Miniaturisierung macht’s möglich

Ein Blick ins Innere des Packmann 200 zeigt das vibra­tionsfeste S-Dias-System mit Motion Control sowie Safety und zwei AKM-Nieder­spannungs-DC-Servomotoren.

© Thorsten Sienk / Kollmorgen

Vor diesem Hintergrund ist die Forderung der FTS-Hersteller, von den bis­herigen Sonderentwicklungen wegzukommen, mehr als nachvollziehbar. Um dem Rechnung tragen zu können, ist zunächst eines zwingend erforderlich: die konsequente Miniaturisierung der Serienautomatisierung, wie es beispielsweise Sigmatek bei der I/O-Serie S-Dias umgesetzt hat. Die Gerätefa­milie im Pocket-Format ist aber mit bis zu 20 I/Os auf lediglich 12,5 mm × 103,5 mm × 72 mm nicht nur besonders platzsparend; sie vereint darüber hinaus eine schnelle Signalverarbeitung (Buszykluszeiten unter 100 µs) mit komfortabler Handhabung und hoher Vibrationsfestigkeit als Resultat der mechanischen Querverriegelung sowie der Verwendung robuster Steckverbinder mit Zweipunkt-Kontakt-Prinzip.

Mit der Modulserie S-Dias hat Sigmatek klassischen Systemen der industriellen Automatisierung die Eignung für mobile Anlagenteile verliehen inklusive der benötigte Antriebstechnik mit integrierten Safety-Funktionen.

© Sigmatek

Je nach Anwendungsfall ergänzen diverse CPU-Module mit Edge-Technology das I/O-System, die sich auch für Mehr-CPU-Konzepte eignen. Bei ihrer Entwicklung standen nicht nur die Leistungs-, sondern auch die Verbrauchsdaten im Fokus: So ist etwa das CPU-Hutschienenmodul CP 111 mit 800 MHz Taktfrequenz mit nur 2 W Verlustleistung prädestiniert für den Einsatz in batteriebetriebenen Anwendungen. Und da in ‚Maschinenkonzepten 4.0‘ ein offener Datenaustausch – ob horizontal in einem Maschinenverbund oder vertikal mit darüber liegenden Systemen wie MES, ERP oder Cloud-Lösungen – ein absolutes Muss ist, unterstützen alle CPUs und auch die HMIs mit Edge2-Technology-Prozessor von Sigmatek OPC UA.

Die Kommunikation erfolgt bei S-Dias schließlich über den hart echtzeitfähigen Ethernetbus Varan mit 100 Mbit/s. Zusätzlich stehen Ethernet- und USB-Schnittstellen bereit, und für die kabellose Anbindung externer Systemkomponenten ist eine WLAN-Anbindung verfügbar. 

Sichere Signale über WLAN

Wie bereits angeklungen, ist die Funktionale Sicherheit gerade bei mobilen Anwendungen von besonderer Bedeutung und dementsprechend in S-Dias von Beginn an integriert. Die entsprechenden Safety-Komponenten erfüllen SIL 3 beziehungsweise SIL CL 3 gemäß EN ISO 13849-1/-2, Kategorie 4, PL e und IEC 62061. Neben dem Safety-Controller sind im kompakten I/O-Format unterschiedliche sichere Eingangs- und Ausgangsmodule verfügbar. Besonders zu erwähnen sind das SRO 021 mit zwei sicheren Relais-Ausgängen, das SSI 021 zur sicheren Aus­wertung der Signale von zwei SSI-Absolutwert-Gebern und das SNC 021. Letzteres ermöglicht die Auswertung von zwei Inkrementalgeber-Signalen zur sicheren Überwachung von Geschwindigkeit, Position, Drehrichtung und Beschleunigung.

Die integrierte Sicherheitstechnik ist derart gestaltet, dass die Signale per Black Channel über beliebige Kommunikationswege sicher übertragbar sind – auch über WLAN. Das ermöglicht Entwicklern, Teile von Maschinen und Produktionsanlagen – also etwa fahrerlose Transportfahrzeuge oder kabellose Handbediengeräte mit Not-Halt-Taster wie das HGW 1033 von Sigmatek – ortsunabhängig zu gestalten.

Neue Servo-Endstufe mit STO

Eine breite Palette an I/O-Modulen mit unterschiedlichen Funktionalitäten ermöglicht schließlich die Interaktion mit allen Arten von Sensorik und Aktorik. So gibt es Spezialmodule für Zähler, Wegmesssysteme und Thermoelemente, für Achspositionierung, Stromregelung und Messtechnik. Für die Bewegungssteuerung finden sich ebenfalls entsprechende Module, die sich aufgrund ihrer kompakten Bauform und hohen Funktionsdichte ideal für den Einsatz in ortsunabhängigen Einheiten eignen. Für FTS-Fahrmotoren prädestiniert ist beispielsweise die Servomotor-Endstufe mit ‚Safe Torque Off‘-Funktion, das DC 061 mit Resolver- und DC 062 mit Inkrementalgeber-Eingang. Zur SPS IPC Drives neu hinzu kommt ein Schrittmotormodul zur Ansteuerung zweiphasiger Schrittmotoren (ST 151). Dieses verfügt über einen Inkrementalgeber-Eingang für Positionsrückmeldungen sowie STO. Ebenfalls mit einem Inkrementalgeber ausgestattet ist das Modul SR 022 zum Regeln von Gleichstrommotoren.

Was schließlich die Kompatibilität der Automatisierungslösung teilauto­nomer Anlagenteile mit der umgebenden Anlage betrifft, so beginnt dies bereits bei der Software-Entwicklung: Im Falle der Sigmatek-Lösung werden die komplette Ablauf-, Bewegungs- und Sicherheitstechnik sowie die Visualisierung mit der objektorientierten Ent­wicklungsumgebung Lasal entwickelt, welche in besonderem Maße ein modulares, mechatronisches Maschinendesign unterstützt. Darüber hinaus existieren in Lasal umfangreiche Bibliotheken mit getesteten Technologiemodulen, mit denen sich der Programmier- und Testaufwand erheblich reduzieren lässt. Last but not least stehen für die Anbindung von Fremdsystemen oder von Fernwartungsmechanismen über das Internet Möglichkeiten wie etwa OPC UA, VNC Repeater oder integrierte Webserver zur Verfügung.

Autor:
Franz Aschl ist bei Sigmatek verantwortlich für das Innovationsmanagement.