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antriebstechnikk 3/2016

antriebstechnik 3/2016

VERNETZTE

VERNETZTE ANTRIEBSTECHNIK I SPECIAL Flexibilität durch Kommunikation Performante Servoregler bilden wichtigen Baustein im Vernetzungskonzept Andreas Kling Die immer kürzeren Innovationszyklen innerhalb der Produktionstechnik lassen Ingenieure nach innovativen Lösungen suchen. Der sicher wichtigste Wandel baut auf der zunehmenden Durchdringung von Fabriken durch das Internet auf. Dies bringt einerseits wichtige Kostenvorteile, es können aber auch Funktionen realisiert werden, die ohne Vernetzung nicht denkbar sind. Dipl.-Ing. Andreas Kling ist Produktmanager Control Systems bei der LTI Motion GmbH in Lahnau Produktionsmaschinen haben immer etwas mit Maschinensteuerung und Bewegung zu tun. Bewegung innerhalb von Maschinen kann auf vielfältige Weise erzeugt werden – von pneumatischen oder hydraulischen Systemen, aber auch von elektrischer Antriebstechnik. In vielen Fällen bietet die elektrische Antriebstechnik nicht nur eine leicht an die Produktionsprozesse anpassbare, sondern auch eine wirtschaftliche und energie effiziente Lösung. Die Automations- und Antriebslösung bilden heute in Maschinen eine stark verzahn te Einheit, die maßgeblich am Nutzen für den Betreiber beteiligt ist. Die fortschreitende Vernetzung durch Internettechnologien bildet heute die Grundlage, um durch alle Ebenen der Vernetzung, bis zu einem beliebigen Aktor innerhalb einer Produktions maschine, durchzugreifen. Auch moderne elektrische Antriebssysteme spielen hier eine entscheidende Rolle. Flexibilität, Qualität und Effizienz von Produktionsabläufen lassen sich immens steigern, wenn die in Produktionsmaschinen eingesetzte Antriebs lösung in der Lage ist, nicht nur ihre Hauptaufgabe, die präzise Regelung von Bewegungen zu beherrschen, sondern auch mit überlagerten Systemen einfach und flexibel zu kommunizieren. Antriebe im Griff Die Vernetzung und das optimierte Zusammenspiel aller Komponenten auf Maschinenebene ermöglicht, dass Produktum stellungen automatisiert und schnell über eine Leitebene gesteuert durchgeführt werden können. Standardisierte Ethernet-Kommunikation bildet auf dieser Prozessebene die Basis. Über den Status jedes einzelnen Antriebs reglers und anstehende Warnungen durch Überschreitung konfigurierbarer Schwel len wird die übergeordnete Maschinensteuerung sofort informiert und kann somit den Betrieb und die Ausnutzung der Maschine optimal steuern. Antriebe unterstützen viele unterschiedliche Ethernet-basierte Schnittstellen oder Pro tokolle, z. B. Sercos, Profinet und Ether- CAT. Die angebotenen Sensor/Aktor-Netzwerksysteme weisen sehr unterschiedliche Merkmale auf und sind in der Regel untereinander nicht kompatibel. Für die Auswahl des Vernetzungskonzeptes gibt es unterschiedliche Gründe und oft legt die Entscheidung des Maschinenbauers für eine bestimm te Steuerungsmarke auch zwingend das zu verwendende Bussystem fest. Unabhängig davon bieten moderne Antriebssysteme, wie die performante Servo- 74 antriebstechnik 3/2016

SPECIAL I VERNETZTE ANTRIEBSTECHNIK System One CM und Visualisierungslösung regler-Baureihe Servo One von LTI Motion immer eine Ethernet-gestützte Kommunikationsmöglichkeit zum standardisierten Zugriff auf die Geräteinformationen und -funktionen. Standard-Ethernet-Kommunikation zur Konfiguration, Überwachung, Diagnose und Fernwartung wird durch fast alle Ethernet-basierten Feldbussysteme getunnelt. Dies bietet den Vorteil, dass einmal verfügbare Geräteinformationen unabhängig vom Feldbussystem einer überlagerten Liniensteuerung oder in einem Fernwartungssystem verwendet werden können. Kommunikation ohne Grenzen Auch in der Systemkomponente Antriebsregler reicht es heute nicht mehr aus, nur die zur Übertragung der Ansteuersignale notwendigen Schnittstellen und Funktionen zu unterstützen. Die Einbindung in Ethernet- basierte Kommunikationsnetz werke vereinfacht die Handhabung für den Maschinenbauer und steigert die Flexibi lität des Maschinenbetreibers. Mit der Baureihe Servo One bietet LTI Motion eine Antriebslösung, die diese Voraussetzungen erfüllt. Neben dem standardisierten Kommunikationszugang ist es natürlich auch noch erforderlich, die Daten in Form von einzelnen Parametern oder von ganzen Datensätzen für Konfiguration, Diagnose und Support in einem Format anzubieten, welches ebenfalls etablierten Standards entspricht. Als zukunftsweisendes Antriebssystem bieten die Multiachsregler der Servo One-Baureihe dazu Excel-basierte File-Formate und nicht, wie früher üblich, kryptische hersteller spezifische Daten. Damit müssen diese nicht erst manuell in ein lesbares Format konvertiert werden, sondern können von der übergeordneten Maschinensteuerung direkt weiterverarbeitet werden. Blick in die Maschine Innerhalb der intelligenten Fabrik gibt es natürlich nicht nur den Top-Down-Informationsfluss zur Produktionssteuerung. Durch eine kontinuierliche Diagnose innerhalb einer Maschine oder Fertigungszelle hat der Betreiber die Möglichkeit, anbahnende Probleme frühzeitig zu erkennen und Maßnahmen einzuleiten. Flexibilität muss auch hier gegeben sein. Sollte es doch einmal zu einem Ausfall einer Komponente der Maschinenautomatisierungslösung kommen, spart eine durchdachte Servicestrategie Zeit und Geld. Neben einer detaillierten Diagnose zur Ortung der defekten Komponente spielt die Unterstützung beim Austausch eine wichtige Rolle, da die schnelle Verfügbarkeit der Produktionseinheit gewährleistet werden muss. Eine zentrale Datenhaltung innerhalb der Fertigungszelle kürzt die Zeit zum Austausch, z. B. eines Antriebsreglers immens ab. Moderne Systeme benötigen dazu keinen speziell ausgebildeten Servicetechniker. Der Antriebsregler bietet dazu noch weitergehende Diagnoseinformation zum angeschlossenen Motor und Gebersystem und hilft dadurch, die genaue Ursache zu diagnostizieren. Integrierte Systeme Eine Kombination aus Maschinensteuerung und Antriebseinheiten optimiert nicht nur Inbetriebnahme- und Servicezeiten, sondern unterstützt auch noch automatisch eine komfortable Datenanbindung innerhalb der intelligenten Fabrik. Integration ist auch im Hinblick auf die Wirtschaftlichkeit von Produktionsanlagen ein wichtiger Punkt. Marktstudien zeigen, dass Maschinen lösungen im Mittel circa sechs Antriebsachsen in einem typischen Leistungsbereich von 0,5 bis 7,5 kW benötigen. Ausgehend von dieser Information ist die optimale Lösung für eine Produktionsmaschine ein Mehrachssystem. Je weniger Platz eine Maschine oder Produktionseinheit benötigt, desto wirtschaftlicher ist die Gesamtanlage für den Betreiber. Das Multiachs-Automatisierungssystem System One bietet eine der kompaktesten Lösungen für die Steuerungs- und Antriebstechnik. Neben der Platzersparnis, der Energieeffizienz und der Möglichkeit, seine Automatisierungslösung in das Vernetzungssystem des Betreibers integrieren zu können, sind jedoch auch Normen wie die Maschinenrichtlinie für den Maschinenhersteller nicht zu umgehen. Ein immer wichtiger werdender Aspekt ist die Sicherheitstechnik. Maschinenbediener und auch die Maschine selbst müssen immer besser vor Schaden bewahrt werden. Das Aussperren des Bedieners aus Fertigungszellen durch Schutzzäune steht nicht nur im Gegensatz zum Platzbedarf einer Maschine, sondern reduziert auch noch die geforderte Flexibilität im Produktionsprozess. Integrierte funktionale Sicherheit mit Bewegungsüberwachung sollte deshalb heute in Automatisierungskonzepten für Maschinenbauer nicht mehr fehlen. Sichere Maschinenlösungen setzen sich zukünftig auch nicht mehr nur aus geschlossenen Systemen zusammen. Durch die Standardisierung von sicheren Feldbusprotokollen ist auch in diesem sensiblen Bereich der Datenaustausch über Ethernet-Kommunikationswege möglich. Eine Standardisierung hat sich dabei bis jetzt nicht durchgesetzt. Dies bietet noch Potential für die Systemund Integrationsfähigkeit der beteiligten Komponentenhersteller. Antriebstechnik aus dem Blickwinkel der Entwicklungen zu Industrie 4.0 integriert sich immer tiefer in Systemlösungen zur Maschinenautomation und unterstützt damit Maschinenhersteller in der Umsetzung der Maschinenrichtlinie und die Einbindung in Vernetzungskonzepte. Anspruchsvolle Regelungstechnik, kompakte Bauweise und integrierte sichere Bewegungsüberwachung erlauben den Einsatz in anspruchsvollen Produktionsmaschinen – Antrieb 4.0 durch sichere Maschinenlösungen mit dem Antriebssystem Servo One. Bilder: iStock, LTI Motion www.lti-motion.com antriebstechnik 3/2016 75

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