Schwerpunkte

Echtzeit-Ethernet in der Messtechnik

Der Reiz von Ethercat

12. Mai 2009, 00:00 Uhr   |  Stefan Kuppinger

Der Reiz von Ethercat

Eine Reihe von Messtechnikherstellern setzt mittlerweile auf die kurzen Zykluszeiten sowie die exakte Synchronisierung von Ethercat. Was macht das ethernetbasierte Feldbussystem für Firmen, wie Additive, imc, BSautomatisierung und andere Anbieter, so interessant?

Vor allem bei Prüfstandsanwendungen ist eine Integration von schneller, dezentraler Messtechnik und Automatisierung unerlässlich. Schließlich müssen beim Test von Systemen und Aggregaten nicht nur Messwerte erfasst, sondern der Prüfablauf an sich gesteuert und kontrolliert werden. Außerdem sind die Messstellen häufig räumlich verteilt, so dass bei einem zentralen Aufbau der Messtechnik erhebliche Kabellängen nötig werden. Ein Messdaten-Erfassungssystem, das die Messgrößen sensornah digitalisiert und zusätzlich alle zur Steuerung der Anlage notwendigen Daten erfasst, hat hier klare Vorteile.

Voraussetzung für eine solch umfassende Datenerfassung sind sensornahe Messmodule und eine echtzeitfähige Busverbindung wie sie Ethercat ermöglicht. Ein weiterer Vorteil ist die Hersteller-Unabhängigkeit und die Unterstützung durch andere Automatisierungsanbieter. Bereits 2007 begann die Berliner Firma imc Messsysteme gemeinsam mit ihrem Vertriebspartner Additive in Friedrichsdorf die prinzipielle Nutzung des schnellen Feldbusses zu untersuchen. Zur Sensor+Test stellt diese Firma jetzt eine Reihe von Messsystemen vor. Mit insgesamt drei Implementierungsvarianten unterstützt das Unternehmen die Integration der Messtechnik-Komponenten in Ethercat-Infrastrukturen. Zum einen lässt sich das Messsystem komplett als eine konfigurierbare Datenquelle definieren und als Ethercat-Slave betreiben. Als dezentrale Stand-Alone-Messbox konfiguriert, liefert sie dem führenden Automatisierungssystem alle notwendigen Messdaten mit der erforderlichen Datenrate. Außerdem können die Messdaten bei Bedarf im Messsystem vorverarbeitet und mit unterschiedlichen Datenraten gespeichert werden.

Die drei Implementierungsvarianten

Messkanäle online verrechnet, Schema
Messkanäle zu Kennwerten verrechnet, Schema
Messgrößen per Ethercat direkt an SPS, Schema

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In einer weiteren Systemausprägung kommen zwei Ethercat-Anschaltungen zum Einsatz. Die Messsignale, zum Beispiel von abgesetzten Schall- oder Schwingungssensoren, können mit hoher Abtastrate vom Messsystem erfasst, gespeichert und erst danach als „verdichtete" Kennwerte zum Automatisierungssystem übertragen werden. In dieser Konfiguration arbeitet das Cronos-System bezüglich der dezentralen Messmodule als Ethercat-Master und zum Automatisierungssystem hin als Slave. Bei der Variante 3 kommunizieren die Messmodule als Ethercat-Slaves direkt mit dem Automatisierungssystem. Dieser Aufbau eignet sich für Applikationen, die keine spezielle High-End-Messdatenerfassung benötigen und daher auch vom Automatisierungssystem übernommen werden kann. Durch den Einsatz von Messmodulen mit Ethercat-Schnittstelle und ihre Integration in das Messsystem Cronos steht ein Datenerfassungssystem für das gesamte Signalspektrum elektromechanischer Systeme zur Verfügung.

Als Backbone ermöglicht Ethercat eine sensornahe Digitalisierung bei räumlich weit verteilten Messstellen und einen Datendurchsatz von bis zu 8 MByte/s. Das Gesamtsystem erfüllt gleichzeitig die Anforderungen der Messtechnik, der Online-Datenanalyse und der Automatisierung.

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1. Der Reiz von Ethercat
2. Automation ersetzt Spezialmesstechnik
3. Prüfplatz mit Standardkomponenten

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