Anzeige
Anzeige

Ethercat

Messtechnik und Condition Monitoring in der Steuerung

Beitrag drucken
Das Schaubild zeigt Verifikationskriterien für analoge Ethercat-Klemmen. Bild: Beckhoff Automation

Präzise Messtechnik über Ethercat-Klemmen

Die Firma Beckhoff nutzt die Ethercat-Eigenschaften zur Entwicklung von neuen Messtechnik-Input/Outputs (I/O). Unter anderem gibt es Busklemmen für die Temperaturmessung, die Wägezellenauswertung, die Strom- und Spannungserfassung, die Schwingungsüberwachung und diverse Analogsignale, wie +/-10 Volt oder Null bis 20 Milliampere. Neu sind die Werkskalibrierzertifikate des Anbieters für die Ethercat-Klemmen. Diese dienen der Qualitätssicherung, insbesondere wenn die Klemmen Teil einer Messkette sind und hohen Anforderungen bezüglich der Reproduktion beziehungsweise Nachvollziehbarkeit von Messergebnissen unterliegen. Das Zertifikat dokumentiert die momentane Messabweichung zum Produktionszeitpunkt; durch die Definition der gesamten Messkette werden Messunsicherheiten reduziert. Neben Ethercat und präzisen Messtechnik-Busklemmen kommt der immer leistungsfähigeren PC-basierten Steuerungstechnik in vielen Szenarien eine entscheidende Bedeutung zu, will man Condition-Monitoring-Systeme ohne Subsysteme betreiben. Bei rechenstarken Geräten wie den Embedded-PCs CX2040 sind Vierkernprozessoren Intel Core i7 mit 2,1 Gigahertz im Einsatz.

So ist selbst bei komplexen Steuerungsaufgaben meist noch genügend Performance zur Analyse von Messwerten vorhanden. Mit der Automatisierungssoftware Twincat 3 ist der Anwender in der Lage, einzelne Programm-Tasks auf unterschiedliche Kerne der CPU zu verteilen. Möchte er beispielsweise seine Messwerte durch rechenintensive Algorithmen beurteilen lassen, so kann er eine eigene Analyse-Task definieren und diese auf einem separaten Kern der CPU laufen lassen. Des Weiteren bietet die Software für die Messdatenverarbeitung eine Condition-Monitoring-Bibliothek für SPS-Programmierer. Als Software-Baukasten konzipiert, können Anwender je nach Applikation und Wissensstand zwischen mathematischen Basis-Algorithmen oder Anwenderbausteinen auswählen: Grundlegende Algorithmen aus den Bereichen Analyse, Statistik und Klassifikation werden unter anderem durch Bausteine für Fast Fourier-Transformationen, Einhüllende, Kurtosis, Crest Factor, RMS und Grenzwertüberwachung repräsentiert. Damit stehen dem Anwender zahlreiche Basis-Algorithmen für die eigene Analysekette zur Verfügung.

Einen Schritt weiter in Richtung Applikation gehen die Anwenderbausteine. Diese setzen sich aus den Basis-Algorithmen zusammen und kapseln beispielsweise die Schemata, welche für eine Wälzlagerüberwachung notwendig sind. So können Anwender den Baustein mit Lagergeometriedaten konfigurieren und Grenzwerte teachen. Dabei ist es nicht zwingend erforderlich, Detailkenntnisse der intern ablaufenden Berechnungen zu haben.

Beide Typen in einem Programm

Es können beide Typen von Bausteinen in einem Programm verwendet werden. Grundsätzlich können die Bausteine der Bibliothek in Multitask- und Multi-Core-Systemen eingesetzt werden. Anwender müssen sich dabei nicht um Speicherzugriffe oder Ähnliches kümmern. Die Analysekette wird anhand von IDs aufgebaut. Somit sind die Bausteine auf einfache Art und Weise miteinander zu verknüpfen. Es spielt quasi keine Rolle, in welcher Task oder auf welchem Core einer der Bausteine aufgerufen wird. Im Fall der klassischen Schwingungsanalyse liefert die Ethercat-Busklemme EL3632 (IEPE-Schnittstelle mit maximal 50 kSps) die Rohdaten der Maschinenschwingungen. Die Daten der Klemme werden durch eine eindeutige ID gezielt an Algorithmen- oder Anwenderbausteine weitergegeben. Dadurch baut sich die Analysekette auf. Da Nutzer so die Datenkontrolle behalten, können sie entscheiden, welche Daten tatsächlich abgespeichert werden sollen: Rohdaten, Zwischenergebnisse, Endergebnisse oder lediglich Statuswerte in Form einer Ampel. Für den Datenaustausch zwischen SPS und Datenbank sorgt der Database Server der Lösung.

Vielseitige Anwendungsgebiete des integrierten CMS

Für die beschriebene Hard- und Software gibt es viele Anwendungsgebiete. Neben der klassischen zustandsorientierten Maschinenüberwachung kann beispielsweise im Bereich der Energietechnik eine Netzqualitätsüberwachung realisiert werden. Viele Szenarien ergeben sich auch für die Prüfstandstechnik. Wenn die Analyse direkt in der Steuerung erfolgt, kann der aktuelle Betriebszustand von Maschinen und Anlagen vollständig und unmittelbar in der Messwertanalyse berücksichtigt werden. Eine Querkommunikation zu Subsystemen entfällt, da nur das Feldbussystem Ethercat verwendet wird. Neben dem hohen Integrationslevel sprechen die Skalierbarkeit der Softwarebausteine und der Ethercat-Standardkomponenten sowie ein meist vereinfachtes Engineering für diese Infrastruktur. Damit kann der Einsatz eines Condition-Monitoring-Systems selbst für kleinste Maschinen – und preissensible Anwendungen – rentabel werden.


Das könnte Sie auch interessieren:

Zerspaner müssen sich intensiv mit hoher Variantenvielfalt, kleinen Losgrößen und langen Rüstzeiten befassen, um wettbewerbsfähig zu fertigen. MES-Software mit Advanced Planning and Scheduling-Funktionalität hilft, die Herausforderungen der Branche anzugehen.‣ weiterlesen

Weltweit steckt der Einsatz von künstlicher Intelligenz (KI) noch in den Kinderschuhen. Die Mehrheit der Unternehmen, die KI einsetzen, experimentieren laut einer Accenture-Untersuchung in diesem Bereich noch. 12 Prozent nutzen die Technologie mit einem KI-Reifegrad, der einen starken Wettbewerbsvorteil bringt, so das Ergebnis der Studie.‣ weiterlesen

Thomas Herrguth verantwortet seit 1. Juli das Deutschlandgeschäft bei VMware. Sein Vorgänger Armin Müller konzentriert sich nun auf seine Rolle als Vice President CEMEA bei VMware.‣ weiterlesen

Bei Predictive-Quality-Anwendungen kann es sich auszahlen, nicht auf die Cloud, sondern auf Edge Computing zu setzen – vor allem dann, wenn es schnell gehen muss, erläutert Data-Science-Spezialist LeanBI.‣ weiterlesen

Der ERP-Auswahlberater Trovarit begleitete Buhmann Systeme bei seiner Software-Neuausrichtung von der Prozessanalyse bis zur Systemauswahl. Ein zentrales Element war der Anforderungskatalog mit 850 Punkten. Im Marktvergleich bot die Software AMS.ERP die höchste Abdeckung - und ihr Hersteller erhielt den Zuschlag.‣ weiterlesen

Gemeinsam wollen Siemens und Nvidia das industrielle Metaverse erschließen. Die Unternehmen wollen dafür ihre Partnerschaft ausbauen und durch die Verknüpfung von Nvidia Omniverse und Siemens Xcelerator realitätsgetreue digitale Zwillinge ermöglichen.‣ weiterlesen

Amazon Web Services hat auf dem AWS Summit in San Francisco drei Services angekündigt, die sich vor allem an produzierende Betriebe richten. Mit AWS IoT TwinMaker können Entwickler digitale Zwillinge etwa von Gebäuden, Fabriken, Industrieanlagen und Produktionslinien erstellen.‣ weiterlesen

Wachstum hatte die Personalarbeit bei Schuler Präzisionstechnik vor Herausforderungen gestellt. Die manuelle Bearbeitung von Vorgängen kostete Zeit und war umständlich. Daher wurde ein digitales Personalmanagement-System auf Basis einer Software für Enterprise Content Management (ECM) aus der Taufe gehoben.‣ weiterlesen

Die Berliner Fraunhofer Institute haben im Auftrag von German Edge Cloud und dem Innovationscluster 5G Berlin eine 5G-Infrastruktur in Betrieb genommen. Diese steht Kunden und Partnern aus Industrie und Forschung für Projekte zur Verfügung.‣ weiterlesen

PTC hat das neunte Major Release der CAD-Software Creo vorgestellt. Das Unternehmen mit Hauptsitz in Boston hat in die Weiterentwicklung der Modellierungsumgebung investiert, um die Benutzerfreundlichkeit und Produktivität zu erhöhen.‣ weiterlesen

Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige