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Antrieb für Sensor-SchrauberLeise Schrauber mit Feingefühl

Mikro-Sensor-Schraubsysteme

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Highspeed Feldbus-GatewayEine intelligente Lösung

Die Anforderungen der Betreiber an effiziente, mehrachsige Servoantriebe steigen. Auf der einen Seite werden eine hohe Flexibilität und möglichst viel Leistung, auf der anderen eine vertraute Struktur erwartet. Wirtschaftlich soll das Ganze natürlich auch sein. Wie eine Lösung aussehen kann, zeigt der folgende Beitrag über neue Highspeed Gateways.

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Highspeed Feldbus-Gateway: Eine  intelligente Lösung

Mit dem Mehrachs-Servoverstärker Moviaxis eröffnet SEW-Eurodrive neue, innovative Möglichkeiten für mehrachsige Servoantriebslösungen. Neben der hochdynamischen Regelung einzelner Achsen verfolgt der Servoregler den Ansatz einer flexiblen Konfiguration hinsichtlich Funktionalität, Leistung und Automatisierung. Oberstes Ziel ist dabei immer, in der dem Anwender vertrauten (SPS-)Steuerungsstruktur viele integrierte Technologie- und Motion-Control-Funktionen einfach bedienbar und nutzbar zu machen. Im Gegensatz dazu müssen viele Antriebssysteme erst mit einer zusätzlichen Steuerung ausgerüstet sein, um eine Positionieraufgabe durchführen zu können. Dank der einheitlichen Leistungsversorgung, den integrierten Systembussen, dem optionalen EtherCAT basierenden Systembus und der intelligenten Funktionsverteilung lassen sich alle Systemkomponenten flexibel zu individuellen Antriebslösungen kombinieren.

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Der Kopf eines jeden Achsverbundes sind die Mastermodule. Sie bilden die Schaltzentrale des Systems. In diesen Modulen sind zum einen der Netzwerk- und Feldbuszugang, zum anderen auch Steuerungstechnik, Datenhaltung und Officekommunikation zentralisiert. In Kombination mit den intelligenten Achsmodulen sorgen sie für erhebliche Kostenvorteile und verbesserte Handhabung aufgrund der Einsparungen einzelner Steuerungen, Feldbuskarten und Datenspeicher in jeder Achse. Das Moviaxis-Mastermodul gibt es in verschiedenen funktionalen Ausprägungen – als Gateway, Configurable Control Unit oder Motion Control-Steuerung. Hierdurch wird eine hohe Skalierbarkeit erreicht. Dabei bietet das System auch bezüglich der Kommunikationsoptionen und der integrierbaren Steuerungstechnik eine hohe Flexibilität.

Unterschiedliche Antriebe im Verbund

Die reine Kommunikationsvariante stellen dabei Mastermodule mit den neuen Feldbus-Gateways vom Typ UFx41B dar. Sie sorgen für die Verteilung der Prozessdaten vom Feldbus an die untergeordneten Achsen bzw. für die Weitergabe der Informationen von den Achsen an den Feldbus und ersparen damit letztendlich einzelne Feldbuskarten im Servoverstärker. Die Gateways können dabei eine konfigurierbare Anzahl von Prozessdaten zwischen den einzelnen Achsen und dem Feldbus beziehungsweise Netzwerk austauschen. Die Gateways lassen sich über die SEW-Systembusse kostengünstig an die Achs- und Systemmodule sowie die Frequenzumrichter Movitrac und -drive des Hauses anbinden. Je nach Applikation stehen hierbei als Systembusse entweder zwei CAN-Busse oder ein EtherCat-basierender Systembus zur Verfügung. So kann man einen Achsverbund mit maximalen Kommunikationsanforderungen hinsichtlich Datengeschwindigkeit und Datenvolumen realisieren, ebenso einen Verbund mit normalem Datenaufkommen und Motion Control-Anforderungen.

Damit lassen sich von Seiten der Kommunikation skalierbare Achsverbände realisieren, die auch aus einer Mischung von leistungsfähigen Servoachsen und Standardumrichtern bestehen können – ganz wie es die Anwendung erfordert. Über den SEW-Systembus ermöglichen die Gateways den Einsatz von feldbusneutralen Achsen: Gleich welcher Feldbus (Profibus, DeviceNet) oder welches Netzwerk (Ethernet IP, ProfiNet IO, ModiBus TCP) beim Endkunden eingesetzt wird – immer kann die gleiche Achse verwendet werden. Das bietet beispielsweise große Vorteile für Anlagenbauer, deren Anlagen weltweit eingesetzt werden. Sie müssen nicht für unterschiedliche Feldbusse/Netzwerke eigene Achsmodule oder Frequenzumrichter auf Lager haben oder gar diverse Optionskarten bevorraten und einbauen, sondern können alle Anlagen mit demselben Achsentyp ausrüsten. Das reduziert die Kosten für die Lagerhaltung und erleichtert die spätere Wartung.

Flexibilität bei der Buswahl

Für die Kommunikation zur Steuerungsebene stehen die Gateways zurzeit in zwei Varianten zur Verfügung: Einmal für DeviceNet und Profibus sowie zum anderen für Profinet IO, EtherNet IP und ModBus TCP. Innerhalb der Varianten kann einfach per DIP-Schalter zwischen den Feldbussystemen/Netzwerken umgeschaltet werden. Auch das erhöht die Flexibilität des Anlagenbauers – er benötigt damit in der Regel nur einen Typ des Gateways und kann seine Anlagen dank des DIP-Schalters an verschiedene Feldbusse und Steuerungen und damit an globale bzw. regionale Endkundenvorgaben anpassen. Die Gateways haben zudem standardmäßig Schnittstellen für die Officekommunikation an Bord. Über USB und TCP/IP lässt sich der Achsverbund nicht nur leicht parametrieren, sondern auch in das kundenseitige Firmennetzwerk integrieren. Ein optional als Systemzubehör angebotenes Modem (ORA 11B), das an den TCP/IP-Zugang angeschlossen wird, ermöglicht zudem die direkte Fernwartung über eine eigene, analoge Telefonleitung. Dies umgeht die typischen Probleme, die ein Zugriff über Firmennetzwerke wie Firewall etc. mit sich bringen kann.

Für eine leichte Wartung hält das Gateway ein weiteres Feature bereit, insbesondere für Anlagenbetreiber: die Auto-Reload-Funktion. Alle Daten der Achsen im Verbund sind im Mastermodul zentral gespeichert. Muss nun eine Achse ausgetauscht werden, so lädt das Gateway die notwendigen Daten automatisch zurück in die neue Achse. Die ausgetauschte Achse kann damit sofort ohne weitere Einstellungen und Neu-Parametrierungen wieder angefahren werden. Das minimiert nicht nur die Stillstandszeiten einer Anlage, sondern erfordert für den Austausch einer Achse auch nicht unbedingt Spezialisten. Ein Techniker vor Ort kann sie einfach (mechanisch) austauschen, Programmier- bzw. Parametrierkenntnisse oder -eingriffe sind nicht erforderlich. Somit eignet sich das Produkt auch speziell für Märkte und Applikationen mit der besonderen Anforderung nach einfacher Bedienung und Anwendung.

Fazit

Die hier vorgestellten Highspeed Feldbus-Gateways verbessern die Integration und Kommunikation von Antriebssystemen deutlich - mit zusätzlichen Komfortfunktionen. Die zentrale Datenhaltung in Verbindung mit dem Auto-Reload erlaubt extrem hohe Verfügbarkeiten bei minimalen Anforderungen an den lokalen Service oder die Instandhaltung. Das breite, abgedeckte Spektrum von Netzwerken und Feldbussen ermöglicht logistisch optimierte Antriebslösungen mit „kommunikationsneutralen“ Antriebseinheiten, erfordert weniger Teile und bewirkt eine Minderung der Komplexitätskosten. Die freie Kombinierbarkeit von Frequenzumrichtern, Applikationsantrieben und Servoumrichtern bietet nicht zuletzt die Möglichkeit, technisch genau das einzusetzen, was gebraucht wird. Eine Überdimensionierung in Bezug auf nicht genutzte Funktionen und den damit verbundenen Kosten entfällt.
Michael Gutmann, SEW/Dr. Peter Stipp

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