适当调整运动控制系统的大小可以提高能源效率

制造商一直在寻求提高能源效率，这有效地提高了他们的底线。在这方面取得成功的制造商很少单打独斗。他们从机器和设备制造商、原始设备制造商(OEM)合作伙伴那里获得帮助。无论是开发简单的还是复杂的机器，优化的设计对于创造机器至关重要，不仅可以提高效率，而且可以更快地适应市场变化并与上下游操作集成。通过利用机电一体化设计工具和可扩展的、适当规模的自动化，oem可以开发出客户所需的可持续的、节能的系统。

使用机电一体化设计工具

机电一体化是一种多学科的设计方法，依赖于运动设计软件和产品的协同应用。使用这种方法，机械、电气和控制工程师可以通过虚拟原型轻松地分析、模拟、优化和选择运动控制系统。这些数字模拟可以帮助工程师在设计过程的早期发现错误。此外，工程师可以在熟悉的环境中输入设计信息，并了解他们的设计决策如何影响整个系统，从而使他们能够快速评估设计方案并选择最适合的方案。

例如，看看一家车库门制造商最近的情况。一位电气工程师模拟了一个运动应用程序，发现驱动器以90%的速度运行。他不由自主地想:“哇!我用了几乎所有的扭矩。我选的马达尺寸正合适。”然而，机械工程师选择了一个带有滑轮系统的超大变速箱，将旋转动力转换为线性动力。

当工程师们使用分析运动的机电一体化设计软件重新模拟应用程序时，他们不得不问自己，“移动车库门需要多少能量，去掉我们认为需要的所有步骤?”也就是说，他们不需要测量运行一个低效的齿轮箱需要多少能量。软件建议他们使用功率较低的直线推力器电机。由于电机上的千瓦额定值转换为更大的驱动器，减少电机尺寸消除了来自一系列超大和不必要的组件的能量损失。整个应用程序的能耗减少了一半。

机电一体化设计软件允许工程师进行虚拟设计审查，并确定优化解决方案的效率、性能和尺寸的机会，从而帮助oem获得机电一体化设计方法的全部优势。

而在过去，正确大小的系统组件所需的分析是如此耗时，以至于被证明是令人望而却步的，设计和制造更高效，更具成本效益的机器的信息现在唾手可得。此外，通过使oem能够在虚拟环境中发现性能限制，新的设计程序正在改变机器制造的格局。

该项目考虑了设计、开发和交付的性能和总成本，甚至在调试阶段开始之前，就为设计和可持续性问题提供了更快、更具成本效益的解决方案。

评估取舍

机电一体化设计程序可以与3D机械CAD程序一起工作，以评估材料，尺寸，部件安全性和可用运动系统之间的权衡。这有助于原始设备制造商保持机器小而节能。

在过去，机电一体化解决方案的合适尺寸只有在机器建成后才能得到验证。考虑备选方案所需的时间阻碍了优化，因此机器经常被过度构建。虚拟设计功能允许机器制造商在物理构建机构之前在虚拟环境中对机电一体化解决方案进行工程分析。这加快了开发时间，并允许更优化的解决方案。

例如，机电一体化设计软件可以分析一台机器运行一年的能源成本，并确定更节能的产品可以节省多少钱。该软件通过运动曲线计算负载重量——负载必须移动的距离和速度。然后，当用户输入千瓦时(kWh)成本和机器一年的正常运行时间时，它可以计算每轴的能源消耗。

以一台每千瓦时11美分的旋转电机为例，它每年运行50周，每周5天，每天8小时。旋转马达将花费$315每年每轴运行。将旋转电机换成直线电机，每轴每年的成本降低到200美元——对于拥有数百轴的机器来说，这是一笔巨大的节省。

可伸缩的产品

机电一体化设计软件还可以通过适当调整控制设备的尺寸来帮助工程师节省时间和金钱，因为过大或过小的组件会增加不必要的费用。实施可扩展的、适当大小的控制系统可以帮助oem以经济高效的设计方式满足各种最终用户的需求。

可扩展的产品旨在满足各种各样的应用程序需求，同时提供一个可以在所有机器(从复杂到简单)上运行的平台。可扩展性使oem能够在各种机器上使用单一设计环境，从而有助于降低总拥有成本。他们还可以重用代码和HMI面板，并从一个系统到另一个系统设计最佳实践。这节省了从设计、开发、调试到售后维护的时间。

例如，Janda公司(一家专门生产电阻焊机的OEM)通过实施可扩展的控制解决方案实现了几个好处。该公司将设计时间缩短了25%，将调试时间缩短了25%，将安装时间缩短了30%，将公差从八分之一英寸提高到万分之一英寸，将控制面板尺寸缩小了50%，并通过实施可扩展的自动化减少了总体维护时间。

Janda可以通过使用提供更高效率和可持续性的可扩展解决方案来匹配每个最终用户的控制需求。最终，终端用户通过减少浪费、能源和维护成本而受益。最终用户还可以扩大自动化规模，以满足未来增长的需求，而无需重新培训工人或重新编码设备。

可持续设计

综合使用，机电一体化设计工具和可扩展的自动化有助于oem设计和交付当今全球制造业所需的更高效、更可持续的机器。

- Michael Cromheecke是罗克韦尔自动化Kinetix Motion业务的营销经理。编辑马克T.霍斯克，内容经理，CFE媒体，控制工程，mhoske@cfemedia.com．

在线

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关键概念

• 通过调整运动控制系统的大小来提高能源效率。
• 软件工具可以帮助降低总体拥有成本。
• 优化的运动控制设计创造了能够适应市场变化并与上游和下游操作集成的机器设计。

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