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Montag, 22. Januar 2018

SPS/IPC/Drives

Vernetzt angetrieben

Von Carmen Klingler-Deiseroth | 23. November 2017 | Ausgabe 47

Die Digitalisierung ist bei den Antrieben angekommen. Jetzt geht es um Details.

Antriebe
Foto: Getriebebau Nord

Intelligente Frequenzumrichter haben Digital/analog-Eingänge. Damit können die Antriebe externe Daten verarbeiten.

Zwar haben speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS) längst eine gewisse Intelligenz in Motoren und Frequenzumrichter gebracht, doch nun sorgen Weiterentwicklungen für einen regelrechten Schub. Algorithmen berechnen, was einzelne Sensoren kaum erfassen können und lassen Antriebe autonom agieren. Kurz: Die Digitalisierung und Industrie 4.0 heben die Anfänge der integrierten Steuerungstechnik nun auf ein neues Niveau. Zukunftsweisende Lösungen mit vernetzen intelligenten Antrieben zeigen Antriebshersteller auf der SPS/IPC/Drives vom 28. bis 30. November in Nürnberg.

Mehr zum Antrieb 4.0

Ein wesentlicher Vorteil der aktuellen Antriebe ist der frühzeitige Hinweis auf mögliche Beeinträchtigungen und Leistungsverluste der Anlage. Ist bekannt, wie sich Verschleißteile abnutzen, wird die Anlagenverfügbarkeit durch eine geplante Wartung erhöht. Bisher konnten Antriebshersteller dazu nur Empfehlungen zu Wechselintervallen geben.

„Mit der Digitalisierung und Industrie 4.0 geht das präziser. Wir können damit durch Trendüberwachung der Schwingung, der Öltemperatur und des Stromes frühzeitig Informationen liefern, ob eine Anlage im grünen oder gelben Bereich läuft“, sagt Omar Sadi, Technischer Geschäftsführer bei Getriebebau Nord in Bargteheide. Voraussetzung dafür sind Frequenzumrichter mit integrierter SPS. Sie liefern die notwendigen Daten. „Mit Algorithmen greifen wir auf Herstellerdaten der Verschleißteile zurück“, sagt Sadi. Dabei würden die Zustandsdaten mit Kennfeldern abgeglichen, was Rückschlüsse z. B. auf die aktuelle Qualität des Getriebeöls oder Lagerverschleiß erlaube.

Um auch externe Sensoren anderer Hersteller anschließen zu können, besitzen intelligente Frequenzumrichter wie die Geräte von Getriebebau Nord Digital/analog-Eingänge. „Dass unsere Antriebe auch externe Daten verarbeiten und relevante Daten an eine Cloud schicken können, macht sie Industrie-4.0-ready“, hebt Sadi hervor. Auf manche Sensoren kann nach seiner Aussage sogar verzichtet werden, da die elektrischen Antriebe bereits Informationen lieferten, die in Verbindung mit geeigneten mathematischen Modellen eine Berechnung weiterer physikalischer Größen erlaubt. Der Antriebsspezialist spricht hier von „virtueller Sensorik“.

Antriebe mit integrierter Intelligenz und Sensorik sind die Basis für ein Monitoring von Betriebszuständen und Energieaufwand sowie Grundlage für eine vorausschauende Instandhaltung (Predictive Maintenance). Die Steuerungsintelligenz kann dabei im Frequenzumrichter integriert sein oder auch im Motor, wie bei den bürstenlosen Gleichstrommotoren von Dunkermotoren in Bonndorf. „Der Vorteil der vollintegrierten Elektronik ist, dass wir die Daten auf den Motor abgestimmt intern mit Algorithmen verarbeiten und so sein Lebensende relativ genau bestimmen können“, sagt Michael Burgert, Produktmanager und Experte des Produktbereichs.

Auf der SPS/IPC/Drives zeigt Dunkermotoren, wie es mit seinen Produkten flexibler als bisher auf Entwicklungen, beispielsweise die aktuellen Kommunikationsschnittstellen Ethercat und Profinet, und die Wünsche der Kunden reagiert. „Unser Highlight ist eine modulare Firmware, angepasst auf eine modulare Hardware. Will zum Beispiel ein Kunde ein bestimmtes Drehmomentziel überwachen, fügen wir einfach ein neues Modul hinzu“, sagt Burgert.

Die Unterbringung der Antriebsintelligenz erfolgt zunehmend dezentral. Sadi erklärt dazu: „Das hat den Vorteil, dass die zentrale SPS entlastet wird. Es werden weniger Daten hin und her transportiert, der Verkabelungsaufwand und auch EMV-Störungen sind geringer.“ Antriebshersteller, Anlagenbetreiber oder auch Servicetechniker erhalten über die Cloud nur dann eine Meldung, wenn sich eine Zustandsverschlechterung abzeichnet. Durch diese Trendanalyse werden Ausfalltendenzen bereits erkannt, bevor Bauteilschäden vorliegen.

Durch die zunehmende Transparenz der Antriebe denken Hersteller darüber nach, Services anzubieten. Ein Beispiel dafür liefert Danfoss, wie Michael Burghardt, Leiter Produktmanagement bei Danfoss Deutschland, bestätigt: „In einem Pilotprojekt haben wir über die Cloud den Energieverbrauch analysiert und auch Back-ups der Antriebe gemacht, um einen Austausch sicherer zu gestalten.“

Danfoss wird auf der SPS/IPC/Drives anhand von Demomodellen präsentieren, wie intelligente Antriebssysteme mit Smartphones und mit Software für die Webserveranbindung oder zur Cloudintegration zusammenspielen. Wer dabei alle Informationen erhalten will, muss über einen Webserver gehen. „Dieser lässt sich dann auch frei programmieren.“ Für länderübergreifenden Informationsaustausch empfiehlt sich die Verwendung einer Cloud. „In Nürnberg zeigen wir die Anbindung an zwei verschiedene Clouds“, verkündet Burghardt.

Die Digitalisierung ist beim Antrieb angekommen, da sind sich die Experten sicher. Knackpunkt ist die Umsetzung, bei der die Datensicherheit eine große Rolle spielt. „Da ist der Markt noch nicht so weit, aber das Vertrauen wird mehr und mehr geschaffen“, ist sich Getriebebau-Nord-Manager Sadi sicher, denn: „Eine Alternative wird es nicht geben.“ Spannend wird, welche Lösungen sich in Gesprächen mit Kunden etablieren.  rmw

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