INDUSTRIELLE AUTOMATION 1/2020

STEUERN UND ANTREIBEN

STEUERN UND ANTREIBEN Next Level: Fabrik der Zukunft Intelligentes Bodensystem ermöglicht zuverlässige und berührungslose Energieübertragung In der Produktionshalle von morgen sind nur noch die Außenwände fest verbaut. Maschinen und Anlagen hingegen sind frei beweglich und kommunizieren im Industrial Internet of Things (IIoT) miteinander. Wichtige Voraussetzung hierfür: Eine dezentrale Versorgungs- und Dateninfrastruktur. Wie das funktioniert, erfahren Sie hier. Die Fabrik der Zukunft ersetzt starre Produktionslinien durch einen modularen Ansatz: Maschinen- und Anlagenteile sind mobil, funktionieren weitgehend selbständig und tauschen ihre Daten aus, um die Fertigungsprozesse fortlaufend zu verbessern. An die Stelle zentraler Steuerungsmechanismen treten intelligente Netzwerke. „Hierfür hat Bosch Rexroth ein neues Bodensystem entwickelt, bei dem die Lösungen von Weidmüller zum Einsatz kommen“, erklärt Christian Deppermann, Key Account Manager für Bosch bei Weidmüller. Das System von Bosch Rexroth setzt sich aus Platten von 1 m² mit jeweils eigener Steuerung zusammen. Die Lösungen von Weidmüller sorgen für die dezentrale und gleichzeitig modulare Versorgung und Automatisierung der einzelnen Platten als auch für die berührungslose Energieübertragung an die Verbraucher auf dem Boden. Das System ist als Doppelboden angelegt, der nicht nur Raum für die Verkabelung der Steuereinheiten, sondern auch für die Versorgung mit Kühlwasser, Druckluft oder Schmierstoffen bietet. Dezentrale Anordnung der Steuerungs- & Netzwerktechnik Konkret sieht die Produktion in der Fabrik der Zukunft so aus: Ein übergeordnetes System in der Produktionshalle oder in der Cloud wertet die anstehenden Auftragslose aus. Dann verschiebt und platziert es die Geräte und Maschinen entsprechend. Auch Ad-hoc-Veränderungen von Logistikwegen sind möglich. Die sich wandelnden Arbeitszonen werden durch Leuchtstreifen markiert, damit sich Bediener und Fahrzeuge stets sicher durch die Fabrik bewegen. Hier setzt Bosch Rexroth auf das Fieldpower- Konzept. Es bietet eine modulare und dezentrale Plug-and-Play-Bereitstellung der 400-V-Versorgungs- und 24-V-Last- und Steuerspannung. Für seinen Einsatz unterhalb des Bodens erfüllt das Fieldpower- Gehäusesystem Schutzklassen bis IP65. Um Ausfälle in der Prozesskette zu vermeiden, muss die fehlerfreie und pro blemlose Funktion des intelligenten Bodens sichergestellt sein. Mit dem redundanten Aufbau der 24-V-Last- und Steuerspannung als Smart Factory Grid (intelligentes Stromnetz) bietet das Fieldpower-System von Weidmüller maximale Ausfallsicherheit. Auch die Module für die Steuerungs- und Netzwerktechnik sind dezentral angeordnet. Berührungslos Strom übertragen Bewegen sich Geräte, Maschinen oder Fahrerlose Transportsysteme (FTS) auf dem Boden, werden sie durch berührungslose Übertragungseinheiten mit Strom versorgt. Dies bringt entscheidende Vorteile mit sich: Erstens müssen die Verbraucher nicht mehr an einem festen Platz stehen, wo ihre Versorgung sichergestellt ist. Stattdessen können sie flexibel angeordnet werden oder sich selbst bewegen. Zweitens verhindert die berührungslose Energieübertragung teure Produktionsausfälle, die durch den Geräteverschleiß entstehen. Denn defekte Kontakte sind ein häufiger Grund für zeitintensive Reparaturen. „Für das modulare Ladekonzept im intelligenten Boden verwendet Bosch Rexroth deshalb das Freecon- Contactless-System von uns“, so Christian Deppermann. Die Lösung hat eine kompakte Bauweise und eignet sich daher gut für die dezentralen Einsatzgebiete. Bis zu 240 W Leistung werden über einen 5 mm großen Luftspalt übertragen. Das sorge für eine hohe Leistungsdichte gegenüber vergleichbaren Lösungen am Markt bei einem hohen Wirkungsgrad von bis zu 93 %. Es ist auch möglich, den intelligenten Boden zunächst in Teilbereichen einer Produktion einzuführen: Falls nicht der kom- Dipl.-Ing. Silke Lödige, Referentin Fachpresse bei der Weidmüller Interface GmbH & Co. KG in Detmold 28 INDUSTRIELLE AUTOMATION 1/2020

plette Raum eine berührungslose Energieübertragung benötigt, werden in Randbereichen oder auf definierten Wegen Kacheln ohne Funktionen verlegt. Dies ermöglicht dem Anwender, schrittweise auf flexible Fertigungskonzepte umzustellen und so die Investitionskosten zu verringern. 1 Eine berührungslose Stromversorgung von Maschinen erlaubt dezentrale Strukturen „Durch die Flexibilisierung, Modularisierung und Mobilisierung werden Fertigungsprozesse gerade kleiner Losgrößen effizienter als in derzeit oft noch starren Produktionsum gebungen“, so Deppermann. Teamplayer: Smart-Factory- Grid-Lösung und Fieldpower Der dezentrale Aufbau der 24-V-Last- und Steuerspannung als Smart Factory Grid vereinfacht die Planung und spätere Erweiterungen oder Änderungen von Anlagen. Beim Neu- oder Umbau einer Fertigungslinie steht die 24-VDC-Versorgung zur Verfügung, bevor alle Maschinen installiert sind. Dieses unterstützt die Techniker bei der Inbetriebnahme der Anlage, da keine fehleranfällige, provisorische 24-VDC-Verdrahtung erforderlich ist. Die Struktur der 24-VDC-Versorgung muss gut geplant sein, denn die Versorgung muss auch bei lokalen Störungen erhalten bleiben. Durch die geringe Spannung in dem 24-V-Netz erhöht sich der Spannungsfall an der Leitung, was die Leitungslängen einschränkt. Weidmüller hat eine Smart-Factory- Grid-Lösung entwickelt, die durch kurze Leitungslängen zwischen Last und Quelle für einen geringen Spannungsfall sorgt. So gibt es nicht eine zentrale Einspeisung, sondern mehrere im Anlagenfeld installierte Stromversorgungen. Umgesetzt sind die Lösungen mit dem modularen Systembaukasten Fieldpower, der die benötigten Komponenten enthält. Das Portfolio umfasst alle elektromechanischen und elektronischen Komponenten einschließlich der Schutzgehäuse. Die Fieldpower-Gehäusemodule dienen als Basis für die Einspeiseboxen. Die Ausführung gemäß Schutzart IP 65 und die passive Kühlung ermöglichen die Installation außerhalb des Schaltschranks. Die typgeprüfte Kühlung ohne Lüfter ermöglicht den Einsatz in Umgebungstemperaturen bis 50 °C ohne Derating. Die Stromversorgung ist im Aluminium-Kühldeckel eingebaut und erlaubt im Servicefall einen schnellen Austausch. Die Einspeisebox bietet Anschlüsse für zwei ungeschnittene Leitungen zur 400-V-Versorgung sowie zur 24-V-DC-Verteilung. Ein interner Sicherungssteckverbinder schützt die integrierte Stromversorgung. Für zahlreiche Applikationen eine passende Lösung Ein weiterer wichtiger Punkt ist die Anschlusstechnik. Bei ungeschnittenen Leitungen sind die Abgriffe neuralgische Punkte. Auftrennen und Wiederanschließen sind Fehlerquellen, die z. B. zu un gewolltem Verringern des Querschnitts führen können. Mit der Fieldpower-Anschlusstechnologie werden die Leitungen nicht aufgetrennt, sondern per IDC-Technologie sicher abgezweigt. Mit Fieldpower können Leiterquerschnitte von 2,5 - 6 mm² verwendet werden. Nicht nur für die Energieverteilung ist Fieldpower einsetzbar. Der Modulbaukasten bietet für zahlreiche Applikation eine passende Lösung, ob für den Einsatz in der Robotik oder der dezen tralen Automatisierungstechnik. Bestehende Komponenten können jederzeit angepasst werden. Mit Fieldpower steht ein einzigartiges Lösungssystem für vielfältige Anwendungen in der Fabrikautomatisierung zur Verfügung. Fotos: Weidmüller www.weidmueller.de 2 Adaptertülle für Steckverbinder Keystone-Module einfach integrieren Mit der neuen AT-KS Tülle können alle Module, die auf dem Keystone-System basieren, per Snap-in-Montage in diverse icotek-Systeme eingerastet werden. • Separate Lochung in der Gehäusewand nicht notwendig • Platzsparende Lösung • Tülle geeignet für alle Keystone-Module • Snap-in-Montage IP54 01 Für den modularen Aufbau des Bodens wird jede Platte autark gesteuert; dafür sorgt die Fieldpower-Funktionseinheit 02 Mit dem Fieldpower-System können Leiterquerschnitte von 2,5 bis 6 mm² verwendet werden aaa Friedrichshafen 04.03. - 05.03.20 Halle B1 | Stand 506 www.icotek.com