿(mǎn)足當前需求。然而，如果能源成本在機器購買(mǎi)三年后開(kāi)始超過(guò)其初始成本時(shí)，整個(gè)生命周期成本就變得不利于客戶(hù)。此外，如果系統運營(yíng)商指定機器制造商必須使用某些分包商，那么就會(huì )變得極其令人不快：分包商如果提供的是效率低下的驅動(dòng)產(chǎn)品和概念，那么機器制造商就無(wú)法真正獲得對其它供應商的選擇權。

結論

    如果機器供應商被證明是節能增效方面的專(zhuān)家，那么通常他也將成為后續商業(yè)活動(dòng)中很好的合作伙伴。比如，如果兩年后一個(gè)有源供電單元在生產(chǎn)中明顯體現其附加值，那么它很輕易就能被銷(xiāo)售給終端用戶(hù)。

    信賴(lài)并依靠?jì)?yōu)秀的驅動(dòng)方案供應商很重要，他們會(huì )建議客戶(hù)優(yōu)化設備選擇，并通過(guò)創(chuàng )新產(chǎn)品和自動(dòng)化方案來(lái)實(shí)現節能增效。