Ethercat – der neue Messtechnik-Bus: Messtechnik und Automatisierung verbinden

Das Berliner Messtechnik Unternehmen imc Messsysteme GmbH hat gemeinsam mit seinem Vertriebspartner Additive die prinzipielle Nutzung des schnellen Feldbusses früh erkannt. Bereits 2007 waren die Unternehmen von einem großen Trend in der Messtechnik überzeugt. Sie begannen mit der Entwicklung und kommunizierten Ethercat als interessante Alternative im Zusammenspiel schneller, dezentraler Messtechnik mit Automatisierungssystemen. Messtechnik in Ethercat-Netzwerken Zum Test technischer Systeme ist neben der Erfassung der Messgrößen eine Steuerung des Testablaufs notwendig. Außerdem sind die Messstellen häufig räumlich verteilt, sodass bei einem zentralen Messsystem erhebliche Kabellängen nötig werden. Ein Messdatenerfassungssystem, das die Digitalisierung der Messgrößen sensornah vornimmt und zusätzlich alle zur Steuerung der Anlage notwendigen Daten erfasst, ist dabei vorteilhaft. Wesentliche Voraussetzungen für die umfassende Datenerfassung sind sensornahe Messmodule und eine echtzeitfähige Busverbindung. Eine standardisierte Busverbindung, die zusätzliche unabhängige Teilnehmer erlaubt, bietet hierbei Vorteile bezüglich Universalität und Herstellerunabhängigkeit. Unter den verschiedenen Standards, die zumeist für Automatisierungsumgebungen definiert wurden, erfüllt Ethercat die Anforderungen. Es ermöglicht eine synchrone, deterministische Datenverbindung aller am Bus angeschlossener Module mit hoher Bandbreite. Die genannten Eigenschaften sind sowohl für Steuer- und Regelaufgaben als auch für Messaufgaben von zentraler Bedeutung. Die Integration Durch die Integration in das Messsystem Cronos können Messdatenerfassung und Automatisierung verbunden werden. Es ist damit möglich, das gesamte Messsystem als eine große konfigurierbare Datenquelle zu definieren, die in einem Ethercat-Netz als \’Slave\‘ arbeitet. Die Datenquelle stellt dem steuernden Automatisierungssystem die notwendigen Messdaten mit der erforderlichen Datenrate zur Verfügung. Außerdem können die Messdaten im Messsystem vor verarbeitet und mit unterschiedlicher Datenrate gespeichert werden. In einer zweiten Ausprägung werden zwei Ethercat- Verbindungen eingesetzt. Die Messsignale können mit hoher Abtastrate (z.B. Schall- und Schwingungsdaten) vom besagten Messsystem erfasst, gespeichert und/oder als Kennwerte zu einem Automatisierungssystem übertragen werden. In dieser Konfiguration arbeitet das Messsystem bezüglich der Messmodule als Ethercat-Master und in der Verbindung zum Automatisierungssystem als \’Slave\‘. In einer weiteren Konfiguration sind die Messmodule direkt mit dem Automatisierungssystem verbunden. In dieser Konfiguration ist entweder keine Messdatenerfassung notwendig oder das Automatisierungssystem übernimmt die Datenverwaltung. Ethercat für Betriebssicherheit Durch den Einsatz von Messmodulen mit Ethercat-Schnittstelle und ihre Integration in das Messsystem steht ein Datenaufnahmesystem für das gesamte Signalspektrum elektromechanischer Systeme zur Verfügung. Die Verwendung von Ethercat als Backbone ermöglicht eine sensornahe Digitalisierung bei räumlich weit verteilten Messstellen und einen hohen Datendurchsatz von bis zu 8MByte. Die vorliegende Hard- und Software kann Automatisierungssysteme integrieren. Das Gesamtsystem erfüllt die Anforderungen der Messtechnik, der Online-Datenanalyse und der Automatisierung gleichzeitig. Die Möglichkeit Messmodule mit Ethercat-Schnittstelle sowohl direkt an das Messsystem anzuschließen als auch in einer Automatisierungsumgebung einsetzen zu können bietet Vorteile. Insbesondere wird dadurch die Wartung und Lagerhaltung vereinfacht und deshalb eine hohe Betriebssicherheit sichergestellt.