Teil 3 von 3: Effizienz ist mehr als Verbrauch Auslegung und Engineering in der Antriebstechnik

um neue Trends und Entwicklungen zum Thema Effizienz in der Antriebstechnik aufzuzeigen, hat das SPS-MAGAZIN die Expertenrunde \’Effizienz ist mehr als Verbrauch\‘ initiiert. Unter der Moderation von Kai Binder, Chefredakteur, sprachen sechs Experten aus der Antriebstechnik über die Möglichkeiten, effiziente Anlagen umzusetzen. Im Bereich des Engineerings gibt es ganz unterschiedliche Ansätze, Steuerungs- und Antriebstechnik in einem Tool zu integrieren. Ralf Henkel von B&R vertritt hierbei den Ansatz, eine Programmierplattform für sämtliche Steuerungs- und Antriebsysteme und Visualisierung anzubieten. Ralf Henkel: Der Maschinenbau braucht ein Software-Tool, das vollständig vom Automatisierungslieferanten entwickelt und auf alle Hardware-Komponenten abgestimmt ist. Alle Editoren dieses Tools nutzen eine gemeinsame Datenbank. Damit ist es z.B. möglich, Motorkenndaten direkt in einer Visualisierung anzuzeigen oder mit Steuerungsaufgaben zu verknüpfen. Die Editoren für die einzelnen Automatisierungsfunktionalitäten sind komplett integriert, sodass kein zusätzlicher Engineeringaufwand – z.B. für den internen Datenaustausch – entsteht. Ralf Henkel: Dabei muss das Software-Tool so gut sein, dass auch das Software-Konzept optimal umgesetzt werden kann. So muss es einfach für den Anwender sein, hydraulische Achsen, Robotikfunktionen oder eine CNC in dieser Projektierungsumgebung optimal zu implementieren. Dr. Edwin Kiel: Natürlich braucht man heute ein Werkzeug für alle Aufgaben. Dieses muss verschiedene Editoren für ein Mehrachssystem enthalten, um damit die gesamte Automa­tisie­rung von einem zentralen Werkzeug aus gestalten zu können. Für die Frage, ob sich ein zentrales oder dezentrales Konzept besser eignet, ist es entscheidend, wo die Bewegungsführung des An­triebes durchgeführt wird. Oft erfolgt sie im Antrieb und in einigen Fällen in einer zentralen Bewegungssteuerung. Die übergeordnete Ablaufsteuerung gibt es schon häufig zentral für mehrere Achsen oder eine ganze Maschine. Dann ist es nicht so wichtig, wie die Funktionalitäten verteilt sind, sondern dass sie durchgängig realisiert werden. So bieten sie eine zentrale Sicht auf die Gesamtfunktionalität und erhöhen die Effizienz. Wie Dr. Edwin Kiel weiter erklärte, sei der nächste Schritt beim Engineering, vorgefertigte Lösungen anzubieten. So können die Anbieter das Engineering effizienter gestalten. Auch bei Bosch Rexroth sitzt die Steuerungstechnik wahlweise im PC, in der SPS?oder im Antrieb. Gerhard Kobs: Wir haben ebenfalls ein Tool für alle Aufgaben. Da dieses Tool den vollen Funktionsumfang mit kompletter Programmierung der Steuerungstechnik beinhaltet, ist es sehr mächtig. Für einfache Applikationen gibt es daher auch abgespeckte Versionen, die beispielsweise nur die Projektierung und Inbetriebnahme der Antriebe ermöglichen. Claus Wieder stimmt seinen Vorrednern zwar zu, verweist jedoch auch auf die Skalierbarkeit, die das Engineering realisieren muss. Hierfür eignen sich die von Dr. Kiel angesprochenen Module, die einen weiteren Vorteil bieten: Claus Wieder: Wenn Kunden ein solches Modul einsetzen, dann können wir auch einen besseren Service zusichern als bei selbst programmierten Elementen. Denn unsere Servicetechniker können diese fertigen Module analysieren und eine Fehlerkorrektur durchführen. Bei einem eigenen programmierten System wäre das nicht möglich. Deshalb setzen wir auf vorgefertigte Module als Basis und Freiheit in Details. Jochen Luik bezieht sich ebenfalls auf die Durchgängigkeit der Software und weist auf ein Problem aus Entwicklersicht hin: Jochen Luik: Ich empfehle allen Entwicklern, die interne Kommunikation und die Softwareschnittstellen über ihre Produkt-/Baureihen zu harmonisieren. Ansonsten ist das nicht mehr überschaubar. So arbeitet Festo intern mit einem eigenen Bus und richtet sich bei der Kommunikation nach außen nach den Marktgegebenheiten. Kai Binder: Einfache Robotikfunktionen rutschen immer mehr ins Blickfeld der Automatisierer. Welche Effizienzpotenziale bieten die Robotikfunktionen? Jochen Luik: Hierbei sind vor allem die Effizienzpotenziale interessant, sobald eine Kommunikation oder Abhänigkeit zwischen verschiedenen, artikulierten Robotikkinematiken vorhanden ist. Da wird sich noch einiges verändern. Hierbei denke ich an Plattformen, die nicht nur eine Kinematik, sondern vielleicht mehrere Kinematiken umfassen. Denn bei einem Roboter gibt es mindestens fünf bis sieben artikulierte Positionen und Bahnen, die miteinander interpoliert werden müssen. Erneut kommt an diesem Punkt die All-in-One-Funktion der Systeme zur Sprache: Ralf Henkel: Dabei wird es entscheidend sein, verschiedene Verfahren und Abläufe in ein gemeinsames System zu integrieren. Das wird die Energieeffizienz erhöhen. Jochen Luik: Das gilt auch für die gesamte Mensch/Maschine-Bedienbarkeit bzw. die Unterstützung des Werkers vor Ort durch intelligente Geräte. In diesem Bereich befinden wir uns im Moment noch in den Anfängen. Gerhard Kobs weist im Anschluss auf eine Fähigkeit der Steuerung hin, Prozesse nicht nur zu steuern, sondern auch zu analysieren. Gerhard Kobs: Bei unserer Steuerung für koordinierte Bewegungen gibt es eine Takt-Zeit-Analyse für die Produktivität. Der Anwender kann hier zwei Zeitstempel für eine koordinierte Bewegung setzen. Im Anschluss werden verschiedene Prozessgrößen angezeigt, z.B. die Gesamtenergieaufnahme für diese Bewegung. Zur Optimierung von diesen Prozessgrößen kann z.B. die Verfahrensgeschwindigkeit oder Beschleunigung in der Steuerung verändert werden. Läuft der Prozess dann noch einmal ab, ist ein Vergleich beider Werte möglich. Kai Binder: Aufgrund der großen Bedeutung der Energieeffizienz ist die Betrachtung der Gesamtbetriebskosten (Total Cost of Ownership – TCO) wichtig. Doch diese Art der Kostenbetrachtung ist noch nicht weit verbreitet. Dominieren die Anschaffungskosten das Geschäft immer noch? Claus Wieder: Noch vor drei, vier Jahren standen dabei die Wartungs- und Instandhaltungskosten im Vordergrund. Zwischenzeitlich hat sich das Thema Energieeffizienz herausgelöst, die anderen Faktoren fast schon überdeckt. Die Bereitschaft, energiesparende Konzepte zu verwenden, ist groß. Deshalb ist die Grundlagenberatung zur Energieeffizienz derzeit so gefragt. Gerhard Kobs: Wir haben kürzlich einen Auftrag gewonnen – aufgrund der Ernergieeinsparungen, die wir dem Kunden aufzeigen konnten. Dabei handelte es sich um eine Paketausschleusungsanlage eines Logistikunternehmens. Unser Konzept beinhaltete vierzig autarke Motor-Wechselrichter, wobei wir die Zwischenkreise verbunden haben. Alle Antriebe bewegen sich asynchron. Während ein Antrieb beschleunigt, bremst der andere und beide können Energie austauschen. Außerdem haben wir einen Rückspeiseversorger eingesetzt. Damit konnten wir 35% Energieeinsparung nachweisen. So offen wie im Beispiel von Gerhard Kobs scheinen nicht alle Kunden mit der Total Cost of Ownership umzugehen. Wie Ralf Henkel berichtet, entscheidet häufig noch der Anschaffungspreis über die Investition. Ralf Henkel: Für den Maschinenbauer ist häufig noch entscheidend, ob er günstiger oder teurer als sein Wettbewerber ist. Aus diesem Grund werden noch passive Leistungsversorgungsmodule angefragt, obwohl durch die Antriebsbetriebsart ausreichend Potenzial für eine Energierückspeisung und dadurch Kosteneinsparung vorhanden ist. Viele Betreiber entscheiden sich noch für niedrigere Anschaffungskosten und gegen aktive Versorgungsmodule mit Rückspeisefähigkeit, obwohl ihnen dadurch höhere Stromkosten entstehen. Würde sich der Betreiber für die aktive Leistungsversorgung entscheiden, könnte dieser nach nur zwei bis drei Jahren Amortisierungsphase mit jeder weiteren Betriebsstunde Stromkosten sparen. Wer leichter von energieeffizienten Konzepten zu überzeugen ist, fasst Jochen Luik zusammen: Jochen Luik: Da zeigt sich, dass die Maschinen- oder Anlagenbetreiber solchen effizienten Lösungen offener gegenüberstehen als der OEM. Der Maschinenbauer steht immer vor dem Konflikt der Mehrfachverwendung einer Anlage für verschiedene Applikationen. Neben dieser Auslegung muss er auf seine Herstellungskosten achten, um an seinem Maschinenmarkt einen attraktiven Einstiegspreis anbieten zu können. Kai Binder: Inwieweit beeinflussen das Ökogewissen und eigene Vorteile wie z.B. die Kosten die Debatte um die Energieeffizienz? Claus Wieder: Wenn unsere Endkunden dieses Ökoprinzip vertreten, ist es natürlich leichter, effiziente Anlagen zu vertreiben. Dann sind sie offen für neue Konzepte. Wie Dr. Axel Gomeringer vermutet, ist die Bedeutung gewachsen, da die Menschen auch persönlich stärker mit Energieeffizienz konfrontiert werden. Dr. Axel Gomeringer: Wir sind einerseits persönlich davon betroffen und beschäftigen uns andererseits im professionellen Umfeld mit diesem Thema. Ich glaube, dass deshalb auch die Bereitschaft höher ist, das Thema anzunehmen. Dr. Edwin Kiel stützt diese These und ist überzeugt, dass sich effiziente Konzepte im Maschinen- und Anlagenbau durchsetzen werden. Dr. Edwin Kiel: Ich glaube, wir können hier optimistisch sein. Denn das Thema trifft bei den meisten Menschen auf eine positive Grundtendenz. Zeigt man ihnen die entsprechenden Wege auf, wollen sie auch etwas verändern. Auch Jochen Luik kann ihm nur zustimmen, die Kundenberater treffen derzeit auf eine positive Resonanz mit ihren energieeffizienten Konzepten. Jochen Luik: Natürlich stellt sich immer die Frage: Ändere ich ein funktionierendes System, oder führe ich einen Retrofit durch? Aber auf jeden Fall sollten wir die positive Grundstimmung für neue, effiziente Antriebskonzepte nutzen. (afs)