Gelungene Kombination

Sensorik

Industriekommunikation – Die zunehmende Komplexität moderner Maschinen erhöht den Aufwand für die Verdrahtung der Sensoren. Ein Absolutwertgeber mit integrierter I/O-Technologie ermöglicht es jetzt, analoge und digitale Sensoren direkt an den CAN-Bus anzubinden.

10. Februar 2014

Ein wichtiger Trend im Maschinen- und Anlagenbau ist die zunehmende Komplexität der Maschinen. Entsprechend kommen immer mehr Sensoren zum Einsatz, deren Funktion überwacht und deren Messwerte ausgewertet werden müssen. Aufgrund der andauernden Miniaturisierung der Maschinen muss diese Sensorik zudem immer kompakter realisiert werden. So erfassen zum Beispiel Drehgeber Positionen oder Winkel sehr nahe am Prozess, und direkt daneben werden zusätzliche Sensoren installiert, beispielsweise zur Messung von Temperatur, Schwingungen oder Drücken. Damit die entsprechenden Leitungen für die Übertragung der Signale und für die Spannungsversorgung der Sensoren nicht durch die gesamte Maschine bis zur Steuerungseinheit geführt werden müssen, werden üblicherweise mehrere Sensoren an eine gemeinsame I/O-Box angeschlossen, die die analogen Signale in digitale Signale umwandelt und diese beispielsweise über CAN-Bus an die Steuerung weitersendet.

Integrierte Verbindung

Auch eine solche getrennte I/O-Box erfordert jedoch eine zusätzliche Verdrahtung zur Steuerung und belegt zudem wertvollen Bauraum in der Anlage. Einen neuen Weg geht deshalb der Automatisierungsspezialist Wachendorff aus Geisenheim in Hessen: Dem Unternehmen ist es mit den neuen Absolutwert-Drehgebern WDGA-I/O erstmals gelungen, die I/O-Technologie komplett in einen Drehgeber zu integrieren.

»Oberstes Ziel war es dabei, das kompakte Gehäuse des Drehgebers beizubehalten und dennoch die sichere Abschirmung von I/O- und Sensorteil zu gewährleisten«, erinnert sich Dieter Schömel, Produktmanager für Drehgeber bei Wachendorff Automation: »Einige unserer Kunden beklagten sich über den hohen Verdrahtungsaufwand, und einige Sensorhersteller beklagten den hohen Entwicklungsaufwand für Sensoren mit CAN-Schnittstelle. Da haben wir uns gedacht: Der Mikroprozessor in unserem Absolutwert-Drehgeber bietet genügend Leistungsreserve und kann mit Leichtigkeit weitere Funktionen, zum Beispiel die von I/O-Modulen, übernehmen.«

Flexible Anschlüsse

Der leistungsfähige Microcontroller des neuen Absolutwert-Drehgebers WDGA-I/O mit EnDra-Technologie bietet über einen CAN-Knoten alle Funktionen des Drehgeberprofils für CANopen und verarbeitet über einen weiteren Knoten die Information der digitalen oder analogen Ein- und Ausgänge. Die Integration von bis zu drei digitalen und/oder analogen Multifunktions-Ein- und -Ausgängen mit einer Abtastrate von 20 Hertz und einer Auflösung von 16 Bit ermöglicht den Einsatz in nahezu jeder Anwendung. Konfiguration und Skalierung der hochgenauen I/O-Ports für den jeweiligen Sensortyp erfolgen dabei schnell und einfach per Software. Der multifunktionale Absolutwert-Drehgeber minimiert so den Montage- und Verdrahtungsaufwand deutlich und ermöglicht es, analoge und digitale Sensoren einfach und kostengünstig an den CAN-Bus anzubinden.

Robuste Bauart

Trotz der höheren Funktionalität arbeiten die neue Zwei-in-eins-Drehgeber zuverlässig und präzise bei Betriebstemperaturen von –40 bis +85 Grad Celsius. Die robuste Konstruktion mit Schutzart IP65 am Lager (optional IP67) und IP67 an der Rückseite sowie mit einer zulässigen axialen und radialen Lagerlast von 220 Newton (optional 400 Newton) prädestiniert die Drehgeber für den Einsatz in rauen industriellen Anwendungen sowie in stationären oder mobilen Arbeitsmaschinen.

In der abnehmbaren Bushaube des CANopen-Drehgebers befindet sich ein Schraubterminal zur Aufnahme der Sensorkabel und des CAN-Bus. Durch die flexibel gestalteten Anschlussmöglichkeiten mit Kabelverschraubungen lassen sich sensorseitig sowohl ein Sammelkabel als auch Einzeladern in die Bushaube führen. Mitgelieferte austauschbare Gummieinsätze gewährleisten, dass dabei die Schutzart IP67 beibehalten bleibt.

Innovative Lösung

Insgesamt lassen sich mit dieser für Drehgeber neuen Lösung jetzt viele Anwendungen schneller und kostengünstiger realisieren. Beispiele sind etwa die Temperaturüberwachung an Motoren, indem das Thermoelement über den WDGA-I/O in den CAN-Bus eingeschleift wird, oder die Druckmessung in Hydraulikanlagen, wo die Steuerung neben der Position jetzt auch den Druck einfach überwachen kann. Ähnlich lässt sich an einer Seilwinde zusätzlich zur Ausfahrlänge über Dehnungsmessstreifen die Kraft auswerten. Dazu wird der analoge Dehnungsmessstreifen direkt am Drehgeber angeschlossen, der die Umdrehungen der Seiltrommel erfasst.

Für Produktmanager Schömel steht deshalb fest: »Die Besonderheit ist die Verschmelzung zweier momentan in der Industrie grundsätzlich als unterschiedlich angesehener Gerätegruppen – Drehgeber und I/O-Module – in einem einzigen Gerät. Mit diesem Hybrid-Gerät beschreiten wir deshalb ein neues Feld der Integration von Funktionen in äußerst knapp bemessenem Bauraum, das so noch niemand vorher beschritten hat.«

Auf einen Blick

- Die magnetischen Absolutwert-Drehgeber WDGA-I/O von Wachendorff Automation besitzen digitale und analoge Multifunktionseingänge für verschiedene Sensortypen.

- Die integrierte Elektronik übernimmt die Kommunikation zum CAN-Bus über das Profil CiA.

Erschienen in Ausgabe: 01/2014