Kabel für die Zukunft

Motorkabel

Die neue Motorfeedback-Schnittstelle Hiperface DSL erfordert leistungsfähige Hybridkabel für Motor und Geber. Erste Kabelhersteller bieten den Motorenherstellern bereits heute intensiv getestete, zuverlässige Kabel.

28. Mai 2014

Eine aktuelle Innovation in der elektrischen Antriebstechnik ist die Entwicklung der rein digitalen Motorfeedback-Schnittstelle Hiperface DSL für Servomotoren, die der Sensorikspezialist Sick im Herbst 2011 vorgestellt hat. Bei dieser neuen Technik erfolgt die gesamte Motor-Feedback-Kommunikation über das Motorkabel, ohne eine separate Leitung für den Geber, der die Information über die Rotorstellung zur Steuerung kommuniziert.

Die neue Schnittstelle ermöglicht dagegen eine robuste, störsichere Datenübertragung zwischen Regler und Motor über zwei Adern, die direkt in das bis zu 100 Meter lange Motorkabel integriert werden. Die Datenkommunikation wird dazu synchron zum kurzen Reglertakt auf die Versorgungsspannung des Motor-Feedback-Systems moduliert.

Zusätzlich können auch die Werte anderer Sensoren, zum Beispiel eines Sensors zur Messung der Wicklungstemperatur, über das digitale Motor-Feedback-Protokoll übertragen werden. Spezielle Verfahren und die Verwendung von Pulstransformatoren gewährleisten dabei, dass das Gebersignal von den Störungen auf dem Motorleistungskabel entkoppelt wird.

Mit der digitalen Motorfeedback-Schnittstelle Hiperface DSL entfallen damit Anschlussstecker, zugleich verringern sich der Bauraum und der Installationsaufwand für die elektrischen Leitungen. Die Schnittstelle selbst entspricht dem RS485-Standard mit einer Übertragungsrate von 9,375 MBaud und ist für das Sicherheitsniveau SIL3 gemäß IEC 61508 ausgelegt.

Vereinfachter Anschluss

Äußerlich zu erkennen sind elektrische Antriebe mit Motor-Feedback-Systemen und integrierter Hiperface-DSL-Schnittstelle daran, dass sie nur noch einen einzigen Gerätestecker aufweisen. Dementsprechend wird nur noch ein Motorkabel benötigt, was den Verkabelungsaufwand halbiert. Zudem sinkt der Platzbedarf für die Energieführung in der Maschine. Nicht nur die Entwickler bei Sick sehen die Hiperface DSL-Technik deshalb als den »Schnittstellen-Standard der Zukunft«.

Entscheidend für die Akzeptanz der neuen Technologie bei den Herstellern wie auch bei den Anwendern von Servo-Antriebstechnik ist jedoch eine langfristig zuverlässige Funktion der benötigten Hybridkabel für Motor und Geber.

Vor allem die Hersteller von Kabeln und Leitungen stelle die neue Technik deshalb vor neue Herausforderungen, erzählt Thomas Pikkemaat, Produktmanager Antriebstechnik bei der Helukabel GmbH im fränkischen Windsbach, und erinnert sich: »Früher hatten wir ein oranges und ein grünes Kabel, die abgeschirmt in einem gewissen Abstand nebeneinander in einer Schleppkette lagen; teilweise waren die Geberkabel nochmal mit Innenschirmen versehen. Wir hatten also einen räumlichen Abstand und teilweise drei Schirme, um die Störungen voneinander fernzuhalten.«

Bei dem jetzt zusätzlichen Paar innerhalb einer Leitung fehlt dagegen der Außenschirm der Geberleitung, zudem besteht eine räumliche Nähe, beschreibt der Produktmanager die Problematik. Zwar ließe sich dieses Adernpaar natürlich doppelt schirmen, allerdings kommt es dann bei den Bewegungen des Kabels innerhalb der Schleppkette mittelfristig zu Problemen, weil immer wieder Drähte des Schirmgeflechts brechen, so dass die Signalübertragung gestört wird.

Dabei steigt die Zahl der Störungen mit zunehmender Kabellänge, bis irgendwann der Punkt erreicht ist, an dem die Signale unlesbar werden, warnt Pikkemaat und fährt fort: »Das kann nach 100.000 oder erst nach einer Million Zyklen sein, es gibt hierfür noch keine allgemeingültigen Erfahrungswerte.«

Ebensowenig gebe es heute bereits eine Standardlösung, die die Anforderungen der jeweiligen Encoder ebenso erfülle wie die elektrischen Vorgaben sämtlicher Servomotoren-Hersteller, gibt der Produktmanager zu bedenken: »Jeder Motorenhersteller setzt andere Kabel und unterschiedliche Stecker ein. Damit ist das im Moment ein sehr von den Antriebsherstellern gesteuertes Thema.«

Gut vorbereitet

Für Pikkemaat steht jedoch fest, dass sein Unternehmen in diesem Bereich bestens aufgestellt ist: »Aufgrund der positiven Argumente für die Hiperface-DSL-Technik haben wir uns frühzeitig sehr intensiv mit dieser Lösung beschäftigt und sind deshalb im Moment der Kabelhersteller mit dem größten Erfahrungsvorsprung im Markt. So haben wir heute bereits Felderfahrung und können den Antriebsherstellern funktionierende, langlebige Lösungen bauen.« Helukabel könne deshalb für seine Leitungen die gewohnten fünf Millionen Zyklen garantieren.

»Unser Know-how liegt nicht darin, eine Hybridlösung zu bauen, das kann jeder andere Kabelhersteller auch«, weiß Pikkemaat und erklärt: »Unser Erfahrungsvorsprung liegt vielmehr darin, dass wir das Hiperface DSL-Element inklusive seiner Schirmung geprüft haben.« Das Unternehmen habe deshalb auch insgesamt die meisten Freigaben durch Hersteller von Antriebstechnik, welche ihre Partner bekanntlich besonders gewissenhaft auditieren, erzählt Pikkemaat.

Die getesteten Hybridleitungen sind allerdings aufwendiger konstruiert. So werden zum Beispiel anstelle des normalen Kupfergeflechts spezielle Materialien verwendet. Als einen zweiten Schritt wollen die Franken diese Leitung nun »downgraden« und sie erneut testen, um dann eine kostengünstigere Alternative anbieten zu können.bt z

AUF EINEN BLICK

- Die Helukabel GmbH mit Zentrale im württembergischen Hemmingen ist ein internationaler Hersteller von Kabeln, Leitungen, Spezialkabeln, Kabelzubehör sowie Daten-, Netzwerk- und Bustechnik für alle Industriebranchen von der Bühnentechnik bis zum Schiffbau.

- Das umfangreiche Lagerprogramm des Unternehmens umfasst mehr als 33.000 Artikel.

Erschienen in Ausgabe: 04/2014