Perfekte Tarnung: Was wie ein dezentraler Servoverstärker aussieht, ist eine komplette Motion-Steuerung mit I/Os, Feldbus-Schnittstellen und Einspeisung für den DC-Zwischenkreis.

Perfekte Tarnung: Was wie ein dezentraler Servoverstärker aussieht, ist eine komplette Motion-Steuerung mit I/Os, Feldbus-Schnittstellen und Einspeisung für den DC-Zwischenkreis. AMK

Trotz fortgeschrittener Dezentralisierung der Servoachsen findet sich häufig immer noch eine zen­trale Einspeisung in Form eines Gleichrichters für den DC-Zwischenkreis hinter der Schaltschranktür. Dieser Aufbau bringt zwar die Antriebsregler ins Feld, dennoch muss Schaltschrankvolumen vorgehalten werden. Maschinenbauer mit modular aufgebauten Anlagen und kundenspezifisch konfigurierbaren Anbauoptionen müssen in diesem Fall immer Platzreserven im Schaltschrank lassen – für eine mehr oder weniger bekannte Anzahl an Einspeisungen. Dies hat den Nachteil, dass die Schränke für die zentralen Anlagenmodule stets größer dimensioniert werden, als es nötig wäre.

Abhilfe schafft die Verlagerung der Energieversorgung für die Antriebe ins jeweilige Prozess- beziehungsweise Maschinenmodul. Dann können auch nachträglich Erweiterungen, Anpassungen oder Modernisierungen erfolgen, ohne dabei Platzprobleme im Schrank zu bekommen. Die einzelnen Teilsysteme sind nur noch mit Drehstrom zu versorgen und über Ethernet in den Steuerungsverbund aufzunehmen – sofern sie auch noch über ­eine eigene SPS- und Motion-Control-Intelligenz verfügen. Dieses letzte Glied einer komplett dezentralen Automatisierung hat AMK entwickelt.

Standardmäßig implementiert: Schnittstellen für Ethercat, Profibus und Ethernet/IP für die Kommunikation ‚nach oben‘ sowie Ethercat für die Vernetzung der Antriebsachsen.

Standardmäßig implementiert: Schnittstellen für Ethercat, Profibus und Ethernet/IP für die Kommunikation ‚nach oben‘ sowie Ethercat für die Vernetzung der Antriebsachsen. AMK

DC-Einspeisung mit Bewegungsintelligenz kombiniert

Die dezentrale Steuerung iSA beinhaltet genau die Funktionen, die bis dato für Servo-Anwendungen im Feld noch fehlten: Eine Einspeisung in Kombination mit Steuerungsintelligenz. Grundlage bildet die vorhandene Geräteserie iC – ein dezentraler Servoregler – der entsprechend angepasst wurde. Im gleichen Gehäuse befindet sich anstatt eines Wechselrichters ein leistungsstarker Motion Controller mit Realtime-Linux als Betriebssystem. Die Rechenperformance der Steuerung bildet die Grundlage für schnelle wie präzise Motion-Control mit ausreichend Luft für die Ablaufsteuerung und falls notwendig für die Visualisierung.

Aus Kostengründen sieht AMK zwar keinen vorrangigen Bedarf, Maschinenmodule mit einer eigenen Visualisierung auszurüsten. Dennoch gibt es Situationen, auf Nebenaggregate direkt zugreifen zu müssen: Service, Wartung und das Aufspielen neuer Rezepturen sind drei typische Beispiele, bei denen der Zugriff auf die autarken, dezentralen Steuerungen Sinn macht. Für diese Szenarien hat AMK die Option geschaffen, mit Smart Devices auf die Steuerungen zuzugreifen. Das eingesetzte Visualisierungssystem ist Web-basiert und damit mit allen gängigen Betriebssystemen für Tablets oder Smartphones aufrufbar. Ebenso können Daten aber auch direkt über eine App mit der Steuerung ausgetauscht werden. In Summe ermöglicht dieser Aufbau, Maschinenmodule preiswerter zu bauen, weil die Mensch-Maschine-Schnittstelle – das Bedienterminal am Maschinenmodul – durch Smart Devices ersetzbar wird.

Die dezentrale Motion-Steuerung hat ausreichend Reserven für die Ablaufsteuerung der Maschinenmodule und deren Visualisierung mittels Webserver. Das ermöglicht den Aufbau komplett eigenständiger Maschinenmodule ohne zentrale Steuerung.

Die dezentrale Motion-Steuerung hat ausreichend Reserven für die Ablaufsteuerung der Maschinenmodule und deren Visualisierung mittels Webserver. Das ermöglicht den Aufbau komplett eigenständiger Maschinenmodule ohne zentrale Steuerung. AMK

Kommunikativ – nach unten und oben

Für die zeitkritischere Kommunikation im Automatisierungsverbund kommt Echtzeit-Ethernet zum Einsatz. Bei der Querkommunikation im Master-Slave-Betrieb sowie den generellen Gateway-Funktionen heißt der präferierte Systembus Ethercat. Darüber hinaus werden serienmäßig Profibus und Ethernet/IP unterstützt. Somit deckt die Steuerung einen großen Teil an Kommunikationsaufgaben ab – ohne zusätzliche Optionsmodule. Die Kommunikation mit Ethercat sorgt einerseits für die Regelungsperformance in Richtung der Wechselrichter und bildet anderseits die Grundlage, mehrere ­Maschinenmodule ohne übergeordnete Zentralsteuerung zu synchronisieren. Dazu reicht es aus, den Modulen einen Leitwert mitzuteilen, wie schnell gerade der Hauptprozess läuft.

Aufgrund der standardisierten Kommunikation lassen sich Maschinen auch ändern, ohne aufwendige Anpassungen in der Zentralsteuerung vornehmen zu müssen. Sogar Industrie-4.0-Szenarien sind mit diesem Konzept umsetzbar. Mit dem dezentralen Servo-System lassen sich Maschinen in einzelne Module aufteilen, die ihrerseits definierte Funktionen erfüllen. Ist dieser Funktionsraum in sich variabel kombinierbar, werden Maschinen ohne aufwändige Schnittstellenprogrammierungen baukastenähnlich konfigurierbar – vorausgesetzt die Module können die Prozesse eigenständig erledigen.

SPS IPC Drives 2014
Halle 4, Stand 210