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antriebstechnik 8/2015

antriebstechnik 8/2015

STEUERN UND

STEUERN UND AUTOMATISIEREN Servotechnik: Zentral oder Dezentral? Welche Architektur bringt welche technischen und kaufmännischen Vorteile mit sich? Dr. Arne Linder Mit dezentraler Servotechnik lassen sich im Maschinen- und Anlagenbau Einsparpotenziale bei der Installation erzielen. Zwei weitere Vorteile sind reduzierte Wärmelasten im Schaltschrank und eine übersichtlichere Antriebsarchitektur. Lässt sich hieraus der Rückschluss ziehen, dass dezentral im Prozess platzierte Servoumrichter – ob losgelöst vom Motor oder als integrierte Lösung per se die bessere Technik darstellen? Dr. Arne Linder ist Produktmanager bei der Kollmorgen Europe GmbH in Ratingen Es scheint wie so oft im Leben: Die Frage nach dem A oder B wird mit C beantwortet. Vergleichbar gestalten sich die Diskussionen über die dezentrale und zentrale Servotechnik im Maschinenbau − und die damit verbundene Frage nach dem richtigen System. Welche Architektur ist aus kaufmännischer wie technischer Sicht die beste für welche Applikation? Wenn statt A oder B die Antwort auch hier C lautet, dann geht es um Mischarchitekturen und das Nebeneinander beider Systeme. Damit wird spätestens jetzt der Ruf nach Integration laut. In diesem Fall lassen sich die beiden Welt am einfachsten mit einander verbinden, wenn die Grundgesamtheit an Eigenschaften möglichst groß ist. Standardisierte Geräteplattformen sind deshalb der wichtige Weg. 28 antriebstechnik 8/2015

STEUERN UND AUTOMATISIEREN Die zentrale Ausgangslage Im Vergleich zur horizontalen Fördertechnik, bei denen dezentrale Frequenzumrichter schon seit Jahren zum gewohnten Bild gehören, bestimmt bei Applikationen mit hochdynamischer und präziser Motion-Control nach wie vor zentrale Servotechnik die Optik im Maschinenbau. Die Servoverstärker hängen − teils in Kombination mit weiteren Steuerungen zur Bewegungs führung oder auch schon mal mit einem ausgewachsenen IPC inside − geschützt von der Außenwelt im Schaltschrank. Die Verbindung zu den Motoren wird bei diesem Aufbau sternförmig installiert. Weil bei der zentralen Servotechnik die Verlustwärme zentral an einem Ort entsteht, ist eine wirksame Schaltschrank klimatisierung notwendig. Die dezentrale Alternative Die dezentrale Servotechnik folgt dem Grundprinzip, das die Motorregelung aus dem zentralen Schaltschrank heraus löst, um diese Aufgabe räumlich direkt einem Prozess zuzuordnen. Diese Architektur macht robuste Technik mit hoher Schutzart notwendig und kommt häufig bei räumlich verteilten Einzelachsen zum Einsatz. Die Vorteile liegen vor allem beim geringeren Installationsaufwand insbesondere in puncto Motorkabel. Zwei weitere Vorteile sind das bessere EMV-Verhalten sowie die großflächige Verteilung der Verlustwärme, was den Aufwand für Schaltschrankklimatisierungen entsprechend reduziert. Die Trends im Maschinenbau Gerade im Verpackungsmaschinenbau und Anlagen der Lebensmittel und Getränkeindustrie ist der Trend erkennbar, statt meterlanger Schaltschrankwände eher kleine Einheiten in hoher Schutzart im Maschinengestellt direkt zu verbauen. Der fortschreitende Trend zur Modularisierung von Produktionseinrichtungen macht gerade diese Arbeitsweise mit der schlüssigen Verteilung oder Zusammenfassung von Funktionen notwendig. Diese Aussage wird auch belegt von der Tatsache, dass Anlagen in der Produktion in der Regel immer aus einem Hauptprozess und vielen sich daran angrenzenden Nebenaufgaben bestehen. Letztere sind zum Beispiel von Form von Fördertechnik, Sortern oder Handlingseinheiten als variabel miteinander kombinierbare Module aufgebaut. Damit sind die Weichen für ein beliebiges Erweitern von Anlagen gestellt. Vor diesem Hintergrund zeigt die Praxis, dass ein dezentraler Aufbau vor allem bei räumlich verteilten Einzelantrieben vorteilhaft sein kann. Der Umkehrschluss bedeutet, dass bei Maschinenmodulen mit synchronisierten Achsen auf engstem Raum der zentrale Aufbau mit Schaltschrankreglern das Mittel der Wahl ist. Monetäre Einsparungen Die Einsparpotenziale der dezentralen Technik werden anhand einer realen Maschine mit acht Positionierachsen aus dem Bereich Metallforming deutlich. Bisher war der zentrale Aufbau gekennzeichnet von Schaltschrankumrichtern, geschirmten Kabeln zwischen Motoren und Reglern sowie einer weiteren Leitung für das Rückführungssystem. Die erste Achse ist fünf Meter vom Schaltschrank entfernt, jede weitere drei Meter weiter. Der Verkabelungsaufwand summiert sich bei den acht Positionierachsen auf 248 m. Ist stattdessen die Kombination aus Kollmorgen-Versorgungsmodul AKD-C im Schaltschrank und acht dezentralen Servoreglern vom 01 Aufbau einer dezentralen Servoantriebsarchitektur mit Servoreglern AKD-N antriebstechnik 8/2015 29

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