Tendenzen in
Motion Control
Waar vroeger een aandrijving vooral uit de motor en een eenvoudig aanloopmechanisme bestond, kan men nu verschillende bijgekomen elementen onderscheiden. Deze hebben echter elk een totaal verschillende voorontwikkeling gekend.
Version française
Bij een aandrijving kan men in grote lijnen vier delen onderscheiden. Om te beginnen hebben we de processor, waarin een motion controller is verwerkt, om de beweging te kunnen sturen. Via een versterker, die we drive noemen, lopen de signalen tenslotte naar de elektromotor. Historisch gezien komen deze vier elementen elk uit een andere hoek. We kunnen ons afvragen hoe een mogelijke evolutie er zou kunnen uitzien. Elk van die vier gebieden kent zijn specialisten. Er zijn uiteraard grote firma’s die totaalconcepten kunnen aanbieden, maar bij de processoren zijn namen als IBM, Compacq, Advantech en Motorola zeer bekend. Op het gebied van de motion controllers zijn de omzetten duidelijk lager maar hebben Nyquist, Delta Tau en Quin naambekendheid verworven. De drive-wereld wordt beheerst door vermogenelektronicaspecialisten zoals Siemens, Control Techniques, Rexroth Indramat en Kollmorgen. Tenslotte worden elektromotoren samengesteld door firma’s met een lange traditie, zoals ABB, AEG, Leroy-Somer en Siemens.
Processor – Controller
Bij de klant moet de aandrijving een goed functionerend geheel worden en bijgevolg zijn er in het verleden vruchtbare samenwerkingsverbanden ontstaan tussen de vier groepen. Het spreekt voor zich dat die gesprekken binnen eenzelfde grote firma het meest voor de hand lagen, en zo zien we dat de gebieden drive en motor al ver geïntegreerd zijn. Historisch gezien wordt daar al ettelijke jaren samengewerkt en zijn er zijn hiervan zonder meer goede voorbeelden te zien in de markt. Grote bedrijven als deze richten zich echter alleen op de grote markten. De producten die hier zijn ontstaan, zijn dus ook zeer generiek en dekken slechts de meest gewenste en algemene functionaliteit af. Tevens beschermen grote bedrijven graag hun eigen markten en dat leidt tot zeer merkspecifieke en dus gesloten oplossingen. Tot op heden verliep het minder vlot op het raakvlak tussen processor en motion controller. Daar vormt de PLC, historisch gezien, het middenpunt en verwerkt de gegevens van de sensoren, actuatoren en de gebruiker. De laatste jaren stelt men een dwingende tendens naar gedistribueerde systemen vast, die ervoor zorgen dat grote mainfames niet meer nodig zijn. Tussen de kleine intelligente eenheden zijn er, door PLC-leveranciers, netwerken en de koppeling tussen de elementen ontwikkeld, zoals Device Net (Allen Bradley), Interbus-S (Phoenix), Profibus (Siemens) of Sercos (Indramat).
PC, PLC en CNC
Een grote discussie is aan de gang voor wat betreft de evolutie in 5 à 10 jaar. De PC heeft het voordeel dat dank zij de omzetten in de consumentenmarkt, de prijzen van nieuwe technologie zeer competitief zijn. Om die reden menen sommigen, zoals Nyquist, dat de PC een duidelijk grotere betekenis dan de PLC zal krijgen. De PC heeft immers de consumentenmarkt in handen en dat betekent – dank zij de grote aantallen - een serieuze druk op de prijzen. Ook neemt het gebruiksgemak voor bredere lagen van de gebruikers dank zij de PC betrouwdheid toe. Open applicatiesoftware kan veel beter op een PC toegepast worden. Zowat 4 op 5 machines van het huidige machinepark valt met CNC goed te besturen. Maar er verschijnen hoe langer hoe meer machines op de markt, die men op een numerieke manier niet meer kan besturen. Zoals een robotarm die een volledig gecoördineerde en bovendien zeer nauwkeurige ruimtelijke beweging moet maken met minstens vier à vijf elektromotoren. Ook wordt bijvoorbeeld een flexibele toepassing in de verpakkingsindustrie voor een CNC te complex. Bijvoorbeeld Ingenieur H. Hezemans, directeur van Nyquist, is voorstander van open PC software. De software van de CNC wordt in 4 lagen gedeeld en op elke laag kan het klantenmodel aangebracht worden. Door gebruik te maken van veel standaardcomponenten moet maar een klein deel in functie van de eisen van de klant ontworpen worden.
Motion controller – drive
Bij de motion controller heerst de besturingselektronica, bij de drives de vermogenelektronica. De evolutie die zich volgens H. Hezemans aftekent is dat de motion controller in de drive zal worden opgenomen. Hij voorspelt dat de digitale integratie tussen drive en motion controller gemeen goed zal worden. Siemens gelooft in haar Masterdrive, anderen zullen het « powered motion controller » noemen. Het blijft om het even. Belangrijker is te onderkennen dat een bedrijf als bijvoorbeeld Siemens het zal ontwikkelen voor haar markt, veelal de PLC-markt, wat niet altijd de oplossing voor de klant is. Kleinere niche spelers als Nyquist bedienen dit soort markten met hun, op PC technologie gebaseerde, open, digitale en gedistribueerde drive/motion controller integraties. Ze worden toegepast in hoogwaardige motion applicaties in speciale robotica, in semiconductor machines, verpakkingsmachines of micro assemblagemachines. Factoren als concurrentie en bedrijfszekerheid dwingen de drive techniek tot een verdere evolutie. Het is een open vraag of de PLC aan de druk van de PC zal kunnen weerstaan. In elk geval zullen processoren, motion controllers, drives en elektromotoren naar een eenheid evolueren.
www.nyquist.com
Mouvements en
Motion Control
Alors qu’autrefois l’entraînement était principalement composé d’un moteur et d’un simple mécanisme de démarrage, on distingue aujourd’hui différents éléments supplémentaires. Ceux-ci ont tous connu des développements totalement différents. On peut dès lors se demander, avec raison, dans quelle mesure ils interagissent et à quoi ressemblera l’évolution future.
Un entraînement se compose en grandes lignes de quatre parties. Pour commencer le processeur, dans lequel se trouve un contrôleur de mouvements qui pilote les mouvements. Les signaux passent ensuite, au travers d’un amplificateur, appelé drive, pour aboutir aux bornes du moteur électrique. D’un point de vue historique, ces quatre éléments viennent d’horizons totalement distincts. Nous pouvons donc légitimement nous interroger quant à l’aspect d’une éventuelle évolution. Chacun de ces quatre domaines a ses spécialistes. Naturellement, les grandes sociétés peuvent offrir des concepts globaux mais en ce qui concerne les processeurs, des noms comme IBM, Compaq, Advantech et Motorola sont très connus. En matière de contrôleurs de mouvement, les volumes sont nettement moins grands. Néanmoins Nyquist, Delta Tau et Quinn ont gagné en notoriété. Le monde du drive est contrôlé par les spécialistes de l’électronique de puissance comme Siemens, Control Techniques, Rexroth Indramat et Kollmorgen. Finalement, les moteurs électriques sont assemblés par des sociétés jouissant d’une longue tradition dans ce domaine telles que ABB, AEG, Leroy-Somer et Siemens.
Processeur et contrôleur
L’entraînement du client doit être un ensemble bien rôdé. C’est pourquoi des accords de collaboration fructueux ont vu le jour entre les quatre groupes. Il va de soi que ces discussions sont nettement plus faciles lorsqu’elles ont lieu au sein d’une même grande entreprise. Nous constatons ainsi que l’intégration dans les domaines du drive et du moteur est déjà très poussée. Ceci est le fruit d’un travail de nombreuses années. Le marché regorge d’ailleurs d’exemples à cet égard. De telles grandes entreprises s’axent toutefois uniquement sur les grands marchés. Les nouveaux produits sont donc très génériques et ne couvrent que la fonctionnalité la plus courante et la plus souhaitée. De même, ces grandes sociétés protègent leurs propres marchés, ce qui engendre des solutions très spécifiques au niveau des marques et par conséquent des solutions très fermées. Jusqu’à ce jour, les choses se présentaient moins bien entre le processeur et le contrôleur de mouvements. Le PLC constitue, historiquement, le centre nerveux et traite les données des capteurs, des actionneurs et de l’utilisateur. Ces dernières années, on constate une tendance contraignante vers des systèmes distribués, qui rendent superflus les grands mainframes. Les fournisseurs de PLC ont donc développé des réseaux, tels que Device Net (Allen Bradley), Interbus-S (Phoenix), Profibus (Siemens) ou Sercos (Indramat), afin de faire communiquer entre elles les petites unités intelligentes.
PC, PLC et CNC
Les avis sont très partagés quant à l’évolution des cinq à dix prochaines années. Le PC a l’avantage d’avoir des prix très compétitifs, grâce aux volumes réalisés dans le marché des consommateurs. Pour ces mêmes raisons, certains, comme Nyquist, sont d’avis que le PC prendra le pas sur le PLC. Le PC contrôle effectivement le marché des consommateurs et peut, grâce au volume, exercer une sérieuse pression sur les prix. La convivialité permet la familiarisation avec le PC d’une couche de plus en plus large d’utilisateurs. Un logiciel applicatif ouvert est plus facile à exploiter sur un PC. La CNC est à même de commander environ 4 machines sur cinq du parc actuel. On note toutefois l’apparition sur le marché d’un nombre sans cesse croissant de machines qui ne peuvent plus être commandées de façon numérique, comme par exemple un bras de robot devant effectuer un mouvement spatial entièrement coordonné et de surcroît très précis obtenu par minimum quatre ou cinq moteurs électriques. Une application flexible dans l’industrie de l’emballage devient également trop complexe pour une CNC. L’Ingénieur H. Hezemans, le directeur de Nyquist, entrevoit une solution dans le logiciel PC ouvert. Le logiciel de la CNC est divisé en quatre couches et le modèle client peut être mis en place sur chacune de ces couches. L’utilisation de nombreux composants standard permet de ne développer qu’une petite partie afin de répondre aux exigences du client.
Le contrôleur de mouvements et le drive
Le contrôleur de mouvements est le règne de l’électronique de commande tandis que le drive est dévolu à l’électronique de puissance. Selon H. Hezemans, le contrôleur de mouvements sera intégré au drive. Il prévoit que l’intégration numérique entre le drive et le contrôleur de mouvements deviendra monnaie courante. Siemens croit en son Masterdrive, alors que d’autres le qualifieront de « powered motion controller ». Quoiqu’il en soit, il est plus important de reconnaître qu’une société comme Siemens par exemple réalisera ses développements en fonction de son marché cible, qui est souvent un marché de PLC, ce qui ne répond pas nécessairement aux attentes des clients. Des petits constructeurs plus pointus comme Nyquist s’adressent par contre à ce type de marchés avec leurs intégrations de drive/contrôleur de mouvements ouverts, numériques et distribués, basés sur la technologie du PC. Ses solutions sont utilisées dans des applications de motion de haut niveau telles que la robotique spécifique, les machines de semi-conducteurs, les machines d’emballage ou les machines de micro-assemblage.
www.nyquist.com
