Polski rynek napędów i serwonapędów
-- piątek, 11 listopad 2011 12:59
Ankietowani dostawcy odnotowują wzrost sprzdaży napędów elektrycznych. Największym zainteresowaniem wśród użytkowników cieszą się silniki asynchroniczne. Zarówno dostawcy, jak i użytkownicy twierdzą, że najpopularniejsze są napędy o mocach od 1 kW do 5 kW oraz od 5 kW do 10 kW. Napędy te są coraz bardziej kompaktowe i coraz lepiej konfigurowalne, zarówno od strony hardware'owej, jak i software'owej.
Ankieta przeprowadzona przez Control Engineering Polska pomiędzy dostawcami na rynek polski silników i serwonapędów pokazała, że największym zainteresowaniem klientów cieszą się silniki asynchroniczne. Wpływ na taką sytuację mają następujące czynniki: cena, duża dostępność, bezobsługowa praca, dobre parametry techniczne, łatwość sterowania ze zmienną prędkością, prosta w utrzymaniu konstrukcja urządzenia, a także popularność tego typu silników. Silniki asynchroniczne są najczęściej stosowane w aplikacjach napędowych przez użytkowników. Według odpowiedzi użytkowników są to podstawowe silniki napędowe o niskiej cenie i prostej konstrukcji.
Kolejnym popularnym typem silników są silniki synchroniczne, które charakteryzują się dokładnością pozycjonowania, wydajnością, oszczędnością energii oraz małymi gabarytami. Z odpowiedzi dostawców wynika, że bardzo chętnie nabywanymi przez klientów silnikami są silniki bezszczotkowe. Zakup ten uwarunkowany jest dłuższą żywotnością, zintegrowanym sterowaniem, dużą dokładnością, możliwością przeciążania oraz wbudowanym w silnik enkoderem. W aplikacjach stosowane są również silniki krokowe, które charakteryzują się względnie niską ceną oraz umożliwiają pozycjonowanie w pętli otwartej. Ofertę silników uzupełniają także szybkie i precyzyjne silniki liniowe (wykres 1).
Moce napędów elektrycznych
Z zebranych informacji pośród dostawców i użytkowników wynika, że najpopularniejszymi ze względu na moc napędami są urządzenia o mocach od 1 kW do 5 kW (65% dostawców i 8% użytkowników) oraz od 5 kW do 10 kW (47% dostawców i 76% użytkowników). Jednogłośnie respondenci uznali, że następnymi cieszącymi się popularnością napędami są te o mocach: od 500 W do 1 kW, od 10 kW do 100 kW oraz od 100 W do 500 W. Najrzadziej w zakładach zainstalowane są napędy powyżej 1 MW, natomiast najmniejszym popytem cieszą się napędy o mocy od 20 W do 100 W (wykres 2).
Regulacja prędkości
Ponad jedna trzecia użytkowników twierdzi, że ponad połowa zainstalowanych u nich w zakładach napędów ma regulowaną prędkość obrotową. Tymczasem, według 28% respondentów, 2140% tego typu urządzeń zostało wyposażonych w falowniki (tabela 1).
Regulacja prędkości obrotowej jest stosowana w napędach, ponieważ wymagają tego aplikacje, w których są one wykorzystywane (np. ze względu na zmienne warunki pracy). Regulacja umożliwia łagodny rozruch i regulację prędkości. Dzięki niej oszczędza się zużycie energii.
Do sterowania prędkością silników synchronicznych wykorzystywane są najczęściej falowniki innych producentów niż silników. Dedykowanego falownika tego samego producenta zakupionego w zestawie z silnikiem, używa 31% ankietowanych. Do innych sposobów sterowania prędkością zalicza się rezystor wodny – silnik pierścieniowy, a także wzbudnicę statyczną do stabilizacji obrotów. W przypadku jednej czwartej dostawców falowniki stanowią 81100% sprzedaży. U największego odsetka ankietowanych urządzenia te dochodzą maksymalnie do 20% sprzedaży (wykres 3).
Wszyscy sondowani użytkownicy używają napędów z przekładniami. Rozwiązanie takie stosowane jest przy linii, gdzie nie ma falowników, aby dopasować prędkość do wymagań konkretnej aplikacji. Dzięki niemu możliwa jest wstępna redukcja prędkości obrotowej oraz zwiększenie momentu obrotowego.
Soft start
74% ankietowanych użytkowników wykorzystuje w swojej pracy napędy z soft startami, a 26% z nich stosuje falowniki. Soft start jest półprzewodnikowym kontrolerem silników asynchronicznych klatkowych i pierścieniowych. Umożliwia łagodny rozruch (ograniczenie prądu rozruchu lub spowolnienie startu) silników większej mocy i pracujących z nominalną prędkością. Silniki takie (zwłaszcza klatkowe) w pierwszych sekundach po uruchomieniu pobierają z sieci bardzo duży prąd (nawet od 7 do 10 wielokrotności prądu znamionowego), co grozi przeciążeniem sieci, wybiciem bezpieczników itp.
Oprogramowanie konfigurujące napędy
Poprosiliśmy dostawców, aby określili, jak klienci oceniają ich oprogramowanie konfigurujące napędy. Wszyscy respondenci stwierdzili, że oferowane przez nich oprogramowanie jest odbierane przez użytkowników bardzo dobrze ze względu na prostą i jasną obsługę oraz możliwość łatwego odnalezienia potrzebnych parametrów. Również wersje darmowe mają pozytywną opinię.
Jak twierdzi Tadeusz Minksztym, kierownik wsparcia technicznego i marketingu w firmie Danfoss Poland, w autonomicznych układach programowanie zwykle odbywa się z panelu z funkcją zapamiętania nastaw i kopiowania. Bardzo ważna jest prostota i intuicyjność obsługi. Tylko tam, gdzie jest większa liczbę napędów oprogramowanie konfiguracyjne na PC jest ważne – także w pracach serwisowych.
– Oprogramowanie do serwonapędów naszej firmy, zdaniem naszych klientów, jest intuicyjne i proste w obsłudze – mówi Krzysztof Gołąb, kierownik działu automatyki i napędów, Multiprojekt. – Do wszystkich napędów, a także sterowników ruchu wykorzystywane jest jedno oprogramowanie (klient nie musi uczyć się kilku różnych programów). W zależności od urządzenia podłączonego do komputera w oprogramowaniu automatycznie „chowają” się funkcje, których na danym napędzie nie można użyć, co nie powoduje zamieszania podczas konfiguracji. Dodatkowo nasza firma ma bardzo rozbudowaną pomoc dotyczącą oprogramowania wraz z przykładami. Udostępniamy również tzw. Application Note, gdzie opisywane są przykłady aplikacji i konfiguracji sprzętu tej firmy w konkretnym zastosowaniu.
Niektóre firmy proponują swoim klientom cykl szkoleń z zakresu parametryzacji i doboru napędów.
Serwonapędy
Rosnące zapotrzebowanie na serwonapędy oraz wymagania aplikacji (wysoka dynamika pracy, dokładność regulacji pozycji, prędkości i momentu) są jednymi z czynników, jakie miały wpływ na to, że 76% ankietowanych dostawców wprowadziło do swojej oferty serwonapędy.
Z zebranych od użytkowników informacji wynika, że ponad połowa z nich stosuje w swojej pracy serwonapędy, z uwagi na pożądaną wysoką jakość regulacji, w precyzyjnych procesach lub tylko w technologicznie uzasadnionych przypadkach. Pozostali respondenci nie mają takiej potrzeby.
Poziom sprzedaży serwonapędów i odsetek, jaki stanowią wśród wszystkich stosowanych w zakładzie napędów, przedstawiono w tabeli 2.
Aplikacje
Dostarczane przez dystrybutorów silniki i/lub układy napędowe najczęściej znajdują zastosowanie w wentylacji i taśmociągach (71%). Kolejnymi możliwymi aplikacjami są: przeniesienie napędu (65%) oraz transport (wózki, transportery) (47%). Oferowane napędy mogą pracować także w windach, podnośnikach (35%), odpylaniu (29%), walcowaniu (18%). Inne możliwe zastosowania to: układy pompowe, maszyny przemysłowe, manipulatory, roboty, urządzenia montażowe, maszyny CNC, podajniki, dmuchawy, mieszadła, prasy, młyny, wirówki.
Użytkownicy najczęściej używają napędów w przenoszeniu napędów (76%), wentylacji (69%), taśmociągach (62%). Najrzadziej urządzenia te pracują przy odpylaniu (28%) i walcowaniu (7%). Inne zastosowania napędów, oprócz tych wymienionych przez dostawców, to również: kruszarki, krajarki, przesiewacze, maszyny papiernicze.
Parametry napędów elektrycznych
Użytkownicy i dostawcy napędów elektrycznych określili, jakie parametry techniczne lub funkcjonalne są najważniejsze przy wyborze tego typu urządzeń. Dla sondowanych użytkowników istotnym czynnikiem jest niezawodność i trwałość napędów. Jest to drugi czynnik, jaki wymienili dostawcy. Kolejnymi znaczącymi parametrami są koszty eksploatacji oraz cena zakupu. Wsparcie techniczne ze strony dostawcy/producenta znalazło się na czwartym miejscu według użytkowników, natomiast u dostawców – na pierwszym. Za kolejne istotne parametry uznano prostotę obsługi napędów oraz możliwość regulacji prędkości obrotowej w dużym zakresie.
Przy zakupie, na wybór napędu elektrycznego wpływają również jakość oprogramowania do konfiguracji lub sterowania sprzętem, sprawność energetyczna napędu oraz oddziaływanie na sieć zasilania (kwestia jakości energii elektrycznej). Znaczenie mają także: stabilność prędkości obrotowej, szybkość oraz charakter reakcji napędu na zmianę momentu obciążenia. Rzadko zwracana jest uwaga na: możliwość i łatwość łączenia silników w zespoły napędowe (synchronizacja itp.), dostęp do zaawansowanych funkcji zatrzymania napędu oraz na możliwość autokalibracji parametrów.
Dokładniejsze zestawienie odpowiedzi użytkowników i dostawców, dotyczących parametrów technicznych lub funkcjonalnych najbardziej istotnych przy wyborze napędów elektrycznych, przedstawiono na wykresie 4.
Tendencje rynkowe
88% dostawców na podstawie własnych doświadczeń rynkowych ocenia, że sprzedaż napędów elektrycznych w Polsce jest wzrostowa. Jest to związane między innymi z dużą dynamiką wzrostu zapotrzebowania na serwonapędy. Również wpływ na taką sytuację ma zwiększone zainteresowanie nowymi technologiami oraz dopasowanie do nowych norm oraz dyrektyw. Polski rynek automatyki wciąż ma perspektywy rozwoju ze względu na wiele dziedzin przemysłu, które w ostatnim czasie zaczynają się gwałtownie automatyzować. Widoczne są stałe modernizacje w przemyśle ciężkim, w układach napędowych mniejszych mocy, a także szukanie oszczędności, które można uzyskać m.in. przez regulacje prędkości obrotowej silników.
– Cały czas obserwujemy wzrost sprzedaży serwonapędów – mówi Krzysztof Gołąb z firmy Multiprojekt. – Jest to spowodowane tym, że nowe maszyny w celu uzyskania precyzji wykonywane są w oparciu o serwa. Modernizacje już istniejących maszyn wykonuje się przy użyciu serwonapędów. Oczywiście chodzi o aplikacje, gdzie dokładność pozycji, stały moment i informacja o sprzężeniu zwrotnym są istotne dla użytkownika.
Tendencja wzrostowa szacowana jest na poziomie 1030%. Według pozostałych dostawców tendencja rozwoju rynku jest na stałym poziomie.
W 2012 roku trzy czwarte użytkowników nie zamierza wymienić napędów elektrycznych. Jak twierdzą, energooszczędne silniki mają mniejszą odporność na przeciążenia i niską jakość energii elektrycznej. Powodem takich decyzji jest również brak środków finansowych na kosztowną modernizację. Pozostałych 25% respondentów chce zastąpić stare napędy nowymi, ponieważ odnawiają park maszynowy lub chcą pozbyć się tych urządzeń, które nie nadają się do dalszej pracy w zakładzie.
Sprzedaż napędów elektrycznych
35% dostawców na czas przeprowadzania ankiet (październik 2011 roku) odnotowało wzrost sprzedaży napędów elektrycznych do 20% w porównaniu do roku ubiegłego. 12% z nich zaobserwowało wzrost przychodów o 81100%, natomiast prawie jedna czwarta nie ma jeszcze danych na ten temat. Najmniej, bo tylko 6% sondowanych zwiększyło swój przychód o 4160%. Pozostali podwyższyli swoje przychody z tytułu sprzedaży napędów elektrycznych o 2140%.
W związku z nowymi inwestycjami w zakładach – budową nowych i modernizacją starych maszyn, usprawnieniem procesów lub rozbudową fabryk – 78% użytkowników zakupiło w 2011 roku nowe układy napędowe. 22% ankietowanych nie miało takiej potrzeby. Z zebranych informacji wynika także, że u 85% respondentów, w porównaniu do 2010 roku, nie nastąpi zwiększenie poziomu zakupów napędów. 11% z nich zamierza kupić nawet o połowę mniej urządzeń niż rok temu, jedynie 4% planuje zwiększyć poziom zakupów.
Pomimo zagrożenia drugą falą kryzysu, wszyscy dostawcy jednogłośnie stwierdzili, że w 2012 roku spodziewają się wzrostu sprzedaży napędów. Tendencje rynkowe wskazują na wzrost zainteresowania nową technologią w zakresie stosowania napędów. Wpływ na to ma mieć postępująca automatyzacja i robotyzacja procesów. Zwiększony zostaje nacisk na elastyczność oraz wydajność maszyn i urządzeń. Również widoczne jest zielone światło na inwestycje w przemyśle, które do tej pory były wstrzymywane.
– Niezmiennie realizowane będą inwestycje i modernizacje w elektrowniach i elektrociepłowniach, mające na celu redukcję zanieczyszczeń do atmosfery, które wymusza na Polsce niejako traktat z Kioto – wyjaśnia Bartłomiej Orzechowski, specjalista ds. technicznego wsparcia sprzedaży z firmy ABB – Całkiem dobrze wygląda również sytuacja w górnictwie, w cementowniach i przemyśle metalowym. Prawdopodobnie w 2012 roku utrzymane zostanie dość wysokie tempo inwestycji w branży wodnej i wodno-ściekowej, w której cały czas będzie można uzyskać dotacje z UE. Jedynym czynnikiem, który może zatrzymać tendencje wzrostową, jest kryzys ekonomiczny na skalę światową.
Współpraca z dostawcami
48% ankietowanych użytkowników ocenia poziom wsparcia technicznego ze strony dostawców silników elektrycznych, układów napędowych i serwonapędów, jako średni, a 4% – jako niestety bardzo słaby. Zarzucają dostawcom interesowanie się klientami tylko do chwili sprzedania produktu. Pada również opinia, że w większości handlowcy nie mają doświadczenia w przemyśle lub utrzymaniu ruchu. 45% ankietowanych twierdzi natomiast, że wsparcie techniczne jest „dobre”. Z reguły szybko otrzymują rozwiązania na przedstawione projekty, a dostęp do instrukcji i wsparcia technicznego jest poprawny.
Od dostawców silników elektrycznych wymagane jest wsparcie techniczne w przypadku problemów, profesjonalny serwis. Niezwykle ważna jest prawidłowa diagnostyka, szybka dostawa zamówionych urządzeń oraz informacja o nowych technologiach. Również pomocne byłyby krótkie szkolenia z możliwości danego typu napędu oraz jego przeciwwskazań, a także możliwość jego wcześniejszego przetestowania. W przypadku oferowanych produktów, dla użytkowników liczy się ich niezawodność i energooszczędność. Bardzo istotną kwestię stanowi cena adekwatna do jakości. Silniki powinny być łatwo programowalne, coraz lepiej zintegrowane z PLC, a także powinny obsługiwać nowoczesne sieci.
Z informacji zebranych od 41% dostawców wynika, że klienci bardzo często proszą o pomoc przy doborze napędów. Ponad połowa dostawców często pomaga przy uruchamianiu napędów, a 82% z nich proszonych jest o konsultacje w trakcie eksploatacji urządzeń (tabela 3).
Trendy na rynku napędów
Napędy stają się coraz bardziej kompaktowe i w jeszcze większym stopniu są konfigurowalne, zarówno od strony hardware'owej, jak i od strony software'owej. Sprzężone są z systemami rozpoznawania i wizyjnej kontroli jakości. Do napędów wprowadzane są rozwiązania, takie jak: zintegrowane bezpieczeństwo, wspomaganie specjalistycznych aplikacji, integracja systemowa (np. z PLC) czy algorytmy oszczędzania energii.
Bartłomiej Kiełczewski, dyrektor techniczny z InduProgress, dodaje – Nowe napędy zawierają zabudowane sterowniki PLC, złącza sieci przemysłowej CANOpen, jako standard. W przypadku serwonapędów jest możliwość pracy w układzie z enkoderem zewnętrznym, pracy w układach „suwnic” oraz pracy w aplikacjach typu nóż obrotowy, piła latająca. Nie ma potrzeby stosowania dodatkowych urządzeń i kart, aby móc zrealizować powyższe układy.
– Do napędów wprowadzone zostało m.in. sterowanie po sieci Ethernet przy pomocy protokołu Ethernet Powerlink – uzupełnia Krzysztof Gołąb z Multiprojekt. – Również powstały napędy, które mogą podczas hamowania silnika oddawać energię do innych napędów podłączonych do tej samej szyny zasilającej. W związku z tym inne napędy nie pobierają zasilania z sieci, lecz korzystają z napięcia generowanego przez hamujący silnik.
Według Bogusława Krasuskiego, marketing managera z Omron Electronics, napędy zmierzają w kierunku prostych rozwiązań (wentylacja, pompy – obniżka cen i coraz prostsza obsługa dzięki automatycznemu doborowi parametrów). W napędach zaawansowanych nastąpi zwiększenie możliwości komunikacyjnych z innymi urządzeniami i coraz łatwiejsza integracja w złożone, wieloosiowe systemy napędowe. Możliwy będzie szybszy czas odpowiedzi, integracja dodatkowych funkcji (np. redukcja drgań, funkcje safety, stabilizacja niskich prędkości, zintegrowane zaawansowane regulatory PID, funkcje logiczne, jak w prostych PLC itp.).
Użytkownicy końcowi oczekują zmniejszenia kosztów eksploatacji maszyn w jeszcze większym stopniu. Tendencja rozwoju technologii napędów będzie zmierzała właśnie w tym kierunku. Podnoszona jest efektywność energetyczna urządzeń.
W najbliższych latach można również spodziewać się rozwoju prostowników aktywnych i wprowadzenia ich w napędach o średnich i małych mocach. Jeszcze bardziej zostanie uproszczona obsługa napędów. Pojawią się rozwiązania eliminujące zbędne okablowanie w szafach sterujących, np. poprzez, stosowanie jednej wspólnej szyny danych dla wszystkich urządzeń.
CE
zobacz wszystkie
