Alles integriert

Industriekommunikation - Moderne Automatisierungstechnik erfordert leistungsfähige und zuverlässige Lösungen, die sich zudem einfach einsetzen lassen. Innovative Umrichter bieten dazu leistungsfähige und vielseitige Kommunikationslösungen, eine integrierte Sicherheitstechnik sowie einfache Bedienbarkeit.

23. August 2005

Eine zunehmende Bedeutung beim Aufbau von Automatisierungslösungen haben Kommunikationssysteme für die Integration der Antriebstechnik, schließlich müssen diese heute sehr viel mehr Parameter verarbeiten als bei früheren Lösungen mit einfachen Sensoren oder Aktoren. In komplexen Anwendungen geraten klassische Feldbussysteme deshalb oft schon an ihre Grenzen. Mehr Leistung verspricht hier das Kommunikationsmedium Ethernet: Es nutzt weit verbreitete Komponenten und bietet zudem einen durchgängigen Kommunikationsstandard wie TCP/IP sowie Webtechnologie bis in die Feldebene.

Der Hamelner Antriebstechnikspezialist Lenze nutzt die Ethernet-Technologie für die Automatisierungstechnik in zwei Formen: Bei Anwendungen ohne Echtzeit-Anforderung kommt Standard-Ethernet zum Einsatz, bei höheren Anforderungen dient Ethernet Powerlink (EPL) als leistungsstarkes Bussystem für die Antriebe. Die Servoregler der Reihe L-Force 9400 besitzen deshalb neben dem integrierten CANopen-Systembus die Möglichkeit zur Integration von zwei zusätzlichen Kommunikationsmodulen, mit denen sich aktuelle, aber auch zukünftige Anforderungen an die Kommunikationstechnik auf einfache Weise erfüllen lassen.

Das steckbare EPL-Modul erlaubt es, die Funktionen eines Busmasters und eines Busslaves im Antrieb zu integrieren und ermöglicht so eine direkte und hochdynamische Achskoppelung. Ein Zweifach-Hub erleichtert die Verkabelung, die Adreßeinstellung geschieht über DIP-Schalter oder mit Hilfe von Software. Ein auswechselbares Speichermodul sichert dabei sämtliche festgelegten Einstellungen, so daß sich bei einem Gerätetausch die gesamte Parametrierung des Reglers auf einfache Weise übertragen läßt.

Ethernet Powerlink ermöglicht die gleichzeitige Übertragung von zyklischen Echtzeitdaten und asynchronen Daten wie beispielsweise die Internet- Protokolle TCP/UDP/IP mit http oder FTP. Die rückwirkungsfreie Übertragung der Daten gewährleistet ein zentraler Busmaster mit dem Slot Communication Network Management (SCNM). Dabei wird in einem streng deterministischen Zyklus jeder zyklischen Station ein Zeitfenster für dessen Echtzeitdaten zugeordnet. Zusätzliche asynchrone Daten überträgt das Protokoll am Ende jedes Zyklus’.

Diese Lösung ermöglicht ein streng deterministisches System für harte Echtzeit mit bis zu 240 Teilnehmern und Zykluszeiten bis hinunter zu 200 Mikrosekunden. Die Verwendung der Standard-Internetprotokolle macht das System zudem offen für andere Netze. Ein Fortschritt gegenüber früheren Lösungen ist auch die Integration der Sicherheitstechnik in die Antriebe. In konventionellen Anlagen sind zur Realisierung der Sicherheitsfunktionen externe Schaltelemente und Überwachungsgeräte im Einsatz. Sichere Steuerungen und Kommunikationssysteme ermöglichen es heute, auf die parallele Projektierung und Installation von Sicherheitssystemen zu verzichten.

Die Regler der Serie L-Force 9400 von Lenze besitzen deshalb eine Reihe von integrierten Sicherheitsfunktionen. Neben sicheren Ein- und Ausgängen bzw. Bussystemen gehören dazu Stillstandsfunktionen wie sicherer Halt und sicheres Stillsetzen oder Bewegungsüberwachungen wie eine sicher reduzierte Geschwindigkeit oder sichere Tippschaltung. Die elektronische Abschaltung des Drehfeldes bringt den Motor sehr schnell in einen momentlosen Zustand. Die direkte Ankopplung von Sensoren an den Antrieb gewährleistet extrem kurze Reaktionszeiten in einer Gefahrensituation und erlaubt zudem kürzere Mindestabstände der Sensoren zur Gefahrenstelle.

Diese antriebsbasierte Sicherheitstechnik erfordert weniger Komponenten als klassische Lösungen und damit weniger Platz im Schaltschrank mit einem geringeren Installationsbedarf und kürzeren Aufbauzeiten. Nicht zuletzt verbessert die übersichtliche Installation das Verständnis für die Sicherheitsfunktionen und verringert damit die Gefahr von Fehlverdrahtung und Fehlfunktionen. Zudem erleichtert die Lösung die Abnahme der Maschine durch eine Zertifizierungsstelle wie den TÜV, da die integrierten Funktionen im Antrieb bereits eine Zertifizierung besitzen.

Bei all dieser Funktionsvielfalt sollte moderne Antriebstechnik jedoch auch einfach anwendbar sein. So kann beispielsweise ein Maschinenbauer eine Maschine um so schneller projektieren und in Betrieb nehmen, je einfacher sich die Antriebs- und Automatisierungstechnik installieren läßt. Im Falle der Servoantriebe der Baureihe L-Force 9400 befinden sich deshalb auf einem einheitlichen Grundgerüst sämtliche Leistungsanschlüsse wie Netzeinspeisung, Motorenanschlüsse oder Schienenverbindungen für den Gleichstromzwischenkreis bei Mehrachsgeräten. Die Lösung ermöglicht damit den Energieaustausch der Geräte untereinander sowie unterschiedliche Netzformen und bietet zudem eine hohe Flexibilität bei einer Änderung der Konstruktion. Typische Antriebsaufgaben wie Positionieren oder Gleichlauf sind vordefiniert und können durch wenige Mausklicks in Betrieb genommen werden. Kürzere Installations- und Stillstandszeiten bewirken zudem die elektronischen Typenschilder moderner Servomotoren. Diese Speicher enthalten alle relevanten Parameter und ermöglichen damit die automatische Installation des Gesamtsystems. Steckbare Module speichern sämtliche Geräteeinstellungen und Anwendungsdaten und lassen sich im Falle einer Reparatur in das Austauschgerät überführen. Die mittlere Reparaturzeit sinkt so auf weniger als drei Minuten.

Dr. Edwin Kiel, Lenze

Erschienen in Ausgabe: DIGEST/2005