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antriebstechnik 11/2016

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SPS IPC DRIVES

SPS IPC DRIVES 2016 I SPECIAL Zwei Kabel – das war einmal Digitales Motorfeedback hat sich als Marktstandard etabliert Bernd Appel, Clemens Bitsch Hiperface DSL ist heute das wohl führende Standardprotokoll bei digitalen Feedback-Systemen in der Servoantriebstechnik. Möglich wurde dies, weil es allen beteiligten Marktpartnern technische und wirtschaftliche Vorteile bietet und auch Zulieferern ein neues Geschäftsfeld eröffnet. Aus dem Trend ist ein Marktstandard geworden – manch einer fragt sich heute, wieso man jemals zwei Kabel für Verbindung zwischen Motor und Antriebsregler verwendet hat. Bernd Appel ist Leiter der Business Unit Motorfeedback-Systeme bei der Sick Stegmann GmbH in Donaueschingen Clemens Bitsch ist Business Development Manager bei der Sick Stegmann GmbH in Donaueschingen Schnittstellenkompetenz, die im Markt den Standard setzt, hat Tradition bei Sick. Bereits im Jahr 1985 hat der damals noch unter Max Stegmann GmbH firmierende Unternehmensbereich mit dem patentierten synchron seriellen Interface SSI eine Kommunikationsschnittstelle entwickelt, die sich in der gesamten Steuerungstechnik durchgesetzt hat. Mit der Universal-Schnittstelle Hiperface setzte das Unternehmen aus Donaueschingen einen erneuten Standard. Das Besondere: für alle Anwendungen wird nur eine Schnittstelle am Drehzahlregler benötigt; zwischen Drehzahlregler und Feedback-System genügt eine Art von Signalleitung. Die asynchrone Halbduplex-Schnittstelle hatte sich seit ihrer Markteinführung im Jahr 1996 als Standard am Markt etabliert und wird auch heute noch von Antriebsherstellern eingesetzt. Im Lauf der Jahre äußerten zahlreiche Motorenhersteller den Wunsch, beide Kabel zu integrieren und so von den jeweils zwei Anschlusssteckern auf einen verzichten zu können. Diese Idee hat Sick mit Hiperface DSL – kurz HDSL – im Jahr 2011 erfolgreich umgesetzt. Seitdem hat sich die rein digitale Schnittstelle zum Marktstandard entwickelt – weil alle Beteiligten mit Hiperface DSL gewinnen. Motorenhersteller profitieren u. a. davon, dass mit der voll digitalen Schnittstelle nur noch ein Kabel und nur noch ein Anschlussstecker sowohl am Motor wie auch am Regler benötigt werden – woraus sich durch den verringerten Komponenten- und Verkabelungsaufwand deutliche Kostenvorteile ergeben. Für Maschinenhersteller hinzu kommt ein weiterer Vorteil: in der Maschinenmontage reduziert sich der Verkabelungsaufwand praktisch um die Hälfte, denn es entfällt der bislang erforderliche Geber-Kabelsatz einschließlich seiner Verlegung. Zudem verringert sich der Platzbedarf für Energieführungsketten in der Maschine: Der Kabelschlepp wird deutlich kleiner. Auch Kabeldurchführungen und Leitungen im Schaltschrank benötigen weniger Platz und sparen dadurch Kosten. Zuliefermarkt als Erfolgsindikator Zu Beginn wie auch im weiteren Verlauf der Erfolgsgeschichte von Hiperface DSL haben zahlreiche Zulieferer die Bedeutung der neuen Technologie richtig eingeordnet. Schon früh haben führende Hersteller von Servomotor-Leitungen als Antwort auf die rasante Verbreitung der Einkabeltechnik eine spezielle Hybrid-Servoleitung für diesen digitalen Schnittstellen-Standard vorgestellt. Ihnen folgten schon bald die Hersteller von Mikroprozessoren und ASICs (Application Specific Integrated Circuits), von FP- GAs (Field Programmable Gate Arrays) sowie Servocontrollern, um das digitale Protokoll in ihre Produkte zu integrieren. Die Implementierung ist sehr einfach möglich, weil die gesamte Logik in einem Baustein abgelegt wird. Der jeweils passenden IP Core für eine einfache Implementierung steht ebenfalls zur Verfügung. Aufgrund der digitalen Logikbausteine können zudem neue Features, die sich aus Kundenanforderungen ergeben, schnell umgesetzt und so die Systemvorteile kontinuierlich weiterentwickelt werden. 32 antriebstechnik 11/2016

SPECIAL I SPS IPC DRIVES 2016 01 Die mit optischer Technologie arbeitenden Motorfeedbacksysteme EKS/EKM36 sind für Anwendungen im mittleren Segment geeignet 02 Die neue Produktfamilie EES/EEM37 bietet eine außerordentliche Temperatur-, Schock- und Vibrationsfestigkeit Condition Monitoring – nicht nur – in der Smart Factory Maßgeblich getrieben wird die digitale Einkabeltechnik auch von den Endanwendern: ihnen eröffnet Hiperface DSL über die gesamte, normalerweise mehrjährige Betriebsdauer der Maschine die Möglichkeit eines kontinuierlichen Condition Monitoring – und damit enorme wirtschaftliche Effizienzpotenziale. In der vernetzten Produktionswelt von Industrie 4.0 spielt das Motor-Feedback mit Hiperface DSL für die permanente Zustandsüberwachung eine entscheidende Rolle, denn digitale Daten und digitale Protokolle sind die Voraussetzung, um in eine Maschine bis hinab zur Motorwelle „hineinschauen“ zu können. Hierbei werden interessante Einblicke möglich, denn es können vielfältige Motordaten erfasst werden – u. a. Betriebsstunden, Motortemperatur, Stromaufnahme, Drehzahlen, Geschwindigkeiten und die jeweiligen Veränderungen dieser Größen. Sie alle sind als Nutzungshistogramm einfach über den Regler auslesbar. Im Rahmen eines kontinuierlichen Condition Monitoring – also einer permanenten Zustandsüberwachung – lassen sich diese Informationen zur Ableitung von Aussagen über den Zustand und die voraussichtliche Entwicklung von Antriebs- und Maschinenzuständen und damit zur vorbeugenden Instandhaltung nutzen. Für den Anwender ergeben sich daraus vor allem zwei Vorteile. Der Erste ist der Schutz der Maschine, um über ein schnell reagierendes Sicherheitssystem, z. B. eine Notabschaltung, teure Folgeschäden zu vermeiden. Der zweite Vorteil ist die Effizienzoptimierung der Maschine, um eine höchstmögliche Produktionsverfügbarkeit und -kapazität zu erreichen. So müssen beispielsweise kritische Maschinenelemente nicht präventiv überprüft und ausgetauscht werden, sondern können über deren gesamte Lebensdauer vollständig ausgenutzt werden. Hinzu kommt, dass Condition Monitoring erforderliche Servicearbeiten planbar macht – und diese zu einem geeigneten Zeitpunkt durchgeführt werden können. Die Voraussetzung: Motorfeedback „HDSL ready“ Unter dem Strich gibt es eine Reihe technologischer, betriebstechnischer und wirtschaftlicher Gründe, weshalb sich Motorenund Maschinenhersteller mit für ein Condition Monitoring geeigneten Motorfeedback- Systemen befassen sollten. Bei Sick Stegmann können sie aus einem breiten Angebot die jeweils passende Geberlösung mit dem Merkmal „HDSL ready“ auswählen. Motorfeedback-Systeme von Sick Stegmann sind „HDSL ready“ und bieten – neben Temperaturfestigkeit, hohe Auflösung, elektronisches Typenschild, Multiturnfunktionalität, hoher Störfestigkeit und kompakter Bauform – alle die für ein effizientes Condition Monitoring erforderliche Voraussetzung. Die Produktfamilie EFS/EFM50 mit der integrierten Metall-Codescheibe ist auf Highend- Applikationen ausgerichtet, in denen es zugleich auf hohe Robustheit und höchste Auflösung bis zu 23 Bit ankommt. Die ebenfalls mit optischer Technologie arbeitenden Motorfeedbacksysteme EKS/EKM36 adressieren Anwendungen im mittleren Anforderungssegment, in denen das optimale Verhältnis von kompakter Baugröße und hoher Genauigkeit entscheidend ist. Die neue Produktfamilie EES/EEM37 bietet durch ihr kapazitives Prinzip und das lagerlose Gebersystem eine außerordentliche Temperatur-, Schock- und Vibrationsfestigkeit – und ist eine wirtschaftlich interessante Alternative für eine Vielzahl von Lowend- Applikationen. Alle Produktfamilien verfügen über Versionen, die nach SIL2 nach IEC 61508 zertifiziert sind. Die Motorfeedback-Systeme von SICK Stegmann können somit grundsätzlich auch in Safety-Applikationen eingesetzt werden. Hinsichtlich der Erfüllung von Sicherheitsfunktionen sowie der Vorgaben der Maschinenrichtlinie und relevanter Normen sind Motoren-, Reglerund Systemhersteller sowie Maschinenbauer und Endanwender somit auf der sicheren Seite. Wachsende Nachfrage nach digitalen Lösungen Experten beobachten, dass gerade das Thema Industrie 4.0 alle Beteiligten immer stärker für intelligente und zukunftssichere Antriebslösungen sensibilisiert. Gleichzeitig wird die vernetzte Produktionswelt der Smart Factory die Nachfrage nach Wartungs- und Instandhaltungslösungen noch weiter forcieren. Dabei werden sich auch neue Szenarien eröffnen – z. B. im Fall einer durchgängigen digitalen Konnektivität vom Antrieb bis in cloudbasierte Condition Monitoring-Applikationen. Die Hiperface DSL-fähigen Geber von Sick Stegmann bieten alle Optionen, um Daten bereitzustellen, die für ein kontinuierliches Condition Monitoring und zur vorbeugenden Instandhaltung genutzt werden können. Der Standard ist gesetzt – der Weg und die Erfolgsgeschichte sind jedoch noch nicht zu Ende. www.sick.de antriebstechnik 11/2016 33

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