Intelligente Antriebe für die Industrie 4.0: Die Zukunft des Maschinenbaus

Intelligente Antriebe in der Praxis: Bereits im Servoantrieb vorhandene Daten wie Leistung, Strom, Drehmoment, Drehzahl oder Position lassen sich nutzen, um zum Beispiel die aktuelle Auslastung der Motor-Antriebskombination zu erfassen. So können etwa verschiedene Maschinen, die den gleichen Herstellprozess durchführen, miteinander verglichen werden. Abweichungen werden erkannt und können näher analysiert werden.

Großer Nutzen durch intelligente Antriebe

Der Vorteil ist, dass mit recht geringem Aufwand bereits ein großer Nutzen generiert werden kann: Ohne den Einsatz externer Sensorik entfallen Kosten für zusätzliche Hardware sowie deren Verdrahtung. Zusätzlich wird vermieden, dass Sensorik in EMV-belasteten Bereichen eingesetzt wird. Hier sind die Signale meist stark gestört und lassen sich teilweise nur schwer auswerten. Ein weiteres Leistungsmerkmal: Werden die Signale direkt durch intelligente Antriebe erfasst, erfolgt dies in „harter Echtzeit“ mit nur sehr geringen Verzögerungen. Damit lassen sich auch zeitkritische Analysen wie Schwingungsanalysen mittels FFT durchführen.

Datenbasis erweitern: Externe Sensorik einbinden

Reichen die vorhandenen Daten für den gewünschten Anwendungsfall nicht aus, kann der Servoantrieb aber auch der Servomotor problemlos auch als Sensor-Hub eingesetzt werden. So ist eine Erweiterung der Datenbasis durch externe Sensorik möglich, zum Beispiel über Schwingungssensoren oder Daten aus dem Getriebe. Direkte Sensorik lässt sich über Digital- oder Analogeingänge anschließen und kann so die relevanten Daten an den Antrieb übergeben. Der Antrieb wird auf diese Weise zum Daten-Hub mit dem Ziel, neben den reinen Antriebsaufgaben zusätzlich relevante Daten aus verschiedenen Quellen zu sammeln, vorher zur verarbeiten und an die Cloud oder eine Steuerung oder einen Edge-PC weiterzugeben. Auf dieser Basis erhält der Anwender Handlungsempfehlungen und wichtige Informationen zum Beispiel zum Betriebszustand der Maschine, die für die Optimierung der Maschine oder des Prozesses genutzt werden können.

Ein Anwendungsfall ist die Funktion Smart Operation Point. Hier wird über ein dynamisches Temperaturmodell der Auslastungsgrad der im Servoantrieb verwendeten Leistungshalbleiter (IGBT) ermittelt oder simuliert. Abhängig davon lassen sich, wenn benötigt, Leistungsreserven freigeben. Diese Lösung könnte in der Praxis etwa bei einem Schredder eingesetzt werden, in dem sich Material verklemmt hat.

Darüber hinaus können direkt im Antrieb Entscheidungen getroffen werden, um Maschinenausfälle zu vermeiden. Ein Beispiel ist die Geberüberwachung aus dem Bereich Smart Protection. Hier wird online ständig die Amplitude und Phasenlagen des Gebers überwacht – bei Unter- oder Überschreiten von Schwellen werden entsprechende Warnungen generiert. Intelligente Antriebe erhöhen die Prozess- und Produktqualität durch Smart Monitoring.

Intelligente Antriebe: Dimensionierung und Auslegung am digitalen Zwilling

Das gleiche gilt für die zugehörige Auslege-Software: Mit ihr werden die Motor-Regler-Kombination optimal für die jeweilige Applikation dimensioniert und die Regler parametriert. Darüber hinaus können Anwender über Simulation die Auslegung des Antriebssystems sofort am digitalen Zwilling verifizieren und direkt optimieren. Dafür stellt Baumüller ein detailliertes Modell seiner Antriebskomponenten (Servomotoren und Servoumrichter) bereit. Das soll Kapazitäten in der Entwicklung sparen und den Aufwand deutlich reduzieren.

Leistungsmerkmale von Baumüller SmartValue

• Smart Optimization: Kürzere Entwicklungszyklen: Smarte Tools nutzen Modellbildung und Simulation bei der Auslegung und Inbetriebnahme und sorgen für eine schnellere Marktreife.
• Smart Operation Point: Leistungsspitzen meistern. Funktionen helfen dabei, Leistungsspitzen in elektrischen Maschinen und Anlagen zu meistern, ohne dass Überdimensionierungen nötig werden.
• Smart Protection: Schutz der Mitarbeiter in der Produktion, der Werkzeuge und der Maschinen. So werden Produktionsausfälle minimiert und teure Ersatzinvestitionen vermieden
• Smart Monitoring: Überwachung der Maschinen und Prozesse. Die Produktqualität und die Produktivität der Kunden werden gewährleistet.

• Smart Optimization: Selbstadaptive Antriebstechnik: Die Antriebe reagieren während des Betriebs selbständig, um Prozesse und Produktqualität zu optimieren

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