Die zentrale und sternförmige Installation von Komponenten im Maschinenfeld gehört der Vergangenheit an. Die Anforderungen an die Flexibilität von Maschinen und Lösungen steigen. Der Trend geht zur modular aufgebauten Produktionsanlage mit dezentralem Motormanagement, das heißt Maschinen sowie Produktionsprozesse werden flexibler und intelligenter. Daher müssen sich die Antriebssysteme den veränderbaren Ansprüchen anpassen. Abhängig vom Fördergut wird die Förderstrecke in mehrere Segmente aufgeteilt. Für jedes Segment kommt ein Getriebemotor mit geringer Leistung zum Einsatz. Das spart zum einen Energie, auf der anderen Seite erhöht sich die Flexibilität der Förderstrecke, da man die einzelnen Förderelemente immer wieder an auftretende Veränderungen im Produktionsprozess anpassen kann. Um modular aufgebaute Förderstrecken zu automatisieren, hat MSF-Vathauer-Antriebstechnik die vollelektronischen Motorstarter MONO-SWITCH und Motor-Soft-Starter MONO-SOFT-SWITCH sowie die Frequenzumrichter VECTOR Field Power ebenfalls modular ausgelegt. Field Power ist ein modulares Energiebussystem auf Basis des Field-Power-Prinzips für die dezentrale Automatisierung. Die Antriebskomponenten von MSF werden einfach auf die im Feld montierten \’Field Power Boxen\‘ aufgesteckt. Dies bietet den Vorteil stark verkürzter Installations- und Inbetriebnahmezeiten sowie den höchst modularen Aufbau von Produktionsstrukturen. Auch die Anlagenplanung kann mit dieser integrierten und flexiblen Antriebslösung schneller erfolgen. Die Antriebseinheiten werden dezentral entlang der Förderstrecke angebracht. Dabei wird auf die herkömmliche sternförmige Verdrahtung aus dem klassischen Schaltschrank verzichtet. Stattdessen versorgen Energiebussysteme die jeweiligen Motorstarter über eine einzige, ungeschnittene Flach- oder Rundleitung entlang der Förderstrecke mit Strom. Zur Signalübertragung werden AS-Interface oder Profibus-Strukturen eingesetzt, daneben ist auch eine binäre Ansteuerung über ein 24VDC-SPS-Signal gegeben. Alle Sensoren werden aus dem Gerät mit Spannung versorgt und mit einem M12 Stecker an den vollelektronischen Motorstarter bzw. Frequenzumrichter angeschlossen. Der Motor ist ebenfalls über einen standardisieren Q8-Stecker mit dem Motorstarter verbunden um eine schnelle und einfache Installation vor Ort zu gewährleisten. Zur Vereinfachung der Inbetriebnahme wird ein externes Handbediengerät auf den Frequenzumrichter oder Motorstarter aufgesteckt, sodass ohne verfügbare Anlagensteuerung die Fördersegmente angesteuert und in Betrieb genommen werden können.
Dezentrale Industrie 4.0 Lösungen für Förder- und Intralogistikanlagen
Auf dem Gebiet der eingebetteten Systeme hat MSF-Vathauer schon heute einen entscheidenden Beitrag geleistet, um autonome Entscheidungsprozesse im Unternehmen sowie ganze Wertschöpfungsnetzwerke in nahezu Echtzeit steuern und optimieren zu können. Mit seinen aktuellen Entwicklungen setzt das Unternehmen den eingeschlagenen Weg kontinuierlich fort. Es präsentiert ein Antriebs-Automatisierungssystem um Logistiksysteme sowie andere industrielle Anwendungen ohne eine übergeordnete Anlagensteuerung zu automatisieren. Dies ermöglicht die Anpassung an sich wandelnde Produktionsprozesse und steht für ein hohes Maß an Flexibilität. Das \’mitdenkende\‘ Motormanagement wird ebenfalls dezentral über eine Energiebusleitung im Maschinenfeld verteilt, wobei alle Motormanagementkomponenten untereinander in der Lage sind zu kommunizieren. Das mit dem Industriepreis 2013 und dem Innovationspreis MARKTVISIONEN 2013 ausgezeichnete dezentrale Antriebssystem \’MONO-SWITCH Field Power Even Thinking\‘ kommt dank seiner internen Steuerungslogik (Even Thinking) ohne eine übergeordnete Anlagensteuerung aus. Sobald ein Werkstück sich meldet, wird es von einem direkt am Motorstarter angeschlossenen Sensor identifiziert. Anschließend wird das Signal an die entsprechenden Antriebe weitergegeben. Diese sorgen dann für einen dem Prozess zugeordneten Ablauf. Bild 1 zeigt dazu eine staudrucklose Förderanlage. Explizit bedeutet das, sobald das Fördergut an seinem Bestimmungsort angekommen ist, sendet es eine Eingangsbestätigung. Damit \’weiß\‘ das vorherige Förderelement: das Fördergut ist an seinem Bestimmungsort angelangt und im Bedarfsfall kann ein neues Fördergut geschickt werden. Sollte sich der Produktions- oder Logistikfluss ändern, kann das Motormanagement einfach und schnell dem neuen Produktions- und Förderprozess angepasst werden, indem weitere Antriebseinheiten in dem Energie- und Kommunikationsstrang hinzugefügt oder aus dem Energie- und Kommunikationsstrang herausgenommen werden. Damit werden sowohl die Fördereinheiten aber auch die Kommunikation zwischen den Förderelementen flexibel auf die neuen Produktionsbedürfnisse angepasst. Dies geschieht durch einfaches \’Plug-and-Play\‘. Die direkt in den Förderanlagen integrierten Motorstarter übernehmen die komplette Automatisierung, lediglich für die Einspeisung und Absicherung der Netzspannung ist ein Mini-Schaltschrank notwendig. Die verwendeten Standard-Sensoren werden ebenfalls mit Standardleitungen direkt am Motorstarter angeschlossen. Die Vorteile liegen auf der Hand: Der Einsatz von Standardkomponenten und die Einsparung der Anlagensteuerung ergeben erhebliche Kostenvorteile. Außerdem verkürzt sich die Installationszeit beim Kunden. Durch die einfache Montage der Energieverteilung sowie die effiziente Installation aller Motoranschaltungen und Sensoren lassen sich Installationszeiten um bis zu 50% reduzieren.
Antrieb per Plug-and-Play aufstecken
Die dezentralen Motoransteuerungen sind für unterschiedlichste Anforderungen einsetzbar. Der Motorstarter, genannt MONO-SWITCH, ist ein Direktstarter für jeweils einen Motor und als Duo-Switch, Direktstarter für zwei unabhängige Motoren einsetzbar. Darüber hinaus bieten Mono-Soft-Switch und Duo-Soft-Switch zwei weitere Alternativen für die Ansteuerung der Motoren. Die in beiden Geräten einstellbaren Hoch- und Tieflauframpen sowie die erforderlichen Motorströme gewährleisten ein sanftes Starten und Stoppen für jeden angeschlossenen Motor unabhängig voneinander. Sie verhindern das Verrutschen leichter Fördergüter und schonen gleichzeitig die mechanischen Komponenten der Förderanlage. Der Mono-Soft-Switch Reverse betreibt die Förderanlage in zwei Förderrichtungen in Kombination mit den eingestellten Hoch- und Tieflauframpen. Der Frequenzumrichter VECTOR bietet alle bekannten Frequenzumrichterfunktionen im dezentralen Maschinenfeld. Die verschiedenen Kommunikationsbusse (AS-interface oder Profibus) ermöglichen die Übermittlung von Hoch- und Tieflauframpen, Geschwindigkeiten sowie Prozess- und Geräteparametern an die Anlagensteuerung, und ist mit dem Frequenzumrichter VECTOR Field Power möglich.
Schnelle Projektierung
Das ganzheitliche System spielt bereits in der Planungs- und Projektierungsphase seine Vorteile voll aus. Dem Projektierungsteam als auch dem Anlagenplaner stehen umfangreiche Projektierungs- und Berechnungstools zur Verfügung. Mit dem Projektierungstool \’NetCalc\‘ werden sämtliche Energiebusstränge analog des Förderanlagenlayouts berechnet. Aus einer Bibliothek werden alle benötigten Komponenten ausgewählt und virtuell auf den zuvor definierten Energiebus verschoben. Die Objektparameter der Motorstarter, Frequenzumrichter, der Energiebusleitung sowie weitere Objektparameter werden somit an die reale Umgebung der Förderanlage angepasst. Mit diesem Verfahren werden Motorleistungen, Umgebungstemperaturen, Leitungsart, Leitungsverlegungsart und vieles mehr in der Berechnung der Energiebusleitung berücksichtigt. Zusätzlich stehen sogenannte Produktmakros der Anschlüsse zur Verfügung, sodass auch die Schaltplanerstellung schnell und sicher mit dem System durchgeführt werden kann.
