Das Herz eines jeden Bussystems ist eine Steuerung, die Leitwerte an die einzelnen Antriebe verteilt. Dadurch wird die Leistungsfähigkeit der Anlage im Vergleich zu einer mechanischen Lösung erhöht. Das fortschrittlichste Bussystem ist die Echtzeit-Ethernet-Technologie. Dieses Bussystem hat sich mittlerweile weltweit in der Automatisierungstechnik etabliert und wird von 670 Mitgliedsfirmen der Ethercat Technology Group, darunter auch Baumüller, verwendet. Beweggründe für den Einsatz von Ethercat sind seine Zukunftsfähigkeit und technische Performance. Durch GBit-Ethernet stehen dem Anwender Übertragungsraten von bis zu 125MByte/s zur Verfügung. Zudem sind aufgrund der globalen Verbreitung von Ethernet die Kosten für entsprechende Komponenten niedrig. Als Nachteile der Ethernet-Technologie werden die geringere Nutzdatenrate oder der erhöhte Verkabelungsaufwand, der sich aus der sternförmigen Topologie des Netzes ergibt, genannt. Die Nachteile können jedoch durch verschiedene Zugriffsverfahren und eine alternative Weiterverarbeitung der Daten auf der Bitübertragungs- und Sicherungsschicht gelöst werden. Ethercat im Antrieb Das Echtzeit-Ethernet-System Ethercat bietet dem Maschinenbauer und Anwender eine vollständige Offenlegung und Verfügbarkeit. Die Offenheit und Interoperabilität gelten dabei als entscheidende Argumente für den Maschinenbauer. Um interpolierende Bewegungen zwischen mehreren Achsen mit hoher Präzision auszuführen, ist ein schneller und zuverlässiger Bus notwendig. Ethercat ermöglicht mit seiner Bandbreite die Kommunikation umfangreicher Datenmengen. So können Diagnose und Visualisierung der Antriebe sowie die zyklische Kommunikation über eine gemeinsame Leitung erfolgen. Der Verkabelungsaufwand ist gegenüber herkömmlichen Bussystemen reduziert, da Standardnetzwerkkabel eingesetzt werden. Die Zykluszeit kann über diese Struktur verkürzt und gegenüber dem vorher verwendeten Feldbus halbiert werden. Während vorher nur bis zu sechs Antriebe in einem Ring über einen Bus kommunizierten, können nun mit Ethercat über 30 Achsen in einem Segment, also mit nur einer Feldbusmasterkarte, miteinander verbunden werden. Kurvenscheiben im Verbund In einem aufwendigen Produktionsprozess bietet der echtzeitfähige Feldbus eine hohe Zuverlässigkeit. Kamen bisher in einer Anlage mechanische Kurvenscheiben zum Einsatz, kann das mit der Umstellung auf Ethercat geändert werden. Denn mit der Verbindung von intelligenter Antriebstechnik mit dem Feldbussystem Ethercat ist es möglich, beispielsweise elektronische Kurvenscheiben im Verbund zu realisieren. Um die Datenmengen zwischen den einzelnen Komponenten schnell und in Echtzeit auszutauschen und eine zuverlässige Kommunikation zu gewährleisten, ist die große Bandbreite des echtzeitfähigen Feldbusses notwendig. Zentrale Steuerungsarchitektur Mit der für Ethercat typischen hohen Datentransferrate lässt sich auch ein zentraler Aufbau der Steuerungsarchitektur umsetzen. Baumüller bietet zur Umsetzung der zentralen Steuerungsarchitektur die b-maXX-Controller-PLC an, die in Verbindung mit der Drive-PLC, die für dezentrale Steuerungslösungen geeignet ist, eine kostenoptimierte Lösung für alle Kundenapplikationen ermöglicht. Die schnelle Regelung, zahlreiche präzise aufeinander abzustimmende Bewegungsabläufe und vielfältige Betriebsarten können mit einem Ethercat-basierten System realisiert werden. Motion-Control-Anwendungen Wo die Leistungsfähigkeit von anderen Feldbussen nicht mehr ausreicht – beispielsweise bei anspruchsvollen MotionControl-Anwendungen – bietet Ethercat ebenfalls eine Lösung. So sind mit dem echtzeitfähigen Feldbus mehrere Bedienoberflächen mit nur einem Bus verwendbar. Zu dieser Vereinfachung trägt vor allen Dingen ein durchgängiges Engineering Framework (ProMaster) bei, das eine schnelle Initialisierung ermöglicht. Da Ethercat bei Baumüller als Optionskarte für den Antrieb zur Verfügung steht, lassen sich echtzeitfähige Anwendungen ohne großen Aufwand realisieren. Zusammenfassung Mit einem durchgängigen, echtzeitfähigen Bussystem und einer durchgängigen Projektierungssoftware basierend auf zentralen Daten werden Maschinenkonzepte mit geringem Aufwand und aufgrund der Durchgängigkeit mit guter Wartbarkeit realisiert. Bekannte Schwächen in die Jahre gekommener Feldbussysteme und daraus abgeleiteter Derivate wurden durch Ethercat auf einfache Weise gelöst. Einfache Verdrahtung, Offenheit für Fremdprotokolle, Durchgängigkeit horizontal und vertikal, Vollduplex-100MBit/s-Geschwindigkeit, Echtzeitfähigkeit, Diagnosefähigkeit, Laufzeitkompensation, Redundanz und Sicherheit sind einige der Themen, die Ethercat so leistungsfähig und überzeugend machen. Ethercat erfüllt alle Erwartungen an ein zukünftiges Bussystem.
Baumüller Nürnberg GmbH
