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Nachricht vom Motor

Text: Bernd Appel, Sick Stegmann Foto: Morten Olsen; Sick Stegmann
Nicht nur in Maschinen der Palettier- und Verpackungstechnik ermöglicht Feedback vom Motor eine hohe Verfügbarkeit. Kombiniert mit einer digitalen Schnittstelle für Servoantriebe, die auch noch Platz spart, finden sich die ersten Vorteile schon bei der Planung.

Weniger Kosten und Platzbedarf, hohe Investitions- und Maschinensicherheit - in der elektrischen Antriebstechnik eröffnet die rein digitale Schnittstelle Hiperface DSL Motoren- und Maschinenbauern diverse Vorteile bei der Entwicklung und Integration von Servoantrieben. Durch integriertes kontinuierliches Condition Monitoring profitieren auch Maschinenbetreiber.Die Schnittstelle kommt mit nur einer Verbindungsleitung zwischen Frequenzumrichter und Motor-Feedback-System aus und entspricht dem Standard RS485. Sie ermöglicht eine robuste, störsichere Datenübertragung zwischen Regler und Motor über zwei Adern, die direkt in ein einziges, bis zu 100m langes Motorkabel integriert sind. Die digitale Schnittstelle halbiert den Aufwand für Anschlussstecker, Kabel und Verkabelungsaufwand. Auch werden reglerseitig weder teure Analogbauteile noch ein separater Reglereingang für externe Sensordaten benötigt. Motoren-, Regler- und Systemhersteller profitieren darüber hinaus von der Verbesserung des Reglerkreises durch eine automatische Synchronisation zum Reglertakt sowie davon, dass sich mehr Freiheiten beim Motordesign ergeben - was gerade bei kleinen Servomotoren ein wichtiger Aspekt ist. Zudem ist die Datenübertragung frei von störenden analogen Signalen.

Sicherheit bis SIL3

Hiperface DSL unterstützt die Funktion des elektronischen Typenschildes zur automatischen Reglerparametrierung. Motorkenndaten, Serien- und Artikelnummern sowie weitere Daten, die im Service- oder Austauschfall schnell helfen, werden hier hinterlegt und zur selbstständigen Einstellung des Reglers auf die Parameter des Motors genutzt. Schließlich ist die Datenkommunikation sicherheitstechnisch für Applikationen bis SIL3 und PLe geeignet. In Bezug auf die Erfüllung von Sicherheitsfunktionen sowie die Vorgaben der Maschinenrichtlinie und relevanter Normen sind Motoren-, Regler- und Systemhersteller sowie Maschinenbauer dadurch ebenso auf der sicheren Seite wie der Betreiber der Maschine. Abhängig davon, wie viele Antriebe in einer Maschine oder Anlage mit HiperfaceDSL-fähigen Motor-Feedback-Systemen arbeiten kann die gesamte Antriebstechnik für den Endkunden deutlich preisgünstiger werden. Hinzu kommt: Was nicht mehr benötigt wird, nimmt auch keinen Platz mehr weg. Das betrifft sowohl die Bevorratung im Lager als auch den Platzbedarf für Energieführungsketten sowie den Motor selbst. Auch der für Kabeldurchführungen und Leitungen reservierte Platz im Schaltschrank fällt dadurch deutlich kleiner aus. Dies alles spricht für den Trend hin zum Downsizing, einem möglichst kompakten Maschinendesign für kleine Flächen.

Diagnosedaten frei Haus

Während sich für den Endkunden die erwähnten Preis- und Platzvorteile in der Regel bei der Beschaffung und Integration der Maschine ergeben können, eröffnet die digitale Schnittstelle über die gesamte, normalerweise mehrjährige Betriebsdauer der Maschine enorme wirtschaftliche Effizienzpotenziale. Der Grund hierfür ist die Möglichkeit, eine Vielzahl von Motordaten mit Hilfe der Motor-Feedback-Systeme zu erfassen und sie im Rahmen eines kontinuierlichen Condition Monitoring per Hiperface zu Diagnosezwecken und zur vorbeugenden Instandhaltung zu nutzen. Nicht nur vor Ort direkt an der Maschine, denn Anwender können via Intra- oder Internet jederzeit in die Maschine bis hinab zur Motorwelle blicken. Diese Remote-Diagnose-Option ermöglicht eine umfangreiche Fernüberwachungen zur präventiven Wartung. Im Betrieb erfassen und messen Motor-Feedback-Systeme, wie der EKS36 oder der EKM36 von Sick, eine Vielzahl aussagefähiger physikalischer Größen. Hierzu gehören Stromaufnahme, Drehzahlen, Geschwindigkeiten, Temperaturen und die jeweiligen Veränderungen dieser Größen. Sie alle erlauben Aussagen über den Zustand und die voraussichtliche Entwicklung von Antriebs- und Maschinenzuständen.

Verbesserte Kapazitätsauslastung

Neben dem Schutz der Maschine, einer rechtzeitigen Analyse der Sensordaten zur Klärung von Störfaktoren und Schadensursachen, erlaubt das Condition Monitoring der Servoantriebstechnik eine Effizienzverbesserung der Maschine, um eine höchstmögliche Produktionsverfügbarkeit und -kapazität zu erreichen. Da kritische Maschinenelemente nicht präventiv überprüft und ausgetauscht werden müssen, sondern deren Lebensdauer ohne Verlust der Restlaufzeit intakter Bauteile vollständig ausgenutzt werden kann, eröffnet die permanente Zustandsüberwachung ein großes Potenzial zur Einsparung von Betriebskosten. Gleichzeitig bildet die Zustandsinformationen vom Antrieb die Basis für nötige Instandsetzungsmaßnahmen in Abstimmung mit dem Produktionsplan oder geplanter Maschinenstillstände. Parallel dazu können bei der kontinuierlichen Zustandsüberwachung die Trendentwicklungen einzelner relevanter Maschinenparameter verfolgt werden. Langsame, langfristige �?nderungen werden ebenso erfasst wie kurzfristige oder sprunghafte Zustandsänderungen.

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