Intelligenter Antrieb im Zeitalter von Industrie 4.0

Intelligenter Antrieb im Zeitalter von Industrie 4.0

Mit dem rasanten Wachstum von Industrie 4.0-Anwendungen stehen Maschinenbauer unter dem Druck, weniger Mitarbeiter einzusetzen, um kürzere Entwicklungszeiten für fortschrittliche Maschinen zu ermöglichen. Der Bedarf, mit Echtzeitdaten die notwendigen Informationen für die betriebliche Entscheidungsfindung bereitzustellen, wächst. Das mit Industrie 4.0 verbundene Schlüsselwort ist Konnektivität (Verbindungen zwischen allen Beteiligten am Produktionsprozess), auch in Fabriken, die Industrie 4.0 noch nicht anwenden. Wichtig ist, dass Komponenten oder Systeme mindestens mit den Anforderungen von Industrie 4.0 kompatibel sind und sich mit internen und externen Netzwerken verbinden und kommunizieren können.

Obwohl die Implementierung mit neuen Komponenten einfach ist, ist es nicht realistisch, alle bestehenden Systeme zu ersetzen, um die Kompatibilität sicherzustellen. Dies hat zur Entwicklung einer Vielzahl von Geräten geführt, die zumindest eine grundlegende Anbindung an ein Industrial 4.0-System ermöglichen, ohne die Automatisierungslogik zu beeinträchtigen. Die Entwicklung des Laufwerks ermöglicht es Herstellern, verschiedene Funktionen durch integrierte Technologie zu konfigurieren, die den Bedarf an externen SPS eliminiert und die Änderungen widerspiegelt, die an Laufwerken der vorherigen Generation vorgenommen wurden, die eine eingeschränkte Funktionalität bieten.

Keine externe SPS erforderlich

Moderne Antriebssysteme sind ausreichend intelligent, um Positionsverschiebung und Geschwindigkeitssteuerung durchzuführen. Die Implementierung dieser Funktionen ist so einfach wie das Anzeigen einer E-Mail über ein Mobiltelefon. Eine weitere Erwartung, die Industrie 4.0 mit sich bringt, besteht darin, dass das Antriebssystem Daten zur Maschinenfunktionalität und -leistung erfassen, die Daten dann konfigurieren und der Außenwelt präsentieren kann.

Fortgeschrittene Antriebshersteller können mithilfe der integrierten Technologie eine Vielzahl von Funktionen konfigurieren, sodass keine externen speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPS) erforderlich sind. Zu den neuesten Servoantrieben gehört beispielsweise das programmierbare Steuerungs-Betriebssystem 61131-3 der International Electrotechnical Commission (IEC). Dies spiegelt die Änderungen wider, die an der vorherigen Treibergeneration vorgenommen wurden und die eingeschränkte Funktionalität boten.

Es dauert einige Zeit, die Auswirkungen dieser Fortschritte auf den Antrieb vollständig zu verstehen, aber die heutigen intelligenten Antriebe sind in der Lage, Herausforderungen bei der Echtzeitsteuerung zu lösen, was ein wichtiger Aspekt von Industrie 4 ist.0 Die SPS entfällt und der direkte Zugriff auf den Antrieb eliminiert Zeitintervalle und optimiert Zykluszeit und Produktkonsistenz.

Bleiben Sie synchron

Selbst wenn ein Antriebssystem ein bestimmtes Problemlösungstool oder einen Funktionsblock enthält, steht es immer noch vor der Herausforderung, mehrere Bewegungen auf einer Maschine zu synchronisieren. Für den Fall, dass das verwendete Bussystem nicht bekannt ist, besteht die Lösung darin, den Antrieben die Kommunikation zu ermöglichen, ohne zum zentralen Steuerungssystem zurückkehren zu müssen. Hier ist das deterministische Bussystem wie SERCOS III in sich geschlossen. Ein deterministisches System ist keine notwendige Voraussetzung für die Anwendung von Industrie 4.0. Der Antrieb kann Echtzeitdaten speichern und diese auf nichtdeterministische Weise an das vorgelagerte System senden.

Da das Laufwerk nun über eine Vielzahl fortschrittlicher Werkzeuge verfügt, ist es wichtig, das richtige Werkzeug auszuwählen. Das Ziel sollte darin bestehen, Maschinenbauer-Programmierern ohne besondere Erfahrung den Zugriff und die Nutzung dieser Funktionen zu ermöglichen. Es wird empfohlen, getestete und getestete SPS-Funktionsbausteine ​​zu verwenden, die mit SPSen nach dem IEC 61131-3-Standard verwendet werden können und sogar mit der Kontaktplanprogrammierung kombiniert werden können.

Mittlerweile steht eine große Vielfalt an Funktionsbausteinen zur Verfügung, die für jede Anwendung ausgewählt werden können. Ihre Aufgaben reichen von der Erfassung von Positionsinformationen auf dem Förderband über die Steuerung der Wickelmaschine bis hin zur Registrierungskontrolle im geschlossenen Regelkreis und sogar die Erstellung vollständiger Bewegungsbahnen für Querschneider und Querversiegler.

Erstellen Sie ein HMI

Human Machine Interface (HMI) ist eine weitere Schlüsselkomponente von Industrie 4.0. In der Vergangenheit erforderte die Erstellung von Schnittstellen für Maschinen und Bediener den Eingriff einer zentralen SPS und eines Bussystems, um wichtige Informationen und Variablen zur Maschineneinrichtung an den Antrieb zu senden. Diagnose- und Maschinenstatusinformationen werden erneut in die SPS importiert, bevor sie auf dem HMI angezeigt werden.

Moderne Bussysteme können dies zwar leisten, es kann jedoch einen hohen Programmieraufwand erfordern und kann unnötig sein, wenn das Antriebssystem alle erforderlichen Informationen enthält. Um dieses Problem zu lösen, enthalten viele Antriebssysteme alle Werkzeuge, die zur Erstellung eines HMI erforderlich sind. In manchen Fällen wird die zentrale SPS möglicherweise nicht benötigt, da der Antrieb alle Ein- und Ausgänge nutzen kann, die zuvor mit der SPS verbunden waren.

Der Schlüsselfaktor, der kontrolliert werden muss, ist die Zeit, die zum Einrichten und Debuggen der Maschine erforderlich ist. Intelligente Antriebe bieten jetzt eine Reihe von Tools, die die Anlaufzeit durch optimierte Achsbewegung und Prozesssynchronisation verkürzen.

Diese Schnellstart-Tools dienen dazu, den Antrieb in den frühen Phasen der Maschineninbetriebnahme zu bewegen, auch wenn die Maschinensteuerungssoftware noch nicht im System installiert ist. Das Ergebnis ist ein schneller und einfacher Test der mechanischen Leistung der Maschine, bei dem nur einfache IT-Tools wie Mobiltelefone oder Tablets zum Einsatz kommen.

Hilft bei der Pflege

Intelligente Antriebssysteme können an proaktiven Wartungsstrategien teilnehmen, da sie mit einem kompletten Satz wichtiger Tools ausgestattet sind, die wichtige vorausschauende Wartungsfunktionen ausführen können, wodurch zusätzlicher Programmieraufwand minimiert wird. Diese Software kann so eingestellt werden, dass sie den Maschinenleistungsstatus und den Prozessstatus kontinuierlich in Echtzeit überwacht. Dazu gehört die Wellenformanalyse durch Analyse von Temperaturänderungen sowie die Prüfung auf Spiel, erhöhte Reibung oder Prozessüberlastung.

Wenn ein Fehlerzustand auftritt, wird ein Code generiert und an die HMI gesendet. Wenn Sie ein kritisches Problem feststellen, das einen Stopp der Maschine erfordert, können Sie innerhalb des Antriebs Entscheidungen treffen, um das Risiko von Produktionsausfällen und Maschinenschäden zu minimieren.

Industrie 4.0 bietet verbesserte Verarbeitungsleistung und verbesserte Funktionalität für Smart Drives. Dies bietet produzierenden Unternehmen mehr Möglichkeiten, Programmierung, Produktion und Wartung zu optimieren. Da in vielen Fällen die SPS-Anforderungen reduziert werden oder gar nicht mehr benötigt werden, können in kürzerer Zeit fortschrittlichere Maschinen erstellt werden.