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Bild: Lise Gagne, iStock.com
Antriebstechnik für Servos

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Offenheit ist das A und O

Text: Christian Schröder, Danfoss
Modularer Maschinenbau mit modularen Softwarelösungen, das ist in der heutigen Produktion gefragt. Denn damit gewinnen Hersteller die nötige Flexibilität – und damit auch Wettbewerbsvorteile. Unerlässlich für eine modulare Automatisierung von Maschinen sind offene Steuerungsarchitekturen.

Produzenten fast aller Branchen stellen heutzutage an ihre Produktionsanlagen folgende Anforderung: Sie sollen sich flexibel an verschiedenste Produkte anpassen lassen können. Moderne Produktionssysteme, die auf höchste Leistung getrimmt sind und dabei auch maximale Möglichkeiten zur Anpassung an das jeweilige Produkt oder Gebinde erfordern, benötigen spezielle Techniken und Verfahren, um dies zu erreichen. Dabei sind Anlagenbauer und Anwender natürlich immer bestrebt, eine möglichst kostengünstige Lösung für die Umsetzung ihrer Antriebsaufgaben einzusetzen.

Mit fortschreitender Automatisierung im produzierenden Gewerbe kommt der Auswahl der Steuerungstechnik in allen Bereichen des Maschinenbaus eine immer höhere Bedeutung zu. Denn dass Maschinen und Systemen stets einwandfrei funktionieren, bestimmt in erster Linie die dafür eingesetzte Steuerungstechnik. Ziel von Steuerungs- und Maschinenherstellern ist es, eine herstellerunabhängige, offene Steuerungsarchitektur für maximale Flexibilität und Wettbewerbsfähigkeit zu realisieren. Die Einführung des Controller Area Network (CAN) in den 80-er Jahren stellt beispielsweise den Startpunkt einer solchen offenen und standardisierten Steuerungsplattform dar. CAN ist mittlerweile weltweit etabliert, kostengünstig, zuverlässig und robust. Auch Danfoss setzt in der Maschinenautomatisierung auf offene Konzepte und nutzt beispielsweise bei seiner Servoantriebsplattform ISD 400 den CAN-Bus.

Mit dem steigenden Bedarf an flexiblen Maschinen sind Maschinenbauer heutzutage gefordert, neuartige Automatisierungslösungen zu finden, die die Produktivität steigern und eine energieeffiziente Produktion gewährleisten. Ein wichtiger Eckpfeiler ist dabei eine schnellere Prozesskommunikation, die sich beispielsweise mittels Ethernet-Realtime-Systemen wie EtherCAT oder Powerlink mit offen gelegtem Protokoll realisieren lässt. Auch dies stellt eine offene Architektur dar. Danfoss bietet hierfür ebenso eine passende Lösung an: die Servoantriebsplattform ISD 500.

Vorteile offener Steuerungs- architekturen

Standardisierung verbessert die Langfristverfügbarkeit: Der Maschinenbauer kann auf seine bevorzugte Steuerung zurückgreifen und sie als Standard in seinen Anlagen implementieren. Darüber hinaus bietet eine offene Steuerungsarchitektur eine große Flexibilität zur Integration in verschiedene Anlagen, Maschinen und Prozesse. Zusätzlich reduziert sich der Lagerbestand an Ersatz- beziehungsweise Lagerteilen sowie die Abhängigkeit zu speziellen Lieferanten. Auch die Langfristverfügbarkeit ist dann höher.

Leichtere Wiederverwendung senkt die Kosten: Auf Basis offener Architekturen können Maschinen und Anlagenbauer bestehende Maschinenprogrammteile oder Programme leichter weiterverwenden. So verringert sich der Aufwand, den man betreiben muss, um Softwareprojekte zu erstellen und sie im Nachgang durch Tests zu prüfen. Insgesamt führt dies zu einer verbesserten Projektunterstützung und schnelleren Inbetriebnahme, was sich positiv auf die Gesamtkosten auswirkt.

Geringerer Schulungsbedarf: Der Einsatz einer neuen Steuerung macht es oftmals auch nötig, die dazugehörige Automatisierungsumgebung zu verwenden, was mit hohem Aufwand, Einarbeitungszeit und Kosten verbunden ist. Auch hier bietet der Einsatz der bevorzugten Steuerung einen enormen Vorteil.

Leichtere Integration unterschiedlicher Systeme und Branchen: Offene Kommunikationszweige auf Basis von Ethernet eröffnen dem Anwender alle Freiheitsgrade, um spezifische Antriebstechnik, Human-Machine-Interface-Geräten (HMI) und Peripherie einzubinden. Maschinenbauer und Endkunden fordern gleichermaßen gerade diese offenen Hard- und Softwareschnittstellen, so dass sie ihre Maschinen schnell und einfach auf die jeweiligen Anforderungen in verschiedenen Industriezweigen anpassen können. Der Anwender ist unabhängiger, kann seine Anlage leichter an neue Anforderungen und Aufgaben anpassen und muss nicht ständig hohe Implementierungskosten sowie Zeitaufwand in Kauf nehmen. Damit können sie Anlagen mit bestmöglicher Leistung schneller entwickeln. Beispielsweise können Anlagenbauer in einer Maschine integrierte Servoantriebe von Danfoss mit Linearantrieben eines bevorzugten Lieferanten für einen expliziten Applikationspart kombinieren, um so hohe Effizienz in der Anwendung zu erlangen.

Umfangreiche Bibliotheken für leichtere Anpassung und Entwicklung: Die Programmierung der Software erfolgt häufig nach dem international gültigen Standard IEC 61131-3. So bietet Danfoss bei der ISD-400- und -500-Serie Bibliotheken für diverse Software-Umgebungen an, die die Inbetriebnahme erleichtern. Der Maschinenbauer kann somit auf einen gezielten Endkundenwunsch nach einer speziellen SPS reagieren, ohne dass er die Antriebsarchitektur ändern muss.

Hohe Investitionssicherheit: Offene Konzepte garantieren darüber hinaus eine hohe Investitionssicherheit. Der Maschinenbauer kann eigenes Know-how einbringen, um so exklusive Alleinstellungsmerkmale zu generieren. Technologie-Gruppen, wie die EtherCAT Technology Group (ETG), bestehend aus Anwendern verschiedener Industriezweige und Automatisierungsherstellern bündeln Kräfte, um die jeweiligen Technologien zu unterstützen und zu verbessern. Alle Mitglieder tragen in technischen Arbeitskreisen zur Weiterentwicklung bei. Dadurch erhöht sich die Planungssicherheit bei Maschinenherstellern.

Besserer Service über den gesamten Lebenszyklus: Ein weiterer wichtiger Aspekt ist der After Sales Service. Die Lebensdauer der Maschinen beträgt heutzutage zehn Jahre und mehr. Die jeweilige Serviceabteilung muss die gesamte Maschinenpalette kennen, pflegen und unterstützen können. Die Standardisierung im Bereich Steuerungen erleichtert ihnen die Arbeit und reduziert die Kosten in diesem Bereich, da die Mitarbeiter der Wartungsgruppe nicht jede Automatisierungsumgebung unterstützen. Die Sicherung der Anlagenverfügbarkeit steigt.

Fazit

Eine modulare Automatisierung von Maschinen bringt viele Vorteile, erfordert aber offene Systemarchitekturen, um eine hohes Maß an Wiederverwendung einzelner Bausteine für die Software zu ermöglichen. Nur so erhalten Maschinenbauer und Anwender hohe Flexibilität, um die Vorteile der Automatisierung für die Maschinen bestmöglich zu nutzen und sich durch höhere Flexibilität Wettbewerbsvorteile zu sichern.

Konsequente Modularisierung, Flexibilisierung und Wiederverwendbarkeit bereits getätigter Entwicklungen sind wichtige Bausteine, um auf sich ändernde Anforderungen sehr schnell mit optimal angepassten Lösungen reagieren zu können.

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