Mit dem ‚Motion Terminal‘ ist Festo nach eigener Aussage durch die Verschmelzung von Hard- und Software zu einem digitalisierten Ventil ein Technologiesprung gelungen. Während der dreijährigen Entwicklungszeit entstand demnach eine intelligente pneumatische Automatisierungsplattform für die Industrie 4.0, auf deren Basis sich unterschiedlichste Ventilfunktionen flexibel programmieren und über Motion Apps ansteuern lassen.

In Summe vereint das Motion Terminal die Funktionen von über 50 Einzelkomponenten, was den Engineering-Prozess immens vereinfachen soll und zahlreiche Hardware-Komponenten einspart. Mit anderen Worten: Erstmals lassen sich die Funktionen eines Ventils softwaregesteuert wechseln – ohne dass die Hardware verändert werden muss. Die neuartige intelligente Technologie ermöglicht Festo zufolge einfache Wege-Ventilfunktionen bis hin zu komplexen Bewegungsaufgaben, die bis jetzt der Servopneumatik oder der elektrischen Automatisierung vorbehalten waren.

Projektleiterin Dr. Julia Duwe, Head of Future Motion Solutions Management, erläutert: „Technologisch gesehen ist diese völlig neuartige Plattform eine Verschmelzung von Mechanik, Elektronik, Regelungstechnik und Software. Der Anwender hat durch Auswahl verschiedener Motion Apps sowohl die Möglichkeit, den Zustand seiner Anlage in Echtzeit zu erfassen als auch die Funktionalität zu verändern. Wenn die Anlage an Kundenwünsche angepasst werden muss, entfallen durch die programmierbare Plattform für den Maschinenbauer aufwendige Hardware-Änderungen vieler einzelner Komponenten – das beschleunigt die Lieferzeit.“

Neben dem Controller, auf dem die Motion Apps laufen, befindet sich auf dem Terminal das App-gesteuerte Ventil, bestehend aus vier 2/2-Membran-Sitzventilen, welche wiederum durch vier Piezovorsteuerventile angesteuert werden. Die integrierte Hub- und Drucksensorik sorgt dabei für optimale Regelung und transparentes Condition Monitoring. Das Zusammenspiel und der Aufbau in Form einer Brückenschaltung, bei der unabhängig be- und entlüftet werden kann, geben dem Ventil seine Flexibilität. Last but not least stellt das Terminal ein Eingangsmodul mit bis zu 16 analogen oder digitalen Eingängen für direkte Regelungsanwendungen wie zum Beispiel ‚Soft Stop‘ zur Verfügung.

Neue Funktionen lassen sich auf dem Motion Terminal intuitiv programmieren. Nicht zuletzt soll die Softwarefunktionalität dem Maschinenbauer ermöglichen, zusätzliche Services und neue Geschäftsmodelle anzubieten. Die eingebaute Sensorik liefert hierzu in Echtzeit Daten aus dem Anlagenbetrieb und schafft Einblick in die Vorgänge innerhalb der Anlage. Die virtuelle Produktionshistorie warnt beispielsweise bei kritischem Verschleiß oder abweichenden Parametern. Störungen in den komplexen Abläufen werden sichtbar und nachvollziehbar. Dabei ist die digitalisierte Funktionalität unsichtbar in einer ‚Black Box‘ geschützt, statt in sichtbaren Hardware-Elementen offengelegt zu sein – somit sei ein hoher Schutz des intellektuellen Eigentums gewährleistet.

Über Internet-Technologien kann der Anwender direkt auf das Gerät zugreifen. Die Konfiguration der verschiedenen Motion Apps erfolgt somit entweder über den Browser, oder aber wie bisher gewohnt über die Maschinensteuerung. Änderungen des Produktionsauftrags werden durch Wechsel der App im laufenden Betrieb ohne Umrüstaufwand erledigt.

Nicht zuletzt reduzieren spezielle Apps für den energieeffizienten Betrieb pneumatischer Applikationen Duwe zufolge den Energiebedarf signifikant, und auch die zur Steuerung der Ventilhauptstufen neu entwickelten Piezoventile senken den Verbrauch für die Vorsteuerung im Vergleich zu herkömmlichen Magnetventilen um bis zu 90 % – bei einer Lebensdauer von bis zu 300 Mio. Schaltspielen. Ergänzt wird dies durch eine Diagnose-App zur Ortung von Leckagen. Abhängig von der Applikation seien so Einsparungen im Druckluftverbrauch von bis zu 70 % im Vergleich zum Standardbetrieb möglich.