Aufrufe
vor 11 Monaten

Industrielle Automation 5/2017

  • Text
  • Industrielle
  • Automation
Industrielle Automation 5/2017

INDUSTRIELLE

INDUSTRIELLE KOMMUNIKATION I TITEL Drahtlos kommunizieren Induktives Übertragungssystem erlaubt Sensoranbindung auf bewegten Maschinenteilen Sobald sich Sensoren auf beweglichen Maschinenelementen befinden, stellt sich die Frage, über welche Verbindung der Datenaustausch erfolgen soll und wie die elektrische Energie zur Versorgung der Sensoren dorthin gelangt. Genau auf solche Anwendungen zugeschnitten ist ein neues Wireless-System. Es ermöglicht einen drahtlosen Betrieb von bis zu acht binären Sensoren und macht mechanisch anfällige Lösungen mit Schleppketten oder Schleifringen überflüssig. Jens Scherer, Global Product Manager, Business Unit Sensors, Factory Automation bei der Pepperl+Fuchs GmbH in Mannheim Der Einsatz des induktiven Übertragungssystems Wireless Inductive System 2 (WIS 2) ändert nichts Grundsätzliches am Elektronikkonzept von Maschinen und Anlagen, erweitert deren Flexibilität jedoch wesentlich. Um eine drahtlose Anbindung für Sensoren zu realisieren, schaltet man das WIS 2 quasi zwischen die Sensoren und die Steuerung. Dabei bilden zwei Übertragerelemente mit integrierten Spulen in M30- Zylinderbauform den Kern des Systems. Immer wenn diese aufeinander ausgerichtet sind und sich im Abstand weniger Millimeter gegenüberstehen ist das System in der Lage, per induktiver Kopplung Energie und Schaltsignale zu übertragen. Während die Energie in Richtung zu den Sensoren fließt um deren Betrieb zu ermöglichen, werden gleichzeitig die Schaltsignale der Sensoren als höherfrequente Informationen parallel zurück zur Steuerung gesendet. Für die Steuerung und die Sensoren ist der Betrieb vollkommen transparent. Mobil: Verschleißfreier Betrieb für binäre Sensorik Das WIS 2 eignet sich für alle Standardsensoren mit der verbreiteten 3-Draht-Technik und PNP-Ausgang, wie sie zahlreich in Anlagen und Maschinen zu finden sind. Dazu gehören z. B. induktive, kapazitive und optische Sensoren oder auch Geräte, die auf dem Ultraschallprinzip basieren. Sie sind beispielsweise verantwortlich für die Anwesenheits- und Positionserkennung von Werkstücken und Werkzeugen, sie detektieren Robotergreifarme und sind grundsätzlich bei zahlreichen Prozessen eine unverzichtbare Voraussetzung für eine funktionierende und präzise Automation. Wie schon mit dem seit etlichen Jahren erhältlichen WIS 1 lassen sich solche Sensoren mit dem WIS 2 nun verschleißfrei auf beweglichen Maschineneinheiten betreiben, das heißt, ohne Hilfe von kostspieligen hochflexiblen Kabeln, Schleppketten oder Schleifringen. Dies gewinnt insofern ständig an Relevanz, da sich an moderne Industrieanlagen immer mehr Forderungen in Richtung höherer Dynamik, Beweglichkeit und Flexibilität stellen. Anders als die genannten mechanischen Lösungen erlaubt das WIS 2 einen sicheren Betrieb ohne Verschleiß, Abrieb und Korrosion und erhöht obendrein die Flexibilität. Denn das neue System erfordert keine Paarung zwischen Senderund dem Empfängerelement. So lassen sich ohne weitere Maßnahmen wechselweise etwa die Sensoren verschiedener Bereiche eines Drehtisches mit der Steuerung verbinden. Gleiches gilt für einzelne Behälter, Wagen oder Wechselträger von Transportbeziehungsweise Handling-Systemen. 32 INDUSTRIELLE AUTOMATION 5/2017

TITEL I INDUSTRIELLE KOMMUNIKATION 01 Wireless Inductive System 02 Drehtisch mit austauschbarem Werkstückrahmen Bis 12 Watt Energiebedarf werden abgedeckt Ein Blick auf die technischen Details des Wireless Inductive System 2 offenbart signifikante Verbesserungen der Leistungsdaten Auf einen Blick: Mit dem Konzept der drahtlosen Anbindung für Standardsensoren hat Pepperl+Fuchs bereits viele Anwender für das Wireless Inductive System 1 gewinnen können. Das neue WIS 2 überzeugt mit deutlich erhöhten Leistungsdaten, bietet damit noch mehr Flexibilität und hat somit das Potenzial, ein noch größeres Einsatzspektrum zu erschließen. Es ist robust und industrietauglich sowie in IP67-geschützten Gehäusen untergebracht. Neben dem 8-Kanal-System ist auch eine kleine günstige 2-Kanal- Ausführung erhältlich. Auch ist das System mit kundenspezifischen Kabellängen oder Steckverbindern erhältlich statt der standardmäßigen 30-cm-Kabel mit M12-Stecker. im Vergleich zum bisherigen WIS-1-System: So arbeiten die Übertrager jetzt bei Abständen von 0 bis 7 mm, vormals nur bis 5 mm. Das System verkraftet so höhere mechanische Toleranzen und Schwingungen seitens der Maschine. Die übertragbare Energie hat sich mit einer Gesamtleistung von bis zu 12 Watt verachtfacht, wodurch es auch bei der Versorgung komplexerer Sensorkonfigurationen keine Energieengpässe geben sollte. Der Arbeitstemperaturbereich wurde sowohl nach unten als auch nach oben hin erweitert und reicht jetzt von - 20 bis + 55 °C. Zudem kommt das System mit insgesamt nur drei statt vier Komponenten aus, da die Elektronik auf der Steuerungsseite jetzt vollständig im primärseitigen Übertragungselement untergebracht ist und keine spezielle Anschaltung mehr im Schaltschrank benötigt wird. Zum Anschluss der Sensoren dient ein 8-fach-Feldaverteiler mit M12- Anschlüssen, der bis zu 20 m weit entfernt vom Übertrager installierbar ist. Werkstückrahmen ohne Steckverbindung gekoppelt Einsatzmöglichkeiten für das WIS 2 finden sich überall im Maschinenbau an Drehtellern, Werkzeugmagazinen, Transportsystemen und vielem mehr, wie folgendes Einsatzbeispiel aus der Automobilindustrie zeigt: In einer vollautomatischen Schweißzelle zum Verschweißen von Autotüren befindet sich in der Mitte ein Drehtisch, der jeweils auf zwei gegenüberliegenden Seiten in einem Werkstückrahmen Türelemente aufnimmt. Während der Schweißroboter hinter dem Drehtisch an einer Tür arbeitet, tauscht ein Handhabungsroboter gleichzeitig auf der Vorderseite eine fertige Tür gegen eine unbearbeitete aus. Danach bewegt sich der Drehtisch um 180° und bearbeitet die nächste Tür. Bevor die Steuerung die Freigabe zum Schweißen erteilt, überprüfen mehrere Sensoren im Werkstückrahmen die korrekte Position und Lage der noch nicht verschweißten Türelemente. War bisher beim Austauschen des Rahmens auf andere Fahrzeugmodelle stets ein Steckverbinder zu ziehen und danach neu zu verbinden, um die Sensoren elektrisch mit der Steuerung zu koppelt, geschieht dies nun vollkommen kontaktlos über das WIS 2. Der Vorgang benötigt jetzt weder zusätzliche Zeit noch können Kontakte verbogen werden, mechanisch verschleißen oder korrodieren. Mit der berührungslosen Signalübertragung und Energieversorgung sind Fehlerquellen gebannt, die häufig durch mechanische Konstellationen wie Steckerverbindungen entstehen. Transportsystem meldet Füllstand Auch in der Logistik und an Transportsystemen finden sich typische Einsatzbeispiele für das WIS 2, etwa um einen unterbrechungsfreien Arbeitsfluss sicherzustellen. So werden die Autotüren der Schweißzelle auf fahrbaren Racks angeliefert und der Arbeitsfortschritt bzw. Befüllungsstand über Sensoren auf dem Transportsystem erfasst. Sobald das Rack an der Station korrekt angedockt hat, versorgt das WIS 2 die darauf befindlichen Sensoren automatisch mit Energie, so dass sie ihre Informationen senden können. Damit ist die Steuerung in der Lage, rechtzeitig das Signal zum Austauschen des Racks zu geben. Das WIS 2 macht das Mitführen einer Energieversorgung oder Batterie überflüssig. Fotos: Pepperl + Fuchs www.pepperl-fuchs.de INDUSTRIELLE AUTOMATION 5/2017 33

AUSGABE