Einkabel-Lösung und Analyse
Ethercat-Einkabel-Lösung und Maschinendiagnose-Tool
Mehrere Themen standen bei der Beckhoff-Pressekonferenz auf der SPS IPC Drives im Fokus: die EinkabelLösung Ethercat P vereint Ethercat und Power auf einem 4-adrigen Standard-Ethernet-Kabel. Daneben wurde Twincat Analytics vorgestellt, ein Tool zur zyklussynchronen Datenerfassung und -auswertung, das ein komplettes zeitliches Abbild des Prozesses und der Produktionsdaten erlaubt.
Ethercat P integriert in einem Kabel die Ethercat-Kommunikation sowie die System- und Peripheriespannung. Darüber hinaus ermöglicht es eine Stromversorgungsweiterleitung direkt über die Teilnehmer. Die Kombination aus Performance und flexibler Ethercat-Topologie machen die Einkabellösung zum idealen Bussystem für die Sensorik, Aktorik sowie Messtechnik und vereint Ethercat und Power auf einem 4-adrigen Standard-Ethernet-Kabel. Die 24V-DC-Versorgung der Ethercat-P-Slaves und der angeschlossenen Sensoren und Aktoren ist integriert: Us (System- und Sensorversorgung) und Up (Peripheriespannung für Aktoren) sind voneinander galvanisch getrennt und liefern jeweils bis zu 3A Strom für die angeschlossenen Komponenten. Alle Ethercat-Vorteile (Geschwindigkeit, Bandbreitennutzung, Telegramm-Verarbeitung, Synchronisation …) bleiben dabei erhalten. Die Ströme von Us und Up werden direkt auf die Adern der 100Mbit/s-Leitung eingekoppelt. Vorteile bietet die Lösung sowohl bei der Verbindung von abgesetzten kleineren I/O-Stationen im Klemmenkasten, als auch bei dezentralen I/O-Komponenten vor Ort im Prozess. Um ein Fehlstecken mit Standard-Ethercat-Slaves auszuschließen, wurde eine eigene Ethercat-P-Steckerfamilie entwickelt. Sie deckt alle Anwendungsfälle von der 24V-I/O-Ebene bis zu Antrieben mit 400V AC oder 600V DC und einem Strom von bis zu 64A ab. Die notwendigen Ethercat-P-Infrastrukturkomponenten ergänzen ab Quartal 1/16 das Beckhoff-Portfolio (I/O-Systeme, Kabelsätze und Stecker). Für den Einsatz direkt im Feld eignet sich z.B. die Ethercat-P-Box-Familie EPP. Die IP-67-I/O-Module sind für ein breites Signalspektrum von Standard-Digital-I/Os bis zur komplexen Analog- und Messtechnik verfügbar.
Maschinendiagnose mit Twincat Analytics
Die Voraussetzung, um zukünftig z.B. Abarbeitungsfehler in der Maschine effektiv analysieren und beheben zu können, ist eine möglichst lückenlose sowie zyklussynchrone Datenerfassung. Hierfür wurde Twincat Analytics entwickelt. Die Daten stehen – abgelegt in einem einheitlichen Prozessdatenformat mit Datenkomprimierung – je nach Bedarf lokal in der Steuerung oder als Cloud-basierte Lösung auf einem Server im eigenen Firmennetzwerk bzw. in einer öffentlichen Cloud zur Verfügung. Die neue Lösung ermöglicht ein komplettes zeitliches Abbild des Prozesses und der Produktionsdaten. Dies bildet die Informationsgrundlage nicht nur im Fehlerfall, sondern auch für eine umfassende Zustandsanalyse der Maschine. Hierzu lassen sich die aufgezeichneten Daten on-/offline auswerten oder Maschinentakte z.B. auf Minimal-, Maximal- und Durchschnittswerte der Taktzeiten untersuchen. Gesamtlaufzeiten und Zeitdifferenzen von Produktionsvorgängen ergeben sich über Taktzähler oder aus Offline-Trace-Analysen, z.B. per Post-Scope-Konfiguration in Twincat Scope View Professional. Zudem lässt sich über die Erfassung von Betriebsstundenzählern, Frequenzanalysen oder RMS-Berechnungen ein Condition Monitoring realisieren. Ferner ist die Grenzwertüberwachung verschiedener Prozessdaten möglich. Zur Zuverlässigkeit des Prozessablaufs trägt auch die Mustererkennung für die Detektion von Regelmäßigkeiten und Wiederholungen in den aufgezeichneten Daten bei. Das Tool bietet auch weitere Möglichkeiten zur Maschinenoptimierung. So liefert die Statusanalyse alle notwendigen Informationen, um die Maschine bzw. Anlage energetisch oder hinsichtlich des Prozessablaufs zu optimieren. Außerdem vereinfacht sich durch detaillierte Kenntnis aller Vorgänge die Antriebsauslegung, und die Anschlussleistung von Maschinen lässt sich auf Basis fundierter Messwerte neu auslegen. Twincat Analytics umfasst vier Komponenten:
- • Der Logger ermöglicht die zyklische Sicherung großer Datenmengen, um das gesamte Prozessabbild (inkl. Applikationsdaten) z.B. aus der PLC oder NC zu speichern.
- • Die Workbench ist ein Engineering-Tool für Online-/Offline-Analysen bei einer oder mehreren Maschinen und umfasst u.a. die PLC-Runtime, den Analytics-Konfigurator, die Analytics-SPS-Bibliothek, eine Scope-View-Professional-Lizenz sowie die Anbindung über Twincat-IoT-Communication zur Kommunikation über das MQTT-Protokoll.
- • Die Library enthält, als SPS-Bibliothek zur Verwendung in der Analytics Workbench, verschiedene Bausteine für Taktanalyse, Energiebedarfs- oder RMS-Berechnungen.
- • Der Cloud Storage kann Daten über einen sogenannten Message-Broker in lokalen oder öffentlichen Netzwerken speichern und bereitstellen. peb)
