wersja mobilna
Online: 615 Czwartek, 2017.02.23

Raporty

Serwonapędy coraz popularniejsze w przemyśle maszynowym

piątek, 18 listopada 2016 12:11

Lokalni producenci maszyn korzystają z rozwiązań serwonapędowych w coraz większym zakresie, rośnie u nas też popularność systemów "motion control". Ich zastosowania dotyczą głównie zaawansowanych aplikacji, takich jak te związane z synchronizacją wielu osi ruchu, zaś sam rynek cechują wzrosty. Przedstawiamy analizę branży dystrybucji tytułowych produktów, omawiając stronę podażową, sytuację w tym sektorze oraz kluczowe dla polskich odbiorców cechy serwonapędów.

Spis treści » Maszyny wieloosiowe i synchronizacja osi
» 50 mln zł rocznie
» Produkty specjalistyczne od specjalistów
» Jakie powinny być
» Serwonapędy jak przemienniki częstotliwości?
» Parametry, bezpieczeństwo, komunikacja
» Pokaż wszystko

Rys. 1. Główni krajowi odbiorcy serwonapędów

"Serwonapędy" to zbiorcze określenie systemów sterowania ruchem oraz ich elementów składowych. Takimi są m.in. sterowniki ruchu oraz serwowzmacniacze (występują często w formie zintegrowanej ze sobą), które sterują pracą serwosilników. Te ostatnie to z kolei zazwyczaj specjalistyczne silniki prądu przemiennego z wbudowanymi przetwornikami pozycji zapewniającymi informację zwrotną do systemu sterowania.

Układy serwonapędowe pozwalają na wykonywanie dynamicznych ruchów (zarówno obrotowych, jak i liniowych), precyzyjną kontrolę prędkości i kąta obrotu, a także pozycjonowanie. Zapewniają też utrzymanie dużego momentu obrotowego przy niewielkich prędkościach, przez co znajdują bardzo wiele zastosowań w technice maszynowej i generalnie przemyśle.

W kolejnych rozdziałach omawiamy cechy oraz możliwości aplikacyjne serwonapędów, przy czym rozpoczynamy od przedstawienia rynku branżowego. Na tym ostatnim działa spora grupa firm - zarówno przedstawicielstw producentów zagranicznych, jak też dystrybutorów, których w dużej części określić można mianem specjalistów w technice serwonapędowej. Omawiane wyniki badania odnosimy też do danych przedstawionych w poprzednim raporcie rynkowym opublikowanym w APA jesienią 2014 roku (można go znaleźć na stronie www.automatykaB2B.pl w zakładce "raporty").

MASZYNY WIELOOSIOWE I SYNCHRONIZACJA OSI

Rys. 2. Najczęstsze aplikacje serwonapędów

Główną grupę odbiorców serwonapędów stanowią firmy wytwarzające maszyny i urządzenia - takiego zdania było aż 9 na 10 dostawców przedstawionych w bieżącym raporcie. Kolejnymi ważnymi grupami odbiorców są integratorzy systemów oraz klienci końcowi (rys. 1). Wyniki te są zbliżone do poprzednio uzyskanych, przy czym warto zauważyć wzrost w przypadku pierwszej z kategorii - z 75% w 2014 roku do 89%.

Pomimo że serwonapędy stosowane są w coraz większej liczbie systemów, w tym tych "tradycyjnie" zarezerwowanych dla przemienników częstotliwości (o czym w dalszej części raportu), ich najczęstszymi aplikacjami są niezmiennie te związane z maszynami wykonującymi dynamiczne oraz współzależne ruchy (rys. 2).

Rys. 3. Najczęstsze zastosowania serwonapędów w kraju

Zdaniem przeważającej liczby respondentów do najpopularniejszych zaliczają się: synchronizacja osi, cięcie w locie (synchronizacja pracy elementu odcinającego materiał z napędem odpowiedzialnym za liniowy przesuw materiału), precyzyjne pozycjonowanie i wykorzystanie jako tzw. krzywka elektroniczna (wykonywanie kompleksowych przebiegów ruchu w cyklicznie pracujących maszynach). Pierwsza z kategorii otrzymała szczególnie dużo wskazań i dotyczy ona przykładowo aplikacji w maszynach drukarskich, włókienniczych i obrabiarkach CNC.

Również statystyka dotycząca najczęstszych zastosowań serwonapędów wskazuje na te związane z maszynami wieloosiowymi, gdzie zachodzi konieczność synchronizacji prędkości i pracy wielu osi (rys. 3). Do tej kategorii zaliczyć można de facto również roboty przemysłowe. Wykorzystanie techniki serwonapędowej jest w praktyce znacznie szersze, bowiem obejmuje też tworzenie mniej złożonych maszyn i generalnie systemów automatyki (linii technologicznych).

50 MLN ZŁ ROCZNIE

Rys. 4. Aktualna sytuacja na rynku w porównaniu z ostatnimi latami

Jaka jest wartość krajowego rynku dystrybucji serwonapędów? Respondenci wymieniali tutaj liczby od jednego do kilkuset mln złotych rocznie, przy czym - jak to zazwyczaj w przypadku tego typu statystyk bywa - mamy do czynienia z rozkładem zbliżonym do normalnego.

Jego medianą jest 50 mln zł, podobna jest również średnia (wyliczona po odrzuceniu wartości odstających), przez co wymienioną liczbę można uznać za wiarygodne przybliżenie wartości omawianej branży w Polsce.

Warto tu dać, że podobne wyniki uzyskaliśmy w badaniu dwa lata temu - wtedy większość odpowiedzi znalazła się w przedziale od 20 do 50 mln, choć pojawiło się też kilka powyżej 100 mln zł rocznie.

Nie zmieniły się również oceny koniunktury w branży. Porównując wyniki bieżące (rys. 4) z tymi z 2014 roku, można stwierdzić, że cały czas dominują oceny "dobra" i "bardzo dobra". Tylko 1 na 10 osób uznało, że sytuacja w branży jest niekorzystna.

Oferta dostawców serwonapędów i serwosilników

Stanowi to o kilka punktów procentowych więcej niż poprzednio, ale samo w sobie nadal jest bardzo niedużym odsetkiem. Rynek jest na ścieżce wzrostowej i przez wielu dostawców postrzegany jest jako bardziej atrakcyjny niż branża klasycznych silników oraz napędów elektrycznych (choć też bardziej konkurencyjny, o czym w kolejnym rozdziale).

Jeżeli chodzi o sektory będące głównymi odbiorcami serwonapędów, to zdecydowanie dominuje tu wspomniana branża maszynowa (rys. 5). Obejmuje to różnorodne maszyny i urządzenia wykorzystywane do produkcji dyskretnej oraz przetwarzania surowców - m.in. w sektorze metalowym (większość wskazań w tej grupie), spożywczym wraz z opakowaniowym, poligraficznym, a także w branży motoryzacyjnej i drzewnej.

Rys. 5. Kluczowe zastosowania serwonapędów oraz branże, do których trafiają maszyny z serwonapędami

Na rysunku pojawiło się o wiele więcej kategorii, przy czym nie są one tak znaczące. Należy tu jednak zaznaczyć, że mówimy o perspektywie lokalnie działających dostawców i nie przedstawiamy ogólnego zestawienie ilościowego obrazującego wykorzystanie serwonapędów w konkretnych maszynach, które są zresztą często produkowane zagranicą.

W tym przypadku możnaby się spodziewać m.in. większego udziału maszyn precyzyjnych - np. do zastosowań w produkcji elektroniki, których jesteśmy w większości importerem.

Karol Puk

WObit

  • Jaka jest dostępność serwonapędów na rynku krajowym? Jakie są wymogi tutejszych klientów?

Do niedawna na polskim rynku napędów pozycjonujących mieliśmy do czynienia z popytem na ilość, gdzie świetnie wkomponowały się silniki krokowe ze sterowaniem. Były znacznie tańsze od serwonapędów, ale też o słabszych parametrach - chociażby co do dynamiki, czy dokładności pozycjonowania.

Zapewniały jednak to, co było na danym etapie potrzebne, czyli możliwość ustawienia żądanej pozycji, sterowania zdalnego i automatyzacji. Dzisiaj zauważa się coraz większy popyt na jakość. Klienci, dążąc do wytworzenia coraz lepszych jakościowo produktów, chcą używać rozwiązań dokładniejszych i szybszych. Stosują zatem silniki serwo, które zapewniają lepsze parametry.

Ceny serwonapędów są niższe i dzięki temu są one łatwiej dostępne. W tej samej lub podobnej cenie jak przed kilku laty wspomniany silnik krokowy ze sterowaniem, dzisiaj można kupić kompletny serwonapęd spełniający podstawowe funkcje. Większość korzystnych cenowo zestawów umożliwia sterowanie impulsowe, czyli takie jak w silnikach krokowych.

Jest to zazwyczaj znaczne ułatwienie dla kadry, która nie miała wcześniej doświadczenia z taką technologią, a jednocześnie wystarcza do znacznej poprawy dokładności i wydajności produkcji, co obok obniżenia kosztów eksploatacji jest częstym celem przeprowadzanych modernizacji.

Istnieje jednocześnie wiele nowoczesnych rozwiązań pozwalających na synchroniczną pracę kilku lub nawet kilkunastu osi oraz komunikację z systemem sterowania po sieciach przemysłowych. Pozwala to na dalszy rozwój stosowanych technologii i wyznacza kierunek rozwoju.

PRODUKTY SPECJALISTYCZNE OD SPECJALISTÓW

Rys. 6. Konkurencja na polskim rynku serwonapędów

Serwonapędy są produktami wysokomarżowymi (w każdym razie porównując je do tradycyjnych przemienników częstotliwości), zaś cała branża związana z ich dystrybucją - rynkiem wysoce konkurencyjnym. Aż 2/3 ankietowanych osób było zdania, że konkurencja jest tutaj silna (rys. 6). Dodatkowo nikt nie wybrał odpowiedzi "niewielka", co również samo w sobie stanowi ocenę sytuacji na tym rynku.

W branży działa wiele firm będących dostawcami automatyki - są tutaj zarówno przedstawicielstwa producentów zagranicznych, dystrybutorzy serwonapędów, jak też firmy integratorskie. Tym razem zabrakło hurtowni elektrotechnicznych, co jest zrozumiałe ze względu na charakter omawianych wyrobów. Niemniej jednak i tak podaż produktów dostępnych w kraju oraz ich różnorodność jest spora.

Serwonapędy należą do najbardziej zaawansowanych urządzeń napędowych i w przypadku wielu firm, które są dostawcami szerokiej oferty automatyki, stanowią asortyment typu high-end. Tych ostatnich działa na krajowym rynku wiele i, dokonując pewnego uproszczenia, można tu wyróżnić dwie wiodące grupy - producentów zachodnioeuropejskich oraz dalekowschodnich (w szczególności japońskich).

Obecność tych ostatnich jest nieprzypadkowa, bowiem firmy japońskie mają długie tradycje w wytwarzaniu systemów automatyki i mechatronicznych, w szczególności do zastosowań precyzyjnych. Kluczowymi elementami tych aplikacji są serwonapędy (oraz silniki krokowe) i generalnie rozwiązania z zakresu pozycjonowania.

Do popularnych w Polsce marek należą tutaj m.in. Mitsubishi Electric (lider bieżącego rankingu), Omron Electronics, Yaskawa oraz Delta Electronics (ostatnia z firm jest producentem tajwańskim).

Po drugiej stronie - i rynku, i świata - mamy do czynienia z silną reprezentacją firm niemieckich. W ich przypadku rozwój pochodzi (co również należy traktować jako pewne uogólnienie) od rozwijanych aplikacji maszynowych i związanych z automatyzacją - np. w branży metalowej, motoryzacyjnej czy poligraficznej.

W tej grupie najpopularniejszym w kraju producentem jest Siemens, respondenci wymieniali również takie marki jak Lenze, Bosch Rexroth, Beckhoff Automation, SEW-Eurodrive i B&R (firma austriacka). W zestawieniu (rys. 7) znalazł się też Rockwell Automation, który jest producentem amerykańskim, można również wspomnieć o marce Servotronix.

Rys. 7. Najpopularniejsze w Polsce marki serwosilników i serwonapędów - zestawienie nie odzwierciedla udziału wymienionych firm w rynku, lecz jest przybliżoną informacją o ich popularności

Ta ostatnia to producent izraelski, którego wyroby stają się na rodzimym rynku coraz popularniejsze za sprawą działalności jego dystrybutora, którym jest Eldar.

Na koniec rozdziału warto zaznaczyć, co niejednokrotnie pojawiało się w wypowiedziach samych dostawców, że podobnie jak same serwonapędy są produktami specjalistycznymi, również specjalizowany charakter powinna mieć ich dystrybucja. Obejmuje ona m.in. oferowanie kompletacji, usług wsparcia technicznego czy wręcz projektowania (lub współtworzenia z klientem) systemów serwonapędowych.

O ile bowiem przemiennik częstotliwości jest produktem dosyć typowym i może być uruchomiony praktycznie "po wyjęciu z pudełka", o tyle serwonapędy są zazwyczaj stosowane w bardziej złożonych aplikacjach, a ich konfiguracja i uruchomienie wymaga pomocy inżyniera specjalizującego się w konkretnych produktach.

JAKIE POWINNY BYĆ "SERWA"?

Rys. 8. Najważniejsze dla lokalnych klientów cechy serwonapędów

Potrzeba zapewniania wsparcia klientów przez dostawców to tylko jeden z elementów listy wymogów związanych z ofertą firm i cechami samych serwonapędów. O te ostatnie zapytaliśmy respondentów w kilku osobnych, dosyć rozbudowanych pytaniach ankietowych. Odpowiedzi tworzące podstawową listę wymogów przedstawiono na rys. 8 - znajdują się tutaj m.in. koszty zakupu, marka urządzenia, omawiana wcześniej oferta firmy oraz szereg parametrów urządzeń - dynamika pracy, dostępne interfejsy komunikacyjne czy algorytmy sterowania i zintegrowane bezpieczeństwo.

Wszystkie wymienione elementy zyskały wynik ponad 40% (tj. wskazało je więcej niż 40% respondentów), przy czym trzy pierwsze wskazało ponad 60%. Również wszystkie z nich pokrywają się z początkowymi pozycjami analogicznej listy prezentowanej dwa lata temu - zaszły tylko zmiany co do wartości liczbowych i pozycji poszczególnych kategorii.

Jednocześnie, jak widać, liczba wymogów jest dosyć długa i trudno tu wskazać te rzeczywiście dominujące. Takim mogłaby być cena, jednak różnica kilkunastu p.p w stosunku do dynamiki pracy, marki czy parametrów, nie czyni z niej odstającego od reszty stawki lidera.

Rys. 9. Cechy serwonapędów - odpowiedzi na pytania o to, co jest nowego, wyróżniającego (10 punktów), a co jest już standardem lub cechą powszechna (1 punkt); dla każdej z kategorii podano średnią wartość odpowiedzi respondentów, natomiast długość słupków zależy od wielkości odchylenia standardowego dla zbioru odpowiedzi

Drugą ze statystyk jest ta dotycząca kluczowych trendów technologicznych. Jej wyniki przedstawiliśmy na rys. 9, przy czym wymaga ona komentarza. Respondentów zapytaliśmy o to, co jest na rynku nowością, czym wyróżniają się ich produkty lub po prostu jak bardzo wymienione cechy są istotne dla odbiorców.

Ze względu na możliwość oceny w stali od 1 (najmniej ważne) do 10 (najważniejsze), każda z kategorii stanowi de facto oddzielną statystykę, dla które podaliśmy wartość średnią oraz zaznaczyli odchylenie standardowe. Pozwala to nie tylko stwierdzić, które parametry są ważne, ale też jak ich oceny rozkładają się w ankietowanej grupie.

Jak widać "topowymi" cechami są dzisiaj możliwości komunikacyjne oraz wbudowane bezpieczeństwo, wysoko znalazły się też algorytmy sterujące. Z kolei "duża dynamika" oceniana jest jako coś powszechnego (można to rozumieć również jako wymóg niezbędny, którym trudno się dzisiaj wyróżnić), podobnie jest łatwą parametryzacją czy kompaktowością urządzeń.

Rezultaty te są podobne jak w przypadku zeszłego raportu. Do wskazań, których znacznie nieco zmalało, należą zaś kwestie współpracy serwonapędów z dowolnymi silnikami. Wzrosła natomiast rola łatwego podłączania urządzeń oraz skalowalności systemów serwonapędowych.

W omawianą tematykę można wejść jeszcze głębiej i prawdopodobnie każdy z dostawców oraz użytkowników serwonapędów będzie miał tu własną listę wymogów czy też preferencji związanych z różnymi aplikacjami. "Aktualnie w Polsce mamy do czynienia z sytuacją, gdzie klient zwraca uwagę na możliwości napędu takie jak możliwości komunikacyjne czy autotuning w czasie rzeczywistym.

Serwonapędy i serwosilniki - przykładowe produkty

Są to więc wymagania dotyczące ułatwień dla uruchamiającego aplikację lub zarządzającego nią podczas normalnej pracy. Dodatkowo szukane są rozwiązania zastępujące pneumatykę, gdzie koszt powietrza jest wysoki, czy też będące połączeniem możliwości serwo wraz przemieszczeniem liniowym. Przykładami są coraz bardziej popularne silniki liniowe serwo czy serwo-siłowniki" - komentuje ten temat Krzysztof Gołąb z firmy Multiprojekt.

Respondentom redakcyjnej ankiety zadaliśmy również pytanie o popularne interfejsy komunikacyjne. W zeszłym zestawieniu w pierwszej piątce odpowiedzi znalazły się przede wszystkim takie sieci cyfrowe jak Profibus, EtherCAT, CANopen, a także komunikacja analogowa (impulsowe sterowanie pracą).

Rys. 10. Popularne standardy komunikacji sieciowej w systemach serwonapędowych; kategoria "cyfrowe" dotyczy wszystkich innych sieci cyfrowych poza wymienionymi na wykresie

Tym razem, co pokazano na rys. 10, liderami są EtherCAT oraz CANopen. Popularyzacja tej pierwszej sieci, której rozwój jest wspierany m.in. przez firmy Beckhoff, Omron Electronics i innych dostawców serwonapędów, wymieniana była także jako jeden z głównych trendów w branży.

Warto zauważyć, że omawiany wykres zawiera 10 kategorii, przy czym część z nich (np. sieci cyfrowe) to agregat różnych technologii. Dzisiaj na rynku funkcjonuje wiele standardów komunikacji przemysłowej, które powiązane są albo z konkretnymi firmami, albo organizacjami je promującymi.

Stąd też wybór producenta urządzeń napędowych zwykle determinuje rodzaj sieci komunikacyjnej wykorzystywanej w systemie (choć nie jest to regułą, bowiem dostawcy serwonapędów oferują też możliwość wyboru interfejsu do danego serwonapędu). Całościowym skutkiem jest jednak mnogość rozwiązań wykorzystywanych w technice serwonapędowej, co dotyczy w szczególności technologii bazujących na Ethernecie przemysłowym.



 

zobacz wszystkie Nowe produkty

Serwonapędy i serwomotory LS IS Aniro

2017-02-23   | ANIRO Sp. z o.o.
Serwonapędy i serwomotory LS IS Aniro

Firma Aniro oferuje nowe serwonapędy i serwomotory serii XGT Servo. Urządzenia charakteryzują się mocą w zakresie od 0,1 kW do 15 kW i umożliwiają komunikację w standardach EtherCAT, CANopen i RS422/485. Zapewniają też obsługę enkoderów inkrementalnych, absolutnych oraz z komunikacją szeregową.
czytaj więcej

Energooszczędne lampy LED o mocy 20...100 W i żywotności 60 tys. godzin

2017-02-23   |
Energooszczędne lampy LED o mocy 20...100 W i żywotności 60 tys. godzin

Lampy LED nowej serii Lotus mogą znaleźć zastosowanie w charakterze bardziej niezawodnych zamienników lamp HID, HPS i MH. Charakteryzują się uniwersalną konstrukcją z możliwością regulacji kąta nachylenia w zakresie do 180°. Mogą znaleźć wiele zastosowań m.in. w garażach, warsztatach, do oświetlenia parkingów, jako źródła oświetlenia punktowego i rozproszonego oraz w oświetleniu dekoracyjnym.
czytaj więcej

Nowy numer APA