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O+P Fluidtechnik 10/2016

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O+P Fluidtechnik 10/2016

STEUERUNGEN UND

STEUERUNGEN UND REGELUNGEN PRODUKTE UND ANWENDUNGEN TITEL 01 PAM-199-P, Leistungsverstärker mit analoger Schnittstelle typischen Ventile der verschiedenen Hydraulikhersteller ansteuern zu können, ist eine flexible Einstellung aller relevanten Parameter möglich. Vorteilhaft: der Anwender muss sich nur einmal einarbeiteten. Die typischen Funktionen wie unterschiedliche Eingangssignale, Rampenbildner, MIN-MAX Einstellung ohne gegenseitige Beeinflussung, Kennlinienlinearisierung und Signalüberwachungen werden ergänzt durch eine funktional erweiterte Software zur Magnetansteuerung, die sowohl eine freie PWM-Frequenzeinstellung erlaubt, als auch die Möglichkeit eines zusätzlichen unabhängigen Dithers bietet. Darüber hinaus zeichnet sich die Baugruppe durch die folgenden Punkte aus: n Spannungsbereich von 10 V bis 30 V, n USB-Schnittstelle, n verschiedene Modi (zum Beispiel Ansteuerung von einem Wegeventil mit zwei Magneten oder von zwei getrennten Drosselventilen), n kurzschlussfest, übertemperaturfest. NEUE ANFORDERUNGEN DER INDUSTRIE 4.0 Das Internet lehrt uns: Industrie 4.0 ist ein Organisationsgestaltungskonzept, das aus vier grundlegenden Organisationsgestaltungsprinzipien besteht: Vernetzung, Informationstransparenz (Die Fähigkeit, ein virtuelles Abbild der realen Welt zu erstellen), Technische Assistenz und Dezentrale Entscheidungen (Die Fähigkeit von cyberphysischen Systemen, eigenständige Entscheidungen zu treffen). Durch diese neuen Anforderungen ergeben sich auch neue Aufgaben und Möglichkeiten für die neuen Leistungsverstärker: n Vernetzung: Über die Busanbindung ist der Leistungsverstärker an die digitale Informationsautobahn der Automatisierung angeschlossen. n Informationstransparenz: Durch die Vernetzung ist der Leistungsverstärker keine undurchsichtige „Black Box“ mehr. Seine Parameter sind in der übergeordneten Maschinensteuerung ebenso sichtbar wie interne Diagnosedaten und zusätzliche Messgrößen (z.B. die Versorgungsspannung). Hierdurch kann der Maschinenbetreiber Fehlfunktionen leichter erkennen und schneller beheben. n Technische Assistenz: Die über den Bus abrufbaren Informationen bieten ein detailliertes Bild über den Zustand des Gerätes. Hier ist noch Raum für künftige Weiterentwicklungen, wie etwa Assistenten für eine noch leichtere Inbetriebnahme. n Dezentrale Entscheidungen: Die Sollwertaufbereitung durch Rampen und Kurvenfunktionen sind dezentrale Funktionen, ebenso wie die Magnetromregelung. Diese werden im Leistungsverstärker autonom und zeitoptimiert umgesetzt und belasten die übergeordnete Ebene nicht. Weiterhin wird die analoge Schnittstelle durch die digitale Schnittstelle ersetzt. Dies hat zur Folge, dass es durch die standardisierte Verkabelung zu weniger Fehlern kommt und dass die Signale gleichzeitig fehlerfrei übertragen werden. ABER IST DAS NICHT VIEL ZU TEUER? Die bisherigen Möglichkeiten der Feldbusankopplung – besonders wenn die Stückzahl nicht sehr hoch ist – kann als relativ teuer bezeichnet werden, nur der CAN-Bus, der in vielen Mikrokontrollern integriert ist, bot bisher ein sehr gutes Preis-Leistungs-Verhältnis. Mit der Mikrocontroller-Familie XMC4000 kann dieses gute Preis-Leistungs-Verhältnis auf Anwendungen mit Ethernet- Ankopplungen erweitert werden. Die mögliche Lösung ist in der XMC4000 Prozessorfamilie von Infinion zu finden. Diese Prozessoren sind von den technischen Daten her optimal für hydraulische Anwendungen (mobile Steuergeräte, On-Board-Elektronik aber auch für externe Lösungen) geeignet. Die Rechenleistung ist ca. 20fach höher, als für einen Leistungsverstärker nötig. Das heißt, es kann viel „Intelligenz“ für eine erweiterte Diagnose bzw. für zusätzliche Regelaufgaben implementiert werden. Das Besondere ist aber, dass der ARM CORTEX M4 Kern um eine EtherCAT-Schnittstelle erweitert wurde. Doch was bedeutet das? Die neu vorgestellten Derivate XMC4800 und die preiswertere Variante XMC4300 ermöglichen es nun, eine EtherCAT-Schnittstelle ohne erheblichen zusätzlichen Aufwand einzusetzen. Durch die Integration von Ethernet-Schnittstellen, besonders von der EtherCAT aber auch der ProfiNet-Schnittstelle, kann die Feldbusankopplung mit nur geringen Mehrkosten gegenüber den bisherigen Baugruppen mit analogen Schnittstellen realisiert werden. Neben diesen Eigenschaften sind u.a. folgende Funktionen integriert: n ARM CORTEX M4 Prozessor, 144 MHz, n Floating Point Unit, 54 O+P Fluidtechnik 10/2016

STEUERUNGEN UND REGELUNGEN n PWM-Ausgänge, n 2 x 8 analoge Eingänge mit 12 Bit, n 2 analoge Ausgänge mit 12 Bit, n Ethernet-Schnittstelle, n EtherCAT-Schnittstelle, n CAN Bus, n USB Schnittstelle, n verschiedene Derivate mit ausreichend Speicher. LEISTUNGSVERSTÄRKER MIT ETHERCAT-SCHNITTSTELLE Wie bereits angemerkt, findet zur Zeit der Wechsel von analogen Signalen hin zur Digitalisierung statt. Die Module der Firma W.E.St. waren schon immer digital, aber es fehlte die digitale Schnittstelle zur übergeordneten Maschinensteuerung. Dieser letzte Schritt wird nun mit der Integration einer EtherCAT-Schnittstelle vollzogen. Neben der sicheren und schnellen Sollwertübertragung stehen dem Anwender z. B. auch die aktuellen Stromwerte, der Ansteuerungsgrad des Ventils und Fehlerinformationen zur Verfügung. Ein weiterer und vielleicht der wichtigste Vorteil ist die Parametrierung direkt über die SPS. Dabei ist die Parametrierung selbst nicht auschlaggebend (sie könnte noch genauso über die W.E.St.-Bedienoberfläche WPC-300 erfolgen). Vielmehr ist es wichtig, dass die SPS die Parameter kennt und somit auch speichern kann. Im Fall eines Austausches des Leistungsverstärkers werden die richtigen Parameter von der SPS übertragen, und ohne weitere Parametrierung kann die Maschine wieder in Betrieb genommen werden. Stillstandszeiten werden so minimiert. Weitere Vorteile sind: n nahtlose Integration in das Automatisierungssystem: Der Verstärker wird zum integralen Bestandteil, n bessere Diagnose: Alle Signale/Informationen sind im Datenprotokoll verfügbar, n Verkabelung: einfache Verkabelung zu den Magneten und standardisierte Kabel auf der EtherCAT-Seite, n osteneinsparung auf der SPS-Seite: keine digitalen und analogen IOs erforderlich, n einfacher Austausch im Fehlerfall: Uber die Maschinensteuerung können die Module automatisch parametriert werden, n Ferndiagnose ist grundsätzlich möglich. Optional kann über einen WebServer der Zustand des Gerätes überwacht werden, n zusätzlich ist ein direktes Ansprechen des Geräts über WPC-300 und Notebook möglich, so dass die Inbetriebnahme der verbundenen Achse auch unabhängig von der übergeordneten Steuerung erfolgen kann, n bessere Dynamik, da keine Wandlungszeiten für die Übertragung digital -> analog -> digital nötig sind. BEZAHLBAR IN DIE DIGITALE WELT Das Entwicklungsziel, einen Leistungsverstärker in derselben Preisklasse wie die analogen Leistungsverstärker zu realisieren, ist mit diesem Produkt gelungen. Die Bauform hat sich nicht geändert, nur ein paar neue Stecker sind hinzugekommen. Die serielle Schnittstelle (USB) wurde beibehalten, so dass man wie gewohnt und mit derselben Parametriersoftware (WPC-300) die Einstellungen vornehmen kann. Die Funktionen des Leistungsverstärkers sind identisch mit dem Standardprodukt PAM-199-P. Er lässt sich als Leistungsverstärker sowohl für Wegeventile mit zwei Magneten als auch als Leistungsverstärker für zwei unabhängige Druck- oder Drosselventile einsetzen. Der maximale Magnetstrom von 3 A dürfte für fast alle Anwendungen ausreichend sein. Wie Sie sehen: Mit diesem neuen Produkt kann der Schritt in die Digitalisierung bezahlbar vollzogen werden. Die Feldbusschnittstelle ist nicht nur den komplexen Achsreglern vorbehalten, auch einfachere Produkte wie die Standard-Leistungsverstärker lassen sich kostengünstig über digitale Schnittstellen ansteuern. www.w-e-st.de 02 Mit der EtherCAT-Schnittstelle hält die Digitalisierung Einzug O+P Fluidtechnik 10/2016 55

Ausgabe

O+P Fluidtechnik 7-8/2018
O+P Fluidtechnik 6/2018
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O+P Fluidtechnik 3/2018
O+P Fluidtechnik 1-2/2018
O+P Fluidtechnik REPORT 2017
O+P Fluidtechnik 11-12/2017
O+P Fluidtechnik 10/2017
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