Vario-X ist eine modulare und flexible Automatisierungsplattform, mit der sich sämtliche Automatisierungsfunktionen komplett dezentral, also ohne Schaltschrank-Architektur, realisieren lassen.

Bild: Murrelektronik

Dezentrale Automatisierungsplattform Sensorik und Aktorik schaltschranklos an die Maschine

09.03.2022

Eine neue Automatisierungsplattform bringt die Sensorik und Aktorik schaltschranklos und dezentral ins Feld. Damit soll sich die Installationszeit um 40 Prozent verkürzen. Gleichzeitig spart der Digitale Zwilling der Automatisierungsplattform Kosten und Zeit bei Planung, Installation, Betrieb und Service.

In der Welt der Automatisierung wird nichts mehr so sein, wie es war. So ziemlich alles, worauf in Fertigungsprozessen bisher Verlass war, steht jetzt auf dem Prüfstand. Was als Fernziel formuliert und ‚für irgendwann‘ geplant war, ist jetzt konkrete Zielvorgabe: Modulare, standardisierte und digital unterstützte Planung, einfachere und schnellere Installation und Inbetriebnahme, mehr Flexibilität in der Fertigung bei gleichzeitig kürzeren Durchlaufzeiten sowie effizientere Service- und Wartungsprozesse. Und das alles hochgradig digitalisiert, damit der Kunde jederzeit und von jedem Ort auf Prozess- und Maschinendaten zugreifen kann.

Es ist also höchste Zeit, sich den Herausforderungen der Produktionswelt von morgen zu stellen und die richtigen Antworten zu finden auf Fragen zur Digitalisierung, Industrie 4.0, zum Thema Künstliche Intelligenz, auf den Fachkräftemangel und die Erwartungen der nachrückenden Generationen an New-Work. Auch Flexibilität und Time-to-Market gewinnen immer mehr an Bedeutung in der Fertigung und prägen die Anlagenplanung zusammen mit Fragen zur Energieeffizienz, CO2-Reduktion und Nachhaltigkeit.

All das will Antworten und durchdachte Lösungen, die bestimmen, welchen Weg die Automatisierung von morgen nimmt. Fakt ist: Der zunehmende Automatisierungs- und Digitalisierungsgrad lässt schon heute die Schaltschränke platzen. Als direkte Folge steigen Installations- und Inbetriebnahmezeiten immer stärker an. Die Devise lautet deshalb: Raus ins Feld, dezentralisieren, modularisieren, Technologien zusammenfassen, Energie effizienter nutzen, Komplexität reduzieren und vereinfachen – smarte Lösungen finden!

Murrelektronik hat mit Vario-X die Antwort auf all diese Anforderungen. Vario-X ist eine modulare und hochflexible Automatisierungsplattform, mit der sich sämtliche Automatisierungsfunktionen erstmals komplett bedarfsgenau und dezentral, also ohne Schaltschrank-Architektur, realisieren lassen. Vario-X bringt Sensorik und Aktorik ins direkte Maschinenumfeld und sorgt bei der nahtlosen Integration von dezentralen Servoantrieben für ein zuverlässiges Spannungs-, Signal- und Datenmanagement.

Herzstück von Vario-X sind robuste, wasser- und staubdichte Gehäuse in Schutzart IP65, in denen die Spannungsversorgung, Steuerung, Switches, Sicherheitstechnik und IO-Module verbaut sind. Sie lassen sich modulartig nebeneinander in eine nicht minder robuste Backplane mit integrierten Maschinenbauprofilen einrasten. So kann die gesamte Station ohne weiteren Schutz ganz einfach an allen gängigen Profilsystemen befestigt werden.

Ausgestattet mit einer Multicore-CPU ist der Vario-X-Controller allen Anforderungen gewachsen und lässt sich als offene Steuerungsplattform in alle übergeordneten Industrial-Ethernet Netzwerke einbinden. Der Controller kommuniziert innerhalb des Systems sowie mit der Antriebstechnik und externen Teilnehmern in Echtzeit über EtherCat. W-LAN, 5G und Bluetooth sowie OPC-UA und MQTT sorgen für grenzenlose IoT-Kommunikation in der Fabrik der Zukunft.

40 Prozent schnellere Installation

Die Installation und Verkabelung der Sensorik und Aktorik erfolgt nach dem Plug-and-Play-Prinzip mit vorkonfektionierten M12- und MQ15-Steckern fehlerfrei und in kürzester Zeit. Teure M23-Steckverbinder haben ausgedient. Damit entfallen auch die zeitraubenden und damit teuren Installationsarbeiten am Schaltschrank wie dem Abisolieren, dem Setzen von Ader-Endhülsen und dem Anklemmen.

Reicht eine Station für die gesamte Maschinensteuerung nicht aus, lassen sich problemlos weitere Stationen etwa für eine zusätzliche Stromeinspeisung dezentral in der Maschine platzieren und miteinander verbinden. Ebenso lassen sich einzelne IO-Module auch ganz ohne Backplane direkt an der Sensorik/Aktorik installieren, um Signale direkt dort einzusammeln. Das entschlackt die Maschinenanbauten und verschlankt die gesamte Kabelarchitektur enorm.

Vario-X gewährleistet modulare und transparente Prozesse, eine höhere Wertschöpfung in allen Unternehmensbereichen und damit mehr Wirtschaftlichkeit und Wettbewerbsfähigkeit im Maschinen- und Anlagenbau. Allein dank des durchgängigen Installationskonzepts verkürzt Vario-X eine Maschineninstallation um rund 40 Prozent.

Der Fertigung die Luft abdrehen

Vario-X treibt die konsequente Elektrifizierung von Fertigungsprozessen voran und setzt damit auch der Pneumatik eine deutlich effizientere Alternative entgegen. Denn mit einem Wirkungsgrad von nur zehn bis 20 Prozent verpufft beim Energieträger Luft viel zu viel Energie durch unzählige Leckagen im System und ineffiziente Aktorik.

Pneumatik durch Elektrik zu ersetzen – zum Beispiel bei Spanneinheiten im Karosserie-Rohbau – bringt allen Beteiligten nur Vorteile: Dem Unternehmer, der die ineffiziente, schlecht steuerbare und verhältnismäßig teure Pneumatik in seinen Werkshallen reduzieren kann, dem Produktionsplaner, der sich jetzt auf einen Energieträger – nämlich Elektrizität – fokussieren kann, den Mitarbeitern, die endlich in einem merklich leiseren Arbeitsumfeld arbeiten können – und nicht zuletzt der Umwelt. Auch lassen sich im Gegensatz zur Pneumatik mit beim Einsatz von Servo-Antrieben exakte Prozessdaten erfassen und analysieren. Kunden optimieren ihre Anlage gewissermaßen im laufenden Betrieb.

Digitaler Zwilling beschleunigt Prozesse

Vario-X sind aber nicht nur Backplanes, Steuerungen, Kabel & Co. Die mit Vario-X automatisierte Anlage hat von Anfang an einen digitalen Zwilling: Ein bewegliches 1:1 Abbild der realen Anlage, das alle Funktionen und Parameter des späteren Systems beinhaltet – und das bereits in der Projektphase, bevor auch nur das erste mechanische Bauteil bestellt oder montiert wurde.

Dafür kinematisiert Murrelektronik die Konstruktions-Dateien von Maschinen und Anlagen in einer speziellen Software, in der dann die späteren Bewegungen und Abläufe simuliert werden können. Im digitalen Zwilling läuft dasselbe Steuerungsprogramm wie später auf der realen Maschine. Die digitale Anlage kann per Augmented Reality (AR) auf dem Handy oder Tablet direkt in die spätere Produktionshalle ‚gestellt‘ werden, um alle Bewegungsabläufe in Funktion vorab virtuell betrachtet zu können.

Das alles reduziert die Montage- und Inbetriebnahmezeit um ein Vielfaches, weil viele Probleme, die während der Montage entdeckt werden, nun erst gar nicht auftreten. Monteure können den digitalen Zwilling als ‚3D-Bauplan‘ nutzen, etwa per Augmented Reality-App oder Virtual Reality-Brille. Das funktioniert deutlich schneller, als einen in 2D gezeichneten Plan zu verstehen. Hinzu kommt, dass der digitale Zwilling der Maschine im Betrieb quasi laufend auf die Finger schauen kann.

Das liefert wertvolle Hinweise über die mechanischen und thermischen Einflüsse, denen die Maschine ausgesetzt ist. Das ist ein großer Vorteil beim Blick auf neue Geschäftsmodelle, in denen Maschinen immer öfter verleast anstatt verkauft werden und der Anlageneigentümer großes Interesse daran hat, zu wissen, wie mit seiner Maschine und mit welcher Auslastung umgegangen wird.

Vario-X liefert die Antwort auf die drängenden Fragen und Herausforderungen in der Automatisierungstechnik, wenn es um Produktions-, Anlagen- und Installationsplanung geht. Damit lassen sich ‚silogetriebene‘ Planung vermeiden und statische Planungsprozesse aufbrechen. Diese konsequente Ausrichtung an den Bedürfnissen der Kunden hat neben den agilen Entwicklungsprozessen entscheidend zur Entstehung von Vario-X beigetragen.

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  • Herzstück von Vario-X sind robuste, wasser- und staubdichte Gehäuse in Schutzart IP65, in denen die Spannungsversorgung, Steuerung, Switches, Sicherheitstechnik und IO-Module verbaut sind.

    Bild: Murrelektronik

  • Die mit Vario-X automatisierte Anlage hat von Anfang an einen digitalen Zwilling: Ein bewegliches 1:1 Abbild der realen Anlage, das alle Funktionen und Parameter des späteren Systems beinhaltet.

    Bild: Murrelektronik

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