Energiebesparende componenten drijven industriële efficiëntie

Terwijl IIoT en Industry 4.0 traditioneel gefocust zijn op sensoren, schakelaars, data-analytics en connectiviteit, wordt de volgende golf van digitale fabricage aangedreven door energie-efficiëntie.

Industriële installaties zijn onder de grootste elektriciteitsgebruikers, en betrouwbare stroom is de basis van elk geavanceerd proces. Volgens de International Energy Agency verbruikte de sector 41,6% van de wereldwijde elektriciteit in 2016.

Effectief stroombeheer houdt industriële robots draaiende met minimale downtime - waar elke milliseconde telt. Naast betrouwbaarheid kunnen efficiëntieverbeteringen significante resource-besparingen ontgrendelen.

Meerdere strategieën kunnen de energieprestaties boosten, waaronder:

• Productie plannen om af te stemmen op hernieuwbare-energiepieken.
• Robot-snelheden optimaliseren in plaats van programma's simpel te versnellen, potentiële besparingen tot 30%.
• 3D-printen gebruiken om materiaalverspilling te verminderen.
• Preventief onderhoud adopteren om energie uitgegeven aan reparaties te verminderen.
• Slimme meters en remote-controllers retro-fitten waar haalbaar.
• Een volledig geautomatiseerde, "lights-out" omgeving implementeren die energiegebruik op de vloer en in faciliteitssystemen verlaagt.
• Laag-vermogen componenten doorheen kiezen.

Het is de combinatie van deze maatregelen - niet een enkele tactiek - die echte resultaten levert.

Energiebesparende Componenten

Verscheidene nieuwe producten bieden nu substantiële vermogensreducties. Hoogtepunten omvatten:

Infineon Technologies – EasyPACK 2B Hybrid SiC Power Module

Infineon's EasyPACK 2B, deel van de 1200-V familie, mengt silicon-carbide (SiC) met IGBT-technologie om meer dan 99% systeemefficiëntie te bereiken. Met een schakelfrequentie tot 48 kHz levert het hogere vermogensdichtheid en een kleinere heatsink-footprint dankzij lagere SiC-verliezen.

De hybride EasyPACK 2B-module biedt hogere vermogensdichtheid en 48 kHz schakeling. (Afbeelding: Infineon Technologies AG)

STMicroelectronics – STM32WBx5 & STM32G4 Microcontrollers

STM32WBx5 combineert dual-core verwerking met Bluetooth 5, OpenThread en ZigBee 3.0 connectiviteit. De 13-nA shutdown-modus, adaptive voltage scaling en real-time ART-accelerator leveren ultra-laag vermogen voor sensoren, wearables, drones en IoT-apparaten.

STM32G4 voegt twee hardware-wiskundige accelerators toe die CORDIC-gebaseerde berekeningen versnellen, wat motorbesturing en signaalfiltering verbetert terwijl energiegebruik in slimme fabriek- en energiemanagement-toepassingen wordt verminderd.

STMicro's STM32WBx5 MCUs leveren ultra-laag-vermogen prestaties geïntegreerde connectiviteit. (Afbeelding: STMicroelectronics)

STM32G4-accelerators verbeteren prestaties en energie-efficiëntie. (Afbeelding: STMicroelectronics)

Microchip Technology – Smart Embedded Vision & PolarFire FPGA's

Microchip's Smart Embedded Vision-initiatief levert FPGA-gerichte IP en tools voor laag-vermogen, kleine-vormfactor machine-vision-ontwerpen. De PolarFire-familie biedt 30%-50% lager vermogen dan SRAM-gebaseerde FPGA's en 5x-10x lager statisch verbruik, ideaal voor edge-compute en thermisch-beperkte omgevingen.

Microchip's Smart Embedded Vision biedt laag-vermogen machine-vision IP. (Afbeelding: Microchip Technology Inc.)

Renesas Electronics – RX72M Microcontroller

De RX72M-familie brengt een geïntegreerde EtherCAT-slave-controller, 1 MB SRAM en 4 MB flash - wat het de eerste RX-microcontroller maakt met dergelijke capaciteit. Ontworpen voor compacte industriële robots, PLC's, remote I/O en gateways, vermindert het bordoppervlak met ongeveer 50% vergeleken met eerdere modellen.

De RX72M-apparaten verminderen printplaatoppervlak met ongeveer 50%. (Afbeelding: Renesas Electronics Corp.)

Eta Compute – TENSAI Machine-Learning SoC

TENSAI levert afbeeldingsclassificatie, keyword-spotting en wake-up-detectie in ultra-laag-vermogen-modus. De delay-insensitive-logica stelt operatie toe bij de laagste voedingsspanning, en een enkele afbeeldingsclassificatie verbruikt slechts 0,4 mJ - 30x minder dan concurrerende oplossingen.

Samenvatting

Industriële automatisering zal groeien naarmate IoT legacy-systemen vervangt. Geavanceerde robotica, AI, cloud-analytics en sensornetwerken - aangedreven door trilling-ogeoogste of licht-ogeoogste voedingen - zullen productie herschikken. Hoewel initiële kapitaaluitgaven voor Industry 4.0 hoog zijn, zullen de energie-efficiënte systemen die oudere componenten vervangen, lange-termijn kostenbesparingen leveren.

>> Dit artikel werd oorspronkelijk gepubliceerd op onze zuster-site, Electronic Products: "Achieving energy efficiency on the factory floor."