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Industrielle Automation 6/2018

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Industrielle Automation 6/2018

IO-Link verbessert

IO-Link verbessert Prüfaufbau QUALITÄT, AUF DIE VERLASS IST Bei qualitativ hochwertigen Elektrowerkzeugen spielt die Funktionsprüfung eine wichtige Rolle – schließlich erwarten die Handwerker Perfektion. Diese wird in modularen Prüfkammern geprüft. Messgeräte mit IO-Link-Kommunikation haben sich dafür als beste Lösung erwiesen. Dipl.-Ing. Klaus D. Hahn, Entwicklungsingenieur im Betriebsmittelbau bei Bosch: „Die Funktion unserer Power Tools mithilfe moderner Stromüberwachungsrelais mit IO-Link-Kommunikation zu dokumentieren, ist eine sehr elegante Lösung.“ Im Werk Murrhardt von Bosch Power Tools werden besonders hochwertige Werkzeuge hergestellt, wie die Schrauberlösung zum automatisierten Anschrauben von Traktorenhinterachsen – mit Lasermessgerät, Joystick, Drehmomenterfassung und -dokumentation – und das bei einem Schraubergewicht von knapp einer Tonne. Nicht immer sind es Schwergewichte, die hier gebaut werden. Das Werk im schwäbisch-fränkischen Wald unterstützt zudem das Hauptwerk in Leinfelden bei der Entwicklung sowie dem Bau besonderer Power-Tool-Lösungen. Ein weiteres Beispiel, das zwar nicht bei Gewicht und Komplexität besonders hervorsticht, sondern beim übersichtlichen und modernen Aufbau, sind neu entwickelte, modular aufgebaute Prüfzellen für qualitativ hochwertige Elektrowerkzeuge wie Geradschleifer, Betonschleifer, Bohrmaschinen etc. Eine Zelle verfügt über zwei Kammern mit jeweils zwei Einschüben zum Einlegen von kabelgebundenen Werkzeugen. Für die Prüfzyklen stehen in jedem Einschub unterschiedliche Anschlüsse zur Verfügung, die mit vier Maximal-Wechselspannungen zwischen 50 V und 230 V sowie mit der halben Maximalspannung beaufschlagt werden können. „Die dafür erforderliche Flexibilität ließ sich am besten durch den Einsatz moderner Elektround Steuerungstechnik realisieren“, so Klaus D. Hahn aus der Entwicklungsabteilung des Betriebsmittelbaus. Das steuerungstechnische Herz der Prüfkammern bildet ein Simatic Distributed Controller von Siemens aus dem feinmodularen Periphe- 14 PI-Magazin 2/2018 riesystem ET 200SP mit fehlersicherer F-CPU. Der Bediener muss lediglich die Typ-Teilenummer des Geräts eingeben bzw. auswählen und die für die Prüfung vorgesehene Zelle benennen. Anschließend kann die Prüfung beginnen: drei Minuten mit der halben und sieben Minuten mit der vollen Betriebsspannung. QUALITÄTSMANAGEMENT PROFITIERT VON DER STROMÜBERWACHUNG „Ein zentraler Aspekt der Gesamtkonstruktion ist die Stromüberwachung, an der wir aus Sicht des Qualitätsmanagements viel ablesen können“, erläutert Klaus D. Hahn. Denn bisher wurde während der Funktionsprüfung lediglich ein Temperatursensor am Werkzeug angebracht, der die Betriebstemperatur erfasst hat. Heute dagegen steht die Stromüberwachung im Mittelpunkt, weil sich daraus erheblich mehr Informationen gewinnen lassen als nur „funktionsfähig“ oder „nicht funktionsfähig“. Die Strommessung übernehmen dabei Stromüberwachungsrelais Sirius 3UG4 von Siemens, die per IO-Link-Anschluss direkt mit der dezentralen Peripherie verbunden sind. Das vereinfacht das Engineering und spart Verdrahtungsaufwand. Die Geräte sind je nach Parametrierung in der Lage, Ströme von 0,05 A bis 10 A auf Über- bzw. Unterschreitung sowie ein definiertes Stromfenster zu überwachen. Treten größere Ströme auf, kommen Stromwandler zum Einsatz. Durch das am Gerät einstellbare Übersetzungsverhältnis reicht die Anzeige der gemessenen Primärströme dann bis 750 A. Dabei wird stets der Effektivwert des Stroms gemessen. „In unseren Prüfkammern setzen wir solche Wandler ein, weil die Betriebs- aber auch die Anlaufströme der einzelnen Power Tools sehr hoch sein können“, berichtet der Entwicklungsingenieur. Die von dem Stromüberwachungsrelais gemessenen Stromwerte werden digitalisiert per IO-Link an die Steuerung gemeldet und entsprechend ausgewertet. Für den Entwicklungsingenieur hat diese Art der Kommunikation mehrere Vorteile: Durch den Verzicht auf Einzelverdrahtung wird viel Aufwand und Zeit gespart. Denn in der Anlage befinden sich 16 Stromüberwachungsrelais. Vier davon lassen sich über eine gemeinsame Leitung jeweils an einen IO-Link-Master der Peripheriegeräte anschließen. Ein weiterer Vorteil dieser Strommessgeräte in Verbindung mit IO-Link ist, dass die Analogsignale binär übertragen werden, so dass es keine Störeinflüsse in der Kommunikation gibt und auf die Schirmung der Anschlussleitungen verzichtet werden kann. Dadurch beeinflussen sich die einzelnen Messzellen nicht gegenseitig, Durch die moderne Stromüberwachung ergeben sich indes weitere Möglichkeiten, wie die Aufzeichnung von Messkurven, aus denen sich dann Qualitätsmerkmale und Materialeigenschaften ableiten lassen. So können Veränderungen erkannt werden, noch bevor sie beim Endprodukt zu einem Mangel führen. Gerhard Sturm, Siemens AG

escha.net IO-Link definiert JSON- Austauschformat Das Industrial Internet der Dinge (IIot) erfordert eine transparente Kommunikation von der untersten Sensor/Aktor-Ebene bis hin zu einer neuen Generation mobiler und cloudbasierter Anwendungen. Einer der entscheidenden Faktoren für diese Zukunft werden einfache, standardisierte und herstellerübergreifenden Protokolle sein. Für den nahtlosen Datentransport in die IT-Welt haben sich Standards wie OPC UA oder JSON (Java Script Object Notation) etabliert. Insbesondere JSON gilt dabei als sehr einfaches, in der IT-Welt akzeptiertes Protokoll, welches über alle Systemgrenzen hinweg nutzbar ist und von allen gängigen Programmiersprachen direkt unterstützt wird. Zur Einfachheit einer Datenintegration im Sinne von Industrie 4.0 ist jedoch auch die Interpretierbarkeit der Daten durch eine festgelegte und standardisierte Semantik gefordert. Es stehen dabei sowohl die Anbindung der IO-Link Ebene an MES/ERP-Systeme im Fokus als auch die Vernetzung und Darstellung der Daten in mobilen Endgeräten. Zusätzlich sollen auch Applikationen außerhalb der klassischen SPS-Automation mit cloudbasierten Diensten, wie z. B. IFTTT, und IO-Link-Geräten realisiert werden können. WAS TUT IO-LINK ? Dieser Forderung nach der einheitlichen standardisierten Datendurchgängigkeit von der untersten Feldebene bis zu cloudbasierten Diensten hat sich die IO-Link Community angenommen und definiert erstmalig in einer eigenen Arbeitsgruppe ein JSON-basiertes Austauschformat und somit die einheitliche semantische Einbindung von der IO-Link Feldebene an die IT-Welt. Mit diesem standardisierten Austauschformat ergeben sich nun grundlegend neue Möglichkeiten, wie ein herstellerübergreifendes Engineering oder auch der globale Zugriff auf Messwerte oder andere Monitoring-Daten. Beispielsweise können klassische Konfigurationstools durch JSON via REST herstellerübergreifend angebunden werden. Darüber hinaus werden auch schlanke „sensor to cloud“ (IIoT)-Applikationen über das sehr weit verbreitete MQTT-Protokoll mit dem Publisher/subscribe-Mechanismus einfach möglich. Damit wird z. B. sogar die Umsetzung einer cloudbasierten Automatisierungsaufgabe mit Hersteller unabhängigen Komponenten möglich. Ziel der IO-Link-/JSON-Arbeitsgruppe ist es, noch im Jahr 2018 einen finalen Vorschlag für die Abbildung (Draft for Voting) abzuschließen. Frank Moritz, Leiter der IO-Link Working Groups „Technologie und Qualität“ PROFINET 4.0 Rundsteckverbinder M12x1, M8x1 4-polig, D-codiert Kabeltyp R für PROFINET Robotic-Applikationen 5 Mio. Zyklen Biegewechsel | 5 Mio. Zyklen Torsion M12x1 POWER, 63VDC/16A L-codierte Rundsteckverbinder + Verteiler + Flansche Flansch-Portfolio mit/ohne Schirmung Steckverbinder für den Geräteeinbau M12x1, M8x1 Halle 10.0 | Stand 414 SPS IPC Drives: Nürnberg, 27.-29. November PI-Magazin 2/2018 15

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