Trends in aandrijftechniek: energiebesparing, integratie en bedieningsgemak

Een klant van Emerson Control Techniques zag de energierekening na het installeren van een frequentieregelaar op de aandrijving van een grote ventilator zodanig teruglopen, dat het geïnvesteerde geld binnen een jaar was terugverdiend. "Dan wil men graag investeren. Als ze horen dat ze na één tot twee jaar hun geld terug hebben, is de investeringsbereidheid groot", constateert Bastiaan Streefkerk van Emerson Control Techniques. De Nederlandse dochter is een van de exposanten in hal 10 van de beurs Elektrotechniek. Hier staan de aanbieders van aandrijftechniek en industriële automatisering. Emerson Control Techniques laat op de beurs veel zien rondom het beursthema duurzaam contact@elektrotechniek. Zoals energie terugleveren aan het elektriciteitsnet met frequentieregelaars, die met één parameterwijziging in regeneratieve modus gezet kunnen worden.

Energie terugwinnen

Het beursthema duurzaam contact speelt absoluut een rol, vooral dan in de zin van een lager energieverbruik. It’sme, de nieuwe naam voor de groep bedrijven rond Ehrbecker Schiefelbusch, heeft een frequentieregelaar ontwikkeld die energie terug naar het net kan sturen. "Als een kraan de lading laat zakken, wek je via de generator energie op die we terug naar het net sturen", legt Henk van Roon, hoofd industrial automation van deze leverancier uit. Zeker bij kranen met een hoog vermogen levert dat een flinke besparing op, alhoewel Van Roon er meteen aan toevoegt dat je nooit een energieneutrale oplossing zult realiseren. "Maar het groene imago speelt een rol in steeds meer bedrijven en ook daarvoor willen ze investeren. Zo’n regelaar hoeft echter nauwelijks duurder te zijn."  

Zuinigere motoren

Frequentieregelaars lijken soms de enige oplossing om energie in aandrijvingen te besparen. Er wordt echter op veel meer fronten gewerkt aan het reduceren van het energieverbruik – en daarmee ook de kosten. Bastiaan Streefkerk: "Motoren zelf worden eveneens zuiniger. Bijvoorbeeld de nieuwe motoren met een permanente magneet rotor." Hij wijst op de nieuwe Europese norm die in aantocht is en die strikte eisen aan het energieverbruik van elektromotoren gaat stellen. "Binnenkort zullen bepaalde type motoren niet meer verkocht mogen worden omdat ze niet aan de energie-eisen voldoen."

Servo-aandrijving

Henk van Roon wijst op de servo-aandrijving, die sterk in opmars is. Niet omwille van het aspect energiebesparing, vooral omdat je daarmee aandrijvingen sneller, nauwkeuriger en toegankelijker maakt. "Vijf jaar geleden zag je alleen vraag naar PLC’s en HMI, nu zien we naast een sterk stijgende vraag naar frequentieregelaars ook de vraag naar servo-aandrijvingen toenemen. Ze zijn betaalbaar geworden." Het zijn vooral de hogere versnellingen die je met zo’n servo-aandrijving kunt realiseren, die voor veel toepassingen de doorslag geven. "Afhankelijk van de applicatie kan het veel tijdbesparing opleveren", zegt Henk van Roon. Hij geeft het voorbeeld van een productielijn voor deuren van keukenkastjes, waarin de uitsparingen voor de scharnieren gefreesd moeten worden. "Met een servo-aandrijving kun je een vliegend mes realiseren: de frees beweegt met de lopende band mee en freest ondertussen, zonder de band stop te zetten. Dat kan alleen met servo. Door de hogere nauwkeurigheid en snelheid, bespaart de klant kosten in zijn productieproces." De snelheidwinst is zo hoog, dat de engineers van it’sme de aandrijvingen soms bewust afremmen, omdat de mechanische componenten van de productielijn de belasting niet aan kunnen. "Je moet nadrukkelijk ook naar de mechanische componenten kijken."

Integratie

Van Roon ziet dat bij productielijnen complete units waarin tot nog toe pneumatische of elektrische aandrijfsystemen werden gebruikt, vervangen worden door servogestuurde. "De ontwikkeling van het CPX-platform laten toe deze servo-aandrijvingen te combineren met bijvoorbeeld pneumatische, doordat je remote I/O eilanden hebt waarin alles gecombineerd kan worden. Hier zie je een duidelijke trend naar integratie." Deze integratietrend is eveneens zichtbaar op het vlak van software. De tijd waarin elke component zijn eigen database gebruikte, is voorbij. De PLC-besturing, frequentieregelaars, servo en HMI halen hun data uit een centrale database, met als resultaat dat je de aandrijving sneller en gemakkelijker kunt programmeren. Tijdbesparing en efficiencyverhoging, naast een beter bedieningsgemak.

Bedieningsgemak in besturing

Dat laatste is een derde trend in aandrijf- en besturingstechnologie. E.D.&A., de Belgische bouwer van custom-made besturingen voor machines en apparaten, past steeds vaker capacitieve beeldschermen toe. De smartphone beeldschermen doen hun intrede op de werkvloer van de industrie. "Bedieningsgemak en hygiëne zijn de belangrijkste drijfveren", zegt Gert D’Handschotter, managing director bij E.D.&A.. Vooral in de voedingsmiddelenindustrie zet deze trend sterk door. Een capacitief beeldscherm ingebouwd achter een glasplaat is robuust, ongevoelig voor vuil en laat zich eenvoudig reinigen. "Consumententoepassingen hebben de industrie warm gemaakt. Deze begint nu ook naar dit soort toepassingen te zoeken", meent D’Handschotter. De eindklant, de bediener van de machine, is immers de consument die na werktijd op zijn smartphone of tablet dagelijks gebruik maakt van het aanraakscherm. "Qua betrouwbaarheid is het zelfs beter dan membraam toetsenborden." Duurzaam dus, zoals het beursthema.

Draadloze communicatie

Bij E.D.&A. ziet men nog een vierde trend. Draadloze communicatie over korte afstanden. De betrouwbaarheid van deze communicatiesystemen is tegenwoordig dusdanig hoog, dat ze in veel omgevingen toegepast kunnen worden. "Ook dit levert een kostenbesparing op, doordat je minder bekabeling nodig hebt, in de fabriek of in de machine." D’Handschotter en zijn team zetten deze systemen breed in, in tal van industrietakken. Ze zijn gebaseerd op de ZigBee-technologie, een techniek die zich onderscheidt door een laag energieverbruik en door gebruik te maken van radiofrequenties. ZigBee is betrouwbaarder dan bluetooth en daardoor heel geschikt voor in meettoepassingen. "Bijvoorbeeld in sensoren die de temperatuur meten en draadloos naar de besturing zenden", geeft Gert D’Handschotter een voorbeeld. Door het lage energieverbruik hebben de batterijen in deze sensoren een extreem lange levensduur. En doordat er veel kleine pakketjes data worden verstuurd, is het systeem minder gevoelig voor verstoringen. Toch verwacht Gert D’Handschotter nu niet dat de draadloze communicatie grootschalig gaat doorbreken in de industrie. "Ik merk dat er drempelvrees is. De doorbraak verloopt minder snel. "