Standardisierung vereinigt
VDI nachrichten, Nürnberg, 30. 11. 07, Si – Standardisierung hat für den Sensoreinsatz in der Automatisierungstechnik große Vorteile. Denn ohne genormte Kommunikationsschnittstellen müsste jede Sensorapplikation erst aufwendig an die hauseigene Netzwerkkommunikation angepasst werden. Auf Basis des seriellen Bussystems CANopen lassen sich dagegen Messfühler unterschiedlicher Hersteller einfach austauschen.
Mehr als 1 Mrd. CAN-Controller (Controller Area Network) wurden bis heute bereits verkauft. Denn wegen seiner vielen Freiheitsgrade kommt das serielle Bussystem CANopen nicht nur bei Pkw, sondern auch in der industriellen Automatisierung zum Einsatz, berichtete Olga Fischer von der internationalen Anwender- und Herstellervereinigung CAN in Automation (CiA) auf dem SPS/IPC/Drives-Kongress (27. bis 29. November) in Nürnberg.
Auf dem die Automatisierungsmesse begleitenden Kongress zeigte Fischer, wie eine standardisierte Kommunikation in einem Datennetzwerk auf Basis solcher Controller heute aussehen kann: „Für Einsatzgebiete wie digitale und analoge I/O-Module, Mess- und Regelkreise oder Neigungssensoren ist die CANopen-Anbindung von Sensoren bereits standardisiert.“
Daneben würden ständig neue Profile für unterschiedliche Einsatzgebiete entwickelt. So nutze etwa das CANopen-Geräteprofil „CiA 406“ Encoder, um in der Automatisierungstechnik Winkel und Weglängen zu messen. Diese Art von Sensoren werde aber auch zur Erfassung von Neigungen, Differenzen zwischen Achsen, Geschwindigkeit oder Beschleunigung eingesetzt.
Ohne Standardisierung der Schnittstellen, so Fischer, müsste jede Sensorapplikation erst aufwendig an hauseigene Kommunikationsmechanismen und Datenformate angepasst werden. Dank CANopen ließen sich zu bestimmten Profilen konforme Sensoren zudem einfach austauschen – auch gegen Sensoren von unterschiedlichen Herstellern.
„CiA 401“ beschreibe z. B. die Verwendung des Profils für Joysticks zur Steuerung von Robotern, Baumaschinen und Baukränen. Für industrielle Anwendungen, in denen die Messung und Regelung von physikalischen Größen wie Temperatur, Druck, Durchfluss, Spannung, Strom oder Frequenzen im Vordergrund steht und eine Wandlung der Messgröße in ein analoges Standardsignal (0 V bis 10 V oder 0 mA bis 20 mA) nicht ausreichend ist, sei das Geräteprofil „CiA 404“ entwickelt worden.
Fischers Kollege Christian Dressler erläuterte den Stand der Typisierung des CANopen-Geräteprofils für Vakuum- und Flüssigkeitspumpen: „Sobald eine Vielzahl an Informationen anfällt, kann die herkömmliche 4-mA- bis 20-mA-Technologie die Anforderungen komplexer Pumpen heute nicht mehr mit ausreichender Geschwindigkeit erfüllen.“ Abhilfe könnten hier serielle Datenbussysteme schaffen. Doch die auf dem Markt etablierten Bussysteme seien in ihrer Funktionsweise oft unterschiedlich, so dass ein erhöhter Programmieraufwand erforderlich wäre.
Deshalb habe sich ein Konsortium unter der Leitung des VDMA entschlossen, ein Geräteprofil zu entwickeln, das das Verhalten von Pumpen unabhängig von der eingesetzten Netzwerktechnologie beschreibt. Vier Pumpentypen wurden laut Dressler bisher spezifiziert: Prozess-, Turbomolekular-, Vakuum- und Kreiselpumpe.
Auf eine ganz andere Art von Sensoren, den RFID-Etiketten (Radio Frequency Identifikation) zur Nachverfolgbarkeit in der Lieferkette ging Markus Weinländer vom RFID-Kompetenzzentrum der Siemens AG in seinem Kongressbeitrag ein. Er berichtete von der Einführung einer auf Funketiketten basierten Anlagenverwaltung bei Siemens Power Generation (PG) im Werk Berlin, wo Turbinen für Gaskraftwerke produziert werden.
Ein wichtiger Turbinenbestandteil sind Schaufeln aus hochwarmfesten Stählen. Die Werkstücke werden in den Bearbeitungszentren in Vorrichtungen gehalten, die sich je nach Schaufeltyp und -größe unterscheiden. In der Fertigung bei PG gibt es 3500 solcher Vorrichtungen. „Die Anforderungen an die Maßhaltigkeit der Vorrichtungen sind extrem hoch, weil sie unmittelbare Auswirkungen auf die Qualität des Endprodukts haben“, erläuterte Weinländer.
Die Vorrichtungen würden deshalb regelmäßig vom werkseigenen Werkzeugbau überprüft und vermessen. Im alten System sei dies noch mit einem Aufkleber dokumentiert worden, die Information selbst sei damit an der Vorrichtung aber nicht verfügbar gewesen. Die Folge: Die Fertigungsplanung hatte keine sichere Datengrundlage darüber, ob eine Vorrichtung zum geplanten Zeitpunkt in optimaler Qualität verfügbar sein würde.
Im neuen System sind heute alle Werkzeuge mit RFID-Etiketten ausgerüstet. An den Zugängen zum Fertigungsbereich können nun RFID-Antennen, die jedes ein- und ausfahrende Gerät lückenlos erfassen, den Einsatz der Werkzeuge kontrollieren. Zusammen mit einer Lagerverwaltungssoftware konnte so bei überschaubarem Aufwand die Disposition der Werkzeuge vereinfacht und die Fehlerraten erheblich gesenkt werden und RFID sich nach den Worten von Weinländer „in dieser Anwendung als Schlüsseltechnologie erweisen“. EDGAR LANGE/Si
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