ケーススタディ

AT Equipment社は、大規模な統合永久磁石モータ制御および安全ソリューションを開発

ACドライブのプレミア統合、SISTEMAに優しい安全製品、非常に効果的な技術サポートによって対処される「唯一」のアプリケーション

課題

AT Equipment and Services社は、デュアルチャンバー細断ユニットに配備された2つの大型永久磁石(PM)モータ用の精密制御ソリューションの開発に取り組みました。

ソリューション

結果

ギアボックスを使用しない永久磁石モータの正確な速度制御
プレミア統合により、ドライブを迅速かつ簡単に設計、配備、および設置可能
全コンポーネント用のSISTEMAライブラリにより、安全の計算とシステム設計が簡単にできるようになった。
さまざまなエンジニアリングチームにわたる効果的なチームワーク

背景

通常はヘビーデューティと高精密は連動しませんが、ときには最も容赦ない産業プロセスでさえ、高度なオートメーションソリューションの使用を要求するレベルの精度を必要とする場合があります。

最近のプロジェクトでは、オートストリアの専門オートメーション企業であるAT Equipment and Services社は、そのお客様であるA TEC Group社に2つの大型永久磁石(PM)モータ用の精密制御ソリューションの開発を依頼されました。A TEC Group社はセメント工場の最適化と効率改善にフォーカスしているオーストリアのエンジニアリングおよびテクノロジ企業です。

処理プラントのリサイクル廃棄物から代替燃料を生成するために使用されるデュアルチャンバー裁断ユニットに配備される永久磁石(PM)モータは、サイズが大きいため、このタイプのアプリケーションでは一般的な製品ではありませんでした。しかし、これらのモータは、特にギアボックスが不可欠ではない場合、従来の誘導モータに比べてより正確な速度制御を提供します。

オーストリア北部に拠点を置くAT Equipment and Services社は、30年以上にわたって産業用制御ソリューションを開発しています。このプロジェクトではあるサプライヤを選択しましたが、Integrated Architecture^® (統合アーキテクチャ)オートメーションおよび安全ソリューションと、エンジニアリング･ソリューション･ソフトウェアであるStudio 5000^®でドライブソリューションを簡単に統合できるために、最終的にロックウェル･オートメーションに依頼してきました。

課題

このアプリケーションの主な課題は、ギアボックスを使用せずにこのような大型永久磁石モータから正確な速度制御を実現することでした。これには、多数のフィードバックループと綿密なコミッションルーチンの展開が含まれていました。

シュレッダアプリケーションでは、チャンバー内で回転チェーンを使用して、廃棄物/リサイクルされた材料を粉砕して粉々にするだけでなく、表面積を増やして表面を刻み、粗くします。この表面積の増加は、乾燥に役立つだけでなく、出力する材料が最終的に燃焼して熱を発生する際の燃焼も改善します。

AT Equipment and Services社のCEOであるヘルヴィッヒ･ライシェル氏が次のように課題を説明します。「同様なシュレッダは回転ナイフを使用して廃棄物を切断しますが、表面積を変更しないため、この場合はチェーンを使用します。しかし、チェーンベースのシステムは、摩擦による独自の問題を内蔵しています。摩擦による熱の増加は、実際に材料を溶かして一緒に凝集させます。このため、特にここではギアボックスがない場合、細断プロセスを可能な限り効果的にするだけでなく、絶え間ない摩耗によって過度の熱が発生するのを防ぐために、正確な速度制御が必要となります。チェーンの動作が遅すぎる場合、クランプとフックの問題もあることが確認できます。」

AT EC Groupのプロセス部門の代替燃料部のハンネス･ウッティンガー氏はプロセスを次のように説明します。「動作中、プロセスは、機械的に分別されたプラスチック、紙、有機材料で構成される処理済みの家庭廃棄物または産業廃棄物から始まります。選別後、クレーンまたはローダーは、通常200～300mmのサイズの材料を投入コンベアに搭載します。次に、この材料はミルに送られます。ミルは2つの独立した粉砕室を備えており、そこで粉砕と研磨が行なわれます。粉砕後、材料は貯蔵され、最終的に計量システムに運ばれた後、キルンに供給されます。このアプリケーションでは、石炭または石油を使用するかわりに、当社のコアビジネスの1つであるセメント工場の熱源の代替燃料として使用されますが、蒸気を生成する発電所でも使用できます。リサイクルされた材料を使用することにより、このプロセスは環境に優しくなり、石炭や石油に比べてCO2とNOxの排出量が少なくなります。」

ソリューション

新しい制御命令と安全命令の中心にあるのは、Allen-Bradley^®のCompact GuardLogix^®セーフティコントローラと、Allen-BradleyのPOINT I/O™モジュールとAllen-Bradley PanelView™ Plus 7 HMIの組み合わせです。

主なパワー制御装置は、2台の永久磁石モータを駆動するために使用される2台のフレーム8 (650 A) Allen-BradleyのPowerFlex^® 755 ACドライブです。これらに続くのは、スクリューとコンベアを制御するために使用されるPowerFlex 527 ACドライブです。どちらのドライブセットもロックウェル･オートメーションのプレミア統合アプローチを活用して、コントローラのプログラミング、デバイス構成、およびマシン動作と保守作業を単一のソフトウェア環境に統合できます。これによってシステムを簡略化でき、設計と構成時間を短縮できます。また、エンドユーザが重要なマシンデータにアクセスできるようになり、より適切な意思決定を下し、ダウンタイムの問題を先取りできます。

ライシェル氏が次のように説明しています。「私たちはプロジェクトの最初から、安全とリスクの分析を含めていました。ロックウェル･オートメーションは、オートメーションと制御の観点から非常に有能なソリューションを提供していますが、統合された安全ソリューションにより、際立っています。他のオートメーション企業はパッケージの一部として安全を提供していますが、Rockwell Automation®のコンポーネントはすべて特に効果的に連携して動作します。

さらに次のように付け加えます。「また、SISTEMAに基づいて安全レポートを作成することもできました。これは、機械安全製品のデータはSISTEMA計算ツールで使用するライブラリファイルの形式で利用できるため、ロックウェル･オートメーションのコンポーネントでは特に簡単に実現できます。」

SISTEMAは、機械の制御システムの安全関連部分から(EN) ISO 13849-1までの達成された安全遂行レベル(PL)の計算を自動化します。ロックウェル･オートメーションのライブラリデータを展開することにより、機械およびシステムの設計者は、安全の評価における(EN) ISO 13849-1への包括的な時間節約サポートを活用できます。

ドライブ内に統合安全を備えたPowerFlex ACドライブ(両モデルともSafety over EtherNet/IP™で利用可能)に加えて、各チャンバーにはGuardmaster® 442G多機能アクセスボックスを組み込んだアクセスポイントがあります。この統合安全ガードソリューションは、防護ドアに高い保持力、防護ドアの不整合に対する大きな許容度、および緊急時に防護エリアを出る手段が必要な全身用途に最適です。オペレータ制御およびその他のオプションの選択により、さまざまなアプリケーションに柔軟に対応できます。

結果

AT Equipment and Servicesとそのお客様であるA TEC社は、ロックウェル･オートメーションのソリューションを採用することで複数のメリットを享受することができました。その際に統合の容易さは重要な側面です。統合安全ハードウェアは、高性能のモータ制御ソリューションを獲得するだけでなく、SISTEMAのサポートにより安全の統合と計算を大幅に簡素化しました。ドライブのエンジニアリング環境へのプレミア統合により、設計、開発、設置の時間も合理化されます。

ライシェル氏が次のように述べています。「オーストリアのロックウェル･オートメーションのチームには、適切なコンポーネントを適切に配置するという提案を進めるのに多大なご支援をいただきました。そのため、プロジェクトの詳細なエンジニアリング要素から始めることができました。永久磁石モータは課題であり、このサイズでは一般的ではありません。正確な回転速度が必要でしたが、これはドライブとエンコーダフィードバックを使用して達成されました。試運転は難題でしたが、ロックウェル･オートメーションの技術チームから多大な支援を受けました。」

ウッティンガー氏は次のように結論付けます。「シュレッダはギアボックスがないため。非常に印象的なロックウェル･オートメーションのドライブによって提供される正確な速度制御のおかげで、設計パラメータ内で機能しています。エンジニアリングチームも非常にうまく連携しました。考慮すべき複数のパラメータがあり、ドライブとモータを連結して正しい設定値を達成することが重要でした。時間はかかりましたが、このベンチャーでの最終的な成功は、優れたチームワークと効果的な技術的相互作用と相まって、実績のあるコントローラ製品の範囲内に収まりました。私たちはロックウェル･オートメーションと共に素晴らしい経験を積んでおり、確実に好意的に将来のプロジェクトを計画していけることでしょう。」

Allen-Bradley, GuardLogix, Guardmaster, Integrated Architecture, PowerFlex, PanelView, POINT I/O, Rockwell Automation, およびStudio 5000は、Rockwell Automation, Inc.の商標です。
EtherNet/IPは、ODVA, Inc.の商標です。
Rockwell Automationに属していない商標は、それぞれの企業が所有しています。

公開 2017/12/09

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