Zastosowania sterowaniem silnikami

Gdzie stosuje się silniki?

Silniki są stosowane w wielu zróżnicowanych urządzeniach przemysłowych, w tym w pompach, wentylatorach, przenośnikach, robotach, windach, mieszalnikach, młynkach i wirówkach. To powszechne zastosowanie oznacza, że przemysłowe systemy silnikowe odpowiadają często za około 70% energii elektrycznej zużywanej na potrzeby produkcji w różnych krajach.

Jakie są zastosowania sterowania silnikiem?

Sterowanie silnikiem służy do zmiany prędkości lub momentu obrotowego silników w celu zaspokojenia potrzeb procesu lub maszyny napędzanej przez silnik. Zastosowania sterowania silnikiem mogą obejmować cele zrobotyzowane, urządzenia przeładunkowe, systemy HVAC, urządzenia przetwórcze w przemyśle spożywczym i napojów oraz stanowiska maszyn rolowych w belowaniu papieru i blachy stalowej. Sterowanie zapewnia, że silnik pracuje z prędkością właściwą dla danego procesu, oszczędzając energię, chroniąc materiały i maszyny przed uszkodzeniem oraz zapewniając wysoką jakość produkcji.

Typy sterowania silnikiem

Istnieje kilka typów silników, a każdy sterowany jest w inny sposób.

Silniki szczotkowe prądu stałego

Silniki szczotkowe prądu stałego (ang. brushed direct current — BDC) są jednym z najwcześniejszych i najprostszych typów spośród opracowanych silników. Prosty silnik prądu stałego składa się z dwóch głównych części: nieruchomego zestawu magnesów w stojanie oraz wirnika składającego się z twornika. Silniki prądu stałego zwykle zapewniają lepszą wydajność przy niskiej prędkości niż podobny silnik prądu zmiennego i mogą być sterowane z dokładnością do 5–7% prędkości znamionowej. Sterowniki do tych silników składają się zazwyczaj z procesora, sterownika silnika, przetwornika analogowo-cyfrowego i kodera.

Silniki bezszczotkowe prądu stałego

Silniki bezszczotkowe prądu stałego (ang. brushless direct current — BLDC) posiadają wirnik z magnesami trwałymi oraz stojan, w którym znajdują się uzwojenia. W silniku BLDC elektronika jest używana do włączania i wyłączania prądu zasilania każdej cewki. Prędkość pracy silników prądu stałego może być regulowana poprzez dostosowanie napięcia przyłożonego do twornika.

Silniki indukcyjne prądu zmiennego

Silniki indukcyjne prądu zmiennego stanowią ponad 80% wszystkich silników. W silniku indukcyjnym uzwojenie stojana indukuje prąd w wirniku w sposób podobny do transformatora. Silniki te są nazywane także silnikami asynchronicznymi, ponieważ wirnik obraca się zawsze z prędkością niższą niż pole. Wirnik będzie obracał się ze stałą prędkością, chyba że zostanie zastosowany napęd o zmiennej częstotliwości (ang. variable frequency drive — VFD).

Silniki synchroniczne z magnesem trwałym

Silniki synchroniczne z magnesem trwałym (ang. permanent magnet synchronous motor — PMSM) łączy w sobie wirnik z silnika bezszczotkowego prądu stałego i stojan z silnika indukcyjnego prądu zmiennego. Prędkość obrotową silnika PMSM można zmieniać poprzez zmianę częstotliwości za pomocą napędu VFD, znanego również jako napęd o zmiennej prędkości (ang. variable speed drive — VSD). Dzięki magnesom trwałym silnik PMSM może generować moment obrotowy przy zerowej prędkości. Silniki PMSM są zwykle stosowane jako element wysokosprawnych i wysokowydajnych napędów silnikowych. Mogą one osiągnąć płynne obroty w całym zakresie prędkości, oferować pełną kontrolę momentu obrotowego przy zerowej prędkości oraz szybkie przyspieszanie i zwalnianie.

Silniki krokowe

Silniki krokowe mają niewiele ruchomych części, dzięki czemu są niedrogie i wytrzymałe. Jak sama nazwa wskazuje, silniki krokowe są używane do realizacji pracy w krokach poprzez osiąganie określonych pozycji — nie obracają się w sposób ciągły. Są one łatwo sterowane przez komputer, przy czym impulsy cyfrowe są zamieniane na stałe kroki.

Serwomotory

Serwomotor przyjmuje postać siłownika obrotowego lub liniowego. Można mu zadać przyjęcie precyzyjnej, kątowej lub liniowej pozycji, prędkości lub przyspieszenia. Serwomotor składa się z silnika sprzężonego z czujnikiem przekazującym informację zwrotną o jego położeniu i poza tym wymaga dedykowanego modułu sterującego przeznaczonego do pracy z serwomotorami. Sterowanie serwomechanizmami odbywa się poprzez modulację szerokości impulsów, która polega na wysyłaniu przez przewód sterujący impulsu elektrycznego o zmiennej szerokości.

Zastosowania w napędach silników

Ponieważ zdecydowana większość silników używanych w przemyśle to silniki prądu zmiennego, większość aplikacji sterowania silnikami jest realizowana przez napędy VFD.

Napędy VFD znajdują się pomiędzy zasilaniem elektrycznym a silnikiem. Moc z sieci elektrycznej trafia do napędu, który następnie reguluje moc podawaną do silnika.

Wewnątrz napędu znajduje się prostownik, który przetwarza prąd zmienny na wejściu na prąd stały. Jest on następnie wygładzany przez układ kondensatorów, po czym przechodzi do falownika, który zmienia prąd stały z powrotem na prąd zmienny, aby zasilić silnik.

Dzięki temu napęd może dostosować częstotliwość i napięcie wysyłane do silnika pod kątem zapotrzebowania procesu. Silniki prądu zmiennego mogą więc pracować z odpowiednią prędkością lub momentem obrotowym w zależności od zapotrzebowania, potencjalnie oszczędzając duże ilości energii.

Napęd VFD może sterować momentem lub prędkością w trybie „regulacji momentu obrotowego” lub „regulacji prędkości”. Gdy napęd VFD działa w trybie regulacji momentu obrotowego, prędkość jest określana przez obciążenie; gdy jest używany w trybie regulacji prędkości, moment obrotowy jest określany przez obciążenie.

Obciążenia o zmiennym momencie obrotowym oferują największy potencjał oszczędności energii i poprawy wydajności. Do tych obciążeń należą pompy, wentylatory i centrale wentylacyjne.

Możliwość sterowania napędami VFD i ich zdolność do odbierania sygnałów wejściowych z czujników znajdujących się w otoczeniu lub w procesie sprawia, że są one szeroko stosowane w wielu różnych rodzajach przemysłowych aplikacji sterujących. Mogą one obejmować obsługę delikatnych produktów spożywczych, takich jak pomidory, oraz zapewnianie chłodzenia i regulacji tlenu w ciężkich procesach przemysłowych, takich jak produkcja stali. Ta zdolność do sterowania procesami poprzez zmianę prędkości obrotowej zasilających je silników sprawia, że często nazywane są również napędami automatyki przemysłowej.

Sterowanie silnikiem prądu stałego przez sterownik PLC

Silniki prądu stałego najłatwiej jest obsługiwać za pomocą przekaźników. Przekaźnik elektromechaniczny (ang. electromechanical relay — EMR) jest zasadniczo przełącznikiem sterowanym przez elektromagnes. Przekaźnik włącza lub wyłącza obwód obciążenia poprzez wzbudzenie elektromagnesu, który z kolei otwiera lub zamyka styki połączone szeregowo z obciążeniem. Przekaźniki są zazwyczaj używane do sterowania małymi obciążeniami o wartości nieprzekraczającej 15 A.

Przekaźnik ma dwa obwody, wejście cewki (zwane również obwodem sterowania) i wyjście styku (obwód obciążenia). W obwodach silnikowych często stosuje się przekaźniki EMR do sterowania cewkami w stycznikach i rozrusznikach silnikowych.

Przekaźnik zwykle ma tylko jedną cewkę, ale może mieć wiele różnych styków. Przekaźniki EMR posiadają zarówno styki stacjonarne jak i ruchome, przy czym styki ruchome są przymocowane do twornika. Styki są oznaczone jako normalnie otwarte (ang. normally open — NO) i normalnie zamknięte (ang. normally closed — NC). Gdy cewka jest pod napięciem, powstaje pole elektromagnetyczne, które powoduje ruch twornika, zamykając styki NO i otwierając styki NC.

Cewki są zwykle oznaczane literą, przy czym M stosuje się do rozrusznika silnika, natomiast CR do przekaźników sterujących. Styki przekaźników sterujących są małe, ponieważ muszą obsługiwać tylko niewielkie prądy stosowane w obwodach sterowania, co pozwala im zawierać liczne izolowane styki.

Podobnym urządzeniem do przekaźnika EMR jest stycznik, przy czym główną różnicą jest wielkość i liczba styków. Styczniki przeznaczone są do bezpośredniego podłączenia do urządzeń obciążonych wysokim prądem. Urządzenia przełączające prąd powyżej 15 A lub w obwodach o mocy znamionowej powyżej kilku kilowatów określa się ogólnie jako styczniki.

Regulacja zmiennej częstotliwości oferuje szereg korzyści:

• Lepsza efektywność operacyjna
  Dzięki napędom można zautomatyzować sterowanie systemami produkcyjnymi, ponieważ napęd może stanowić część systemu sterowania w pętli zamkniętej. Zmniejsza to zapotrzebowanie na pracę ręczną, co pozwala na zaoszczędzenie roboczogodzin i kosztów pracy.
• Oszczędności kosztów energii
  Poprzez pracę silników przy częściowym obciążeniu w celu dostosowania do zapotrzebowania, napędy VFD zużywają tylko tyle energii, ile potrzeba, co przekłada się nawet na 50% redukcję zużycia energii.
• Oszczędności w wydatkach kapitałowych
  Dzięki natychmiastowemu zmniejszeniu zużycia energii elektrycznej można osiągnąć szybki czas zwrotu kosztów, w niektórych przypadkach w ciągu kilku miesięcy od instalacji.
• Oszczędności kosztów konserwacji i części zamiennych
  Zastosowanie napędów VFD powoduje mniejsze obciążenie urządzeń mechanicznych podczas rozruchu i pracy, co przekłada się na dłuższą żywotność sprzętu.

Aplikacje do sterowania wentylatorami

Jednym z głównych zastosowań napędu VFD jest kontrola prędkości wentylatorów przemysłowych. Wentylatory są szeroko stosowane w aplikacjach od ogrzewania, wentylacji i klimatyzacji (ang. heating, ventilation, air-conditioning — HVAC) w obiektach komercyjnych, przemysłowych i mieszkalnych, kontroli prędkości dmuchawy do chłodzenia klinkieru w produkcji cementu i regulacji temperatury pieców do produkcji pieczywa.

Zastosowanie napędów VFD w regulacji prędkości obrotowej wentylatorów przemysłowych daje szereg korzyści. Oprócz dokładnego sterowania przepływem powietrza napędy VFD pomagają również obniżyć poziom hałasu wentylatora i wydłużyć jego żywotność. Poza zmniejszeniem zużycia energii napędy VFD umożliwiają również uruchamianie wentylatorów podczas wirowania, co pozwala uniknąć konieczności całkowitego zatrzymania wentylatora przed jego ponownym uruchomieniem. Oferują one także możliwość kontynuacji pracy przy stracie mocy. Podczas spadku napięcia zasilającego napęd nakazuje wentylatorowi zwolnić i wykorzystuje moc regeneracyjną, aby utrzymać ciągłość pracy i zachować kontrolę nad wentylatorem.

Za pomocą napędu VFD można zmieniać prędkość obrotową sprężarki w celu zaspokojenia zapotrzebowania, a także szybko reagować na zapotrzebowanie, aby uniknąć konieczności utrzymywania wysokiego ciśnienia tłoczenia w rezerwie.

Sterowanie silnikami pomp

Pompy są stosowane w całym przemyśle, od procesów takich jak produkcja petrochemiczna, do ropy i gazu, żywności i napojów oraz oczyszczania wody i ścieków. Charakter tych pompowanych cieczy różni się znacznie pod względem składu, gęstości, objętościowych natężeń przepływu i poziomów ciśnienia, wymagając różnych parametrów wydajności i kontroli od pomp używanych do ich przemieszczania.

Zastosowania wymagające zmiennych przepływów, takie jak zaspokajanie zapotrzebowania na wodę przez odbiorców w różnych porach dnia lub dopasowywanie warunków procesu i kontrolowanie jakości wody w stacji uzdatniania wody, będą wymagały zastosowania napędów VFD. Jednakże niektóre aplikacje silników pomp mogą nie wymagać zmiennej prędkości i zamiast tego mogą łączyć silnik o wyższej sprawności IE3 z bezpośrednim rozrusznikiem liniowym, rozrusznikiem gwiazda–trójkąt, który może ograniczyć prąd rozruchowy lub urządzeniem płynnego rozruchu.

Urządzenia płynnego rozruchu mogą również zmniejszyć niebezpieczeństwo wystąpienia uderzeń wodnych, czyli stanu, w którym podczas włączania lub wyłączania pompy w cieczy występują skoki ciśnienia. Te skoki ciśnienia mogą uszkodzić połączenia i ostatecznie doprowadzić do wycieków z rur lub zbiorników. Napędy VFD, dzięki możliwości zwiększania prędkości obrotowej silnika pompy, są również bardzo dobrym sposobem na uniknięcie uderzeń wodnych.

Sterowanie silnikami w automatyce przemysłowej

Systemy automatyki przemysłowej są stosowane w aplikacjach przemysłu spożywczego (żywność i napoje), opakowań, systemów logistycznych, produkcji papieru, obrabiarek i robotów. Ponieważ napędy VFD mogą stanowić część systemu zamkniętej pętli, pobierając dane z czujników na maszynie, przetwarzając je i przekazując polecenie do silnika, mogą stanowić serce systemu automatyki. Mogą one wykonywać określoną, samodzielną funkcję sterowania na jednej maszynie lub komórce albo stanowić część większego systemu sterowania, otrzymując dane z innych części linii lub od ludzkich operatorów w pomieszczeniu kontrolnym.

Zaletami włączenia napędu VFD do pętli automatyki są — w pierwszej kolejności — oszczędności energii, które mogą przynieść. Dzięki precyzyjnej kontroli prędkości, jaką mogą zapewnić silnikom, napędy VFD mogą również poprawić jakość, zapewniając, że urządzenia (takie jak linie rozlewnicze) pracują z odpowiednią prędkością, co zapobiega uszkodzeniom. Mogą one także podawać materiał w odpowiednim tempie, aby uniknąć zaległości lub niedoboru elementów w toku, co pomaga osiągnąć cele związane z wydajnością.

Przykładem poprawy produktywności jest rozwiązanie dla producenta pomidorów, który zastosował napędy VFD firmy ABB. Firma potrzebowała szybszego i dokładniejszego rozwiązania w zakresie pakowania pomidorów, a także kontroli ich jakości.

Zaprojektowano system przenośników z wykorzystaniem serwomotorów i wysokowydajnych napędów maszyn. System ten sterował prędkością przenośników przenoszących pomidory, dopasowując ją do prędkości maszyny pakującej. Zapewniało to szybkie i dokładne pakowanie pomidorów. Prosty napęd uruchamia rolki na przenośnikach, co pozwala na automatyczne obracanie pomidorów i kontrolę ich jakości.

Każdy z przenośników podających napędzany jest przez wysokowydajny napęd maszynowy. Przy ułożeniu w konfiguracji master–slave, urządzenie master otrzymuje sygnał z kodera od stacji owijającej. Napęd „wie”, na jakim etapie cyklu znajduje się owijarka i steruje silnikami na przenośniku, aby zapewnić, że pomidory dotrą do owijarki w odpowiednim czasie.

Rozwiązanie to pozwala uzyskać średnią prędkość pakowania na poziomie 70–80 opakowań na minutę, czyli dwukrotnie więcej niż w przypadku systemu czysto mechanicznego.

W rzeczywistości przenośniki są bardzo częstą aplikacją sterującą, wykorzystującą silniki sterowane napędami VFD. Przenośniki mogą poruszać się w jednym lub dwóch kierunkach, często się uruchamiać lub zatrzymywać, bądź zatrzymywać się w dokładnie określonych miejscach, aby umożliwić wykonywanie precyzyjnych zadań, takich jak dekantacja leków do fiolek. Napędy VFD mogą spełnić wszystkie te wymagania dotyczące ruchu.

Pompy i wentylatory są również często elementem sterowania silnikami w automatyce przemysłowej. Na przykład, dzięki informacji zwrotnej o temperaturze z czujnika, napęd VFD może włączać lub wyłączać wentylator, aby osiągnąć odpowiednią temperaturę wypalania w piecu. Podobnie czujniki poziomu mogą dostarczać do napędu VFD dane o poziomie cieczy w zbiorniku, dzięki czemu napęd VFD może włączać lub wyłączać pompę, aby utrzymać poziom w określonych granicach i utrzymać odpowiednią ilość wody lub innych cieczy do zasilania procesu.

Sterowanie silnikami w robotyce

Roboty są oczywiście dużymi użytkownikami silników w celu osiągnięcia precyzyjnego ruchu w wielu zastosowaniach, które obejmują podnoszenie i układanie, przenoszenie materiałów, kontrolę elementów, malowanie i spawanie precyzyjne.

Wymagane ruchy mogą być obrotowe lub liniowe, a sterowniki silników robotów polegają na czterech typach silników, aby osiągnąć te różne ruchy.

Serwomotory robota

Serwomotory to zasadniczo siłowniki obrotowe lub liniowe, wykorzystywane przez aplikacje robotyczne do obracania lub popychania części konstrukcji robota z dużą dokładnością i precyzją. Serwomechanizmy wykorzystują zwykłe silniki, ale z dodatkiem czujnika, który dostarcza informacji zwrotnej o ich położeniu. Serwomotor robota będzie stanowił część zamkniętego systemu z elementami takimi jak wał, przekładnie i obwód sterujący.

Silniki liniowe

Silniki liniowe to zasadniczo silniki indukcyjne, które wytwarzają ruch liniowy, a nie obrotowy. Wykorzystują one zasilacz prądu zmiennego oraz serwosterownik, często taki sam jak stosowany w serwomotorach obrotowych.

Silniki wrzecion

Silniki wrzecion to małe, precyzyjne silniki elektryczne służące do obracania wału lub wrzeciona. Zwykle mają one postać silnika krokowego z wydrążonym wałem i w zastosowaniach robotycznych są wykorzystywane do zadań takich jak wiercenie, frezowanie, grawerowanie i usuwanie zadziorów.

Silniki krokowe

Silniki krokowe są źródłem wysokiej dokładności ruchów robotycznych, co wynika z ich zdolności do wykonywania ruchu krokowego przez precyzyjny kąt, który jest podziałem jednego pełnego obrotu wału silnika. Bardzo precyzyjne pozycjonowanie można osiągnąć za pomocą silników krokowych wykorzystujących cyfrowy, sterowany komputerowo ruch w krokach, co czyni je idealnymi rozwiązaniami do sterowania platformami kamer, ploterami X-Y i innymi podsystemami, które znajdują zastosowanie w aplikacjach robotycznych.

Sterowanie silnikami wind

Windy zużywają duże ilości energii, ale przy zastosowaniu odpowiedniego typu sterowania silnikiem, duża część tej energii może być ponownie wykorzystana w innych schodach ruchomych lub innych obciążeniach elektrycznych w sieci.

Kiedy winda wznosi się z lekkim ładunkiem i opuszcza z ciężkim ładunkiem, system generuje więcej mocy niż jest wykorzystywane. W tradycyjnym napędzie windy ta nadwyżka energii jest tracona w postaci ciepła. Natomiast zastosowanie napędu regeneracyjnego przechwytuje tę energię do ponownego wykorzystania — gdy kabina windy porusza się w dół, silnik, który ją podniósł, działa jako generator, przekształcając moc mechaniczną w moc elektryczną dla innych obciążeń. Napędy regeneracyjne mogą zmniejszyć zużycie energii przez systemy windowe w budynku nawet o 70%.

Pojazdy elektryczne i hybrydowe pojazdy elektryczne

Pojazdy elektryczne (ang. electric vehicles — EV) i hybrydowe pojazdy elektryczne (ang. hybrid electric vehicles — HEV) są rosnącym rynkiem dla sterowania silnikami. Chociaż akumulatory są stale ulepszane, obawa o zasięg pozostaje problemem dla kierowców, dlatego każdy system, który może oszczędzić baterię jest przydatny. Podobnie jak w przypadku wind, pojazdy EV mogą wykorzystywać hamowanie regeneracyjne, zamieniając ruch mechaniczny wirujących kół na energię elektryczną poprzez wykorzystanie silnika jako generatora. To również spowalnia samochód, ponieważ energia jest zużywana przez koła obracające wał silnika.

Nowoczesne pojazdy wykorzystują silniki również w wielu innych zastosowaniach, w tym w wspomaganiu kierownicy, automatycznych drzwiach, oknach i lusterkach.

Inne zastosowania przemysłowego sterowania silnikami

Oprócz powyższych przykładów sterowanie silnikami przemysłowymi jest wykorzystywane w wielu innych zastosowaniach. Należą do nich dźwigi, w których napędy VFD mogą być obecnie stosowane do sterowania wszystkimi zmotoryzowanymi częściami dźwigu, w tym wciągnikiem, mostem, wózkiem i obrotem haka. Zastosowanie napędów VFD pozwala uniknąć gwałtownych zatrzymań i uruchomień mostu i wózka, co pozwala uniknąć nadmiernego zużycia elementów takich jak sprzęgła, przekładnie, koła i podpory konstrukcyjne. Jedną z technologii napędów VFD, która jest bardzo korzystna w przypadku sterowania dźwigiem, jest bezpośrednia regulacja momentu obrotowego (ang. direct torque control — DTC). Pozwala ona na utrzymanie pełnego momentu obrotowego przy zerowej prędkości, aby utrzymać zawieszony ładunek na ustalonej wysokości. Reaguje również szybciej niż inne technologie, aby utrzymać pod kontrolą obciążenia wahadłowe.

Maszyny CNC są także jednymi z głównych zastosowań silników. Wiele ogólnych maszyn CNC, które są używane do szerokiego zakresu zadań, takich jak wiercenie, rozwiercanie i frezowanie, będzie wyposażone w silniki w maksymalnie sześciu osiach. Dzięki temu narzędzie skrawające może wykonywać wiele różnych operacji wzdłuż trzech osi liniowych i trzech osi obrotowych.

Sterowanie silnikami jest również szeroko stosowane w sferze wojskowej i awionice. Na przykład elektroniczne systemy sterowania statkami powietrznymi (ang. Fly-by-Wire — FBW) polegają na aktywacji powierzchni sterujących lotem za pomocą silników, które są wzbudzane przez sygnały elektryczne z urządzeń sterujących pilota, a nie tradycyjną metodą fizycznie połączonych przewodów i kół pasowych. Pozwala to na znacznie szybszą reakcję, przy mniejszym wysiłku pilota. Umożliwia także wprowadzenie technik takich jak sztuczna stateczność, gdzie płatowiec jest zaprojektowany tak, aby był celowo niestabilny. Komputer pokładowy nakazuje powierzchniom sterującym dostosowanie się pod kątem utrzymania stabilności, znacznie poprawiając czas reakcji i zwrotność statku powietrznego.

Innym ważnym zastosowaniem silników i ich sterowników jest medycyna. Pompy infuzyjne do dostarczania do ciał pacjentów płynów, takich jak składniki odżywcze i leki, są powszechne, a inne główne zastosowania obejmują ruch sprzętu do skanowania medycznego, takiego jak urządzenia do obrazowania metodą rezonansu magnetycznego (ang. magnetic resonance imaging — MRI) i osiowej tomografii komputerowej (ang. computerised axial tomography — CAT).

Znaczenie sterowania silnikami przemysłowymi

Przy tak wielu silnikach używanych w przemyśle, wykonujących tak wiele zadań, właściwe sterowanie nimi ma kluczowe znaczenie.

Właściwe sterowanie silnikiem pozwala osiągnąć wiele korzyści dla procesu jak i samej sterowanej maszyny. Jednym z nich jest efektywność energetyczna. Kontrolując prędkość obrotową silnika w celu dostosowania do wymagań procesu, można drastycznie zmniejszyć zużycie energii. W porównaniu do braku regulacji prędkości, gdzie silniki pracują z maksymalną prędkością, wykorzystując pełną moc niezależnie od rzeczywistych wymagań procesu. Technologie regeneracyjne są również przydatne w niektórych zastosowaniach, umożliwiając hamowanie mechaniczne, aby uruchomić silnik jako generator, a tym samym zapewnić dodatkową moc, która w przeciwnym razie zostałaby zmarnowana w postaci ciepła.

Niektóre silniki, takie jak silniki krokowe, oferują również wysoki stopień precyzji, przynosząc zdolność do postępu w małych, precyzyjnych przyrostach, aby osiągnąć dokładne pozycjonowanie. Jest to szczególnie przydatne w aplikacjach z dziedziny robotyki, gdzie chwytaki muszą być precyzyjnie umieszczone nad komponentami, a sam chwytak musi być przesuwany, aby uchwycić komponenty, z których niektóre mogą być delikatne. Serwomotory mogą być również wykorzystywane do poruszania mechanizmami ogniskowania kamery, aby zapewnić dokładne przechwytywanie informacji wizualnych dla robota.

Aplikacje napędzane silnikiem niosą ze sobą pewne ryzyko obrażeń ciała operatorów lub uszkodzenia sprzętu czy materiału, dlatego bezpieczeństwo w sterowaniu silnikiem jest sprawą nadrzędną. Na przykład silnik może doświadczyć przerwy w zasilaniu, co skutkuje jego zatrzymaniem. W przypadku niespodziewanego przywrócenia zasilania silnik może uruchomić się w niebezpiecznej pozycji lub zranić osoby pracujące przy nim. Aby uniknąć takich sytuacji, w napędach VFD można zastosować funkcje bezpieczeństwa, takie jak bezpieczne rozłączenie momentu obrotowego (ang. Safe Torque Off — STO), które bezpiecznie sprowadzają napęd do stanu bez momentu obrotowego i zapobiegają nieoczekiwanemu uruchomieniu napędzanych maszyn.

Podobnie sterowniki PLC przyczyniają się do bezpieczeństwa silników poprzez programowanie w oparciu o schemat drabinkowy. Pozwala to na zaprogramowanie sterownika PLC tak, aby reagował na wejścia z przełączników i czujników. W ten sposób programista może zapewnić, że sterownik PLC poda sygnał włączenia silnika tylko wtedy, gdy spełnione zostaną określone warunki bezpieczeństwa.

Sterowanie silnikiem odgrywa również istotną rolę w ochronie silnika i napędzanego sprzętu przed uszkodzeniem, przyczyniając się do zwiększenia niezawodności i bezpieczeństwa, przy jednoczesnej maksymalizacji czasu produkcji i minimalizacji nakładów i kosztów konserwacji. Na przykład zastosowanie napędów VFD powoduje mniejsze obciążenie urządzeń mechanicznych podczas rozruchu i pracy, co przekłada się na dłuższą żywotność sprzętu. Napędy VFD można również zaprogramować tak, aby unikały napędzania urządzeń takich jak szlifierki i miksery poza ustawionymi limitami momentu obrotowego, co chroni silniki i samą maszynę przed uszkodzeniem.

Wybór właściwej metody sterowania dla silnika i procesu odgrywa zatem kluczową rolę w udanej eksploatacji procesów przemysłowych, zapewniając długą żywotność, bezpieczną eksploatację i optymalizację kosztów.