Die Produktpalette von Pepperl+Fuchs für unterschiedliche Förderaufgaben hat sich in vielen Anwendungen bewährt. Neben Motorsteuermodulen für DC-Motorrollen umfasst sie digitale IO-Module sowie Varianten mit AS-Interface, IO-Link und eigenständiger ZPA-Logik. Das neue G20-Ethernet-System eröffnet nun zusätzliche Möglichkeiten.
Ethernet ist heute als Technologien zur Ansteuerung von Motoren – und damit auch von Motorrollen – etabliert. Es erlaubt dank hoher Performance die Übertragung großer Datenmengen zur genauen Ansteuerung und zur Rückmeldung detaillierter Diagnosedaten. Allerdings sind bei herkömmlichen Lösungen lediglich höchstens vier Motorrollen unter einer einzigen IP-Adresse zusammengefasst. In großen Fördertechnikanlagen können aber hunderte oder sogar tausende von Motorrollen installiert sein. Bei einer Beschränkung auf vier Motoren pro IP-Adresse entsteht auf Steuerungs- und Netzwerkebene ein komplexes System, das die Einbindung und Konfiguration vieler einzelner Teilnehmer erfordert. Nicht nur in Ethernet/IP-Anwendungen, bei denen jede einzelne eingebundene IP-Adresse direkte Kosten verursacht, sondern auch in Profinet-Umgebungen lassen sich durch die gezielte Reduktion der IP-Adressen beträchtliche Einsparungen realisieren.
Flexible Gestaltung der Topologie
Genau das wird mit dem neuen G20-System möglich, da lediglich der Ethernet-Controller in der Steuerungswelt eingebunden sein muss. Er spannt dann bis zu vier Linien auf, an die jeweils bis zu 15 Motormodule angeschlossen werden. Sie bieten Anschlüsse für zwei Motorrollen und vier digitale IOs. Die maximale Linienlänge beträgt 50m pro Linie. Anwender können die Topologie flexibel gestalten, die Adressierung der angeschlossenen Motormodule erfolgt automatisch. Als einziges System dieser Art erlaubt es so die Zusammenfassung von bis zu 120 Motorrollen unter einer einzigen IP-Adresse des Controllers; die Integration in die Steuerungsumgebung erfolgt damit über einen einzigen Knoten. Die optionale dezentrale Logik mit Verknüpfung von Eingangssignalen und Motoransteuerung direkt im Modul sorgt für Reaktionszeiten, die unter 1ms liegen. Damit werden hochpräzise Stopps und sehr schnelle Ausschleusungsabläufe möglich.
Der Controller agiert als Schnittstelle zwischen Steuerung und Feldebene. Durch Multiprotokollfähigkeit unterstützt er sowohl Profinet als auch Ethernet/IP; die Ausweitung auf Ethercat ist in Vorbereitung. Die Steuerung kann alle Motorparameter wie Geschwindigkeit, Start-/Stopp-Rampen oder Drehrichtung für jede einzelne Motorrolle festlegen. Damit wird das Datenabbild der Anlage automatisiert in die Ethernet-Ebene übermittelt.
Besonders an Kreuzungen, Schleusen und anderen komplexen Stationen bleibt die direkte SPS-Steuerung vorteilhaft, etwa wenn Barcode-Informationen oder Paketgewichte in den Förderprozess einfließen. Auf einfachen, geraden Strecken kann dagegen der dezentrale ZPA-Modus (Zero Pressure Accumulation) die Steuerung entlasten. Die Förderstrecke wird dabei in Zonen unterteilt: Ist die nächste Zone belegt, hält das Modul das Fördergut der vorgelagerten Zone zurück, um einen definierten Abstand zwischen den Fördergütern zu erhalten. Im ZPA-Modus führen die Motormodule die Logik für die staudrucklose Förderung autonom aus. Die G20-Technologie erlaubt die flexible Kombination unterschiedlich konfigurierter Segmente.
Detaillierte Diagnosedaten
Neben der präzisen und differenzierten Steuerung werden Zustands- und Diagnosedaten in der Lagerfördertechnik immer wichtiger, um dauerhaft reibungslose Abläufe zu gewährleisten. Die meisten Motorrollen verfügen aber nur über eine analoge Schnittstelle, durch welche die Motorgeschwindigkeit mit einem 0-10V-Signal geregelt wird. Sie kann nur ein einzelnes Fehlerbit liefern und keine weiteren Zustandsdaten übermitteln. Auf dieser Grundlage können AS-Interface- und eigenständige ZPA-Module nur eingeschränkte Diagnoseinformationen bereitstellen, während IO-Link- und Ethernet-Varianten einen deutlich detaillierteren Zugriff auf Betriebs- und Zustandsdaten ermöglichen.
Damit auch im ZPA-Betrieb keine blinden Flecken entstehen, werden die Zustandsdaten der Motorrollen und IOs weiter an die Steuerung übertragen. Ebenso bleiben die Diagnosedaten verfügbar. Dank REST API und OPC UA können diese auch im IIoT-Umfeld zugänglich gemacht werden. Das G20-Modul erfasst neben Laufzeiten und Schaltzyklen auch die Strommessung pro Motorrollenausgang. Der Strombedarf der Rolle gibt einen klaren Hinweis auf ihren Zustand: Ein schleichender Anstieg weist z.B. auf Abnutzung oder erhöhte Reibung durch Verschmutzung hin. Außerdem besitzt das Modul einen Temperatursensor und ermittelt damit einen weiteren relevanten Zustandswert, der thermische Belastung oder unerwünschte Reibung abbilden kann. Bei definierten Temperaturgrenzen oder Stromwerten können die Module aktiv warnen. Die Motorrollenansteuerung wird damit zugleich zur Datenquelle für Anlagenverfügbarkeit, Instandhaltung und vorausschauende Wartung.
Einfache Installation in der Tragschiene
Das Gehäuse der Motorsteuermodule ist speziell auf die Anforderungen der Lagerfördertechnik abgestimmt. Das gilt auch für raue Umgebungen: Der Controller und die Motorrollenmodule verfügen über die Schutzart IP67. Die kompakte Größe der Module (135,5x54x27,5mm) erlaubt die Installation direkt im Seitenprofil der Tragschiene. Optionen für Clip- und Schraubmontage bieten zusätzliche Flexibilität. Bis auf das Flachkabel zur Spannungsversorgung sind alle benötigten Kabel zum Anschluss der Sensoren und Motorrollen direkt am Modul integriert. So lassen sich modulare Fördersegmente mit kompletter Vorverkabelung realisieren.
