Antriebe im Verbund

BUSSYSTEME - Die Antriebstechnik bildet das Herzstück jeder Maschine. Je nach Anwendung kommen dabei elektrische, pneumatische oder hydraulische Antriebe zum Einsatz. Die Kommunikation mit den Steuerungen erfolgt zunehmend über offene, standardisierte Feldbussysteme. Für diese Nervenstränge moderner, volldigitaler Antriebskonzepte setzt der Bosch-Geschäftsbereich Automationstechnik auf die Bussysteme CANopen und Sercos interface.

26. März 2002

Digitale, intelligente Antriebe ermöglichen für numerisch gesteuerte Maschinen höchste Präzision und Genauigkeit, bei gleichzeitiger Minimierung der Ausrüstungskosten. Voraussetzung für die Nutzung dieser Vorteile ist eine leistungsfähige Schnittstelle zur Steuerung. Diese digitale Schnittstelle muss nicht nur die funktionalen Anforderungen erfüllen, sondern durch Offenheit und Normung das problemlose Zusammenspiel unterschiedlicher Steuerungen mit den verschiedensten Antrieben sowie den Sensoren und Aktuatoren ermöglichen.

Sercos interface für höchste Anforderungen

Für Antriebe an numerisch gesteuerten Maschinen hat sich Sercos interface in zahlreichen Anwendungen bewährt. Sercos ist in der internationalen Norm IEC 61491 standardisiert und bietet eine leistungsfähige, herstellerübergreifende Lösung für intelligente Antriebskonzepte. Bosch hat sich von Beginn an aktiv an der Definition und Standardisierung beteiligt und bietet heute für die gesamte elektrische Antriebspalette sowie für die NC- und Robotersteuerung eine integrierte Sercos-Schnittstelle an. Zu den Vorteilen von Sercos zählen beispielsweise vollsynchroner Echtzeitbetrieb, absolute Störsicherheit durch Lichtwellenleiter sowie die freie Kombinierbarkeit von Antrieben und Steuerungen beliebiger Hersteller.

Im Vergleich zur konventionellen Lösung, mit Lageregelung in der CNC, ermöglichen die digitalen Servodyn-D-Antriebe, mit integrierter Lageregelung und Sercos interface, deutlich höhere Genauigkeiten bei hohen Geschwindigkeiten. Zusätzlich sind Kosteneinsparungen durch Vereinfachung der Steuerungshardware und Einsparungen bei der Verkabelung und den Lagegebern möglich. Ohne zusätzlichen Aufwand übernehmen die Servodyn-D-Antriebe die Feininterpolation und die Lageregelung mit extrem kurzen Zykluszeiten. Über die klassischen CNC-Maschinen hinaus hat sich die Sercos-Technik auch für die schnelle und präzise Bewegungssteuerung bei verkoppelten Achsen in Verpackungs-, Textil- und Druckmaschinen bewährt.

CANopen für Systeme mit verteilter Intelligenz

Alternativ können Steuerungsaufgaben besonders kostengünstig mit dem von Bosch entwickelten CAN-Bussystem realisiert werden. Als Protokolle stehen das vielfach bewährte Bosch-CAN-Protokoll sowie das international genormte CANopen-Protokoll bereit. Das von Bosch realisierte CANopen-Profil für die Antriebstechnik (CiA DS 402) unterstützt mit verschiedenen Betriebsarten und Geräteparametern die unterschiedlichsten Motortypen. Das Profil stellt dadurch das problemlose Zusammenspiel von verschiedenen Antrieben und Steuerungen her. Die elektrische Antriebstechnik von Bosch, mit CANopen-Schnittstelle, kommt für die Drehzahl- oder Lageregelung sowie für die Übertragung von Positionswerten und Parametern zum Einsatz. Durch eine dezentrale Positioniersteuerung im Antrieb können innovative Motion-Control- Anwendungen mit einfachen, übergeordneten Steuerungen realisiert werden. Ohne spezifischen Busmaster können die Antriebe in CANopen- Netzwerken direkt untereinander kommunizieren.

CANopen bietet den Vorteil, daß neben den Antrieben auch weitere Sensoren und Aktuatoren sowie Ein-/Ausgangssignale über ein gemeinsames Bussystem mit der Steuerung verbunden werden können. Auch hierfür hat Bosch die geeignete Lösung parat. Das Installationssystem B~IO bietet dem Anwender montagefreundliche digitale und analoge E/A-Module auch für die schaltschranklose Installation direkt an der Maschine. Die B~IO Module haben einen CAN-Anschluß an Bord und sind modular erweiterbar. Über ein optionales E/A-Gateway kann die Kopplung an andere Bussysteme, wie Profibus-DP oder Interbus-S, erfolgen.

Antriebstechnik aus einer Hand

Bei der Mehrzahl von Anwendungen schreibt die Aufgabenstellung eindeutig die Art des Antriebs vor. Elektrische Antriebe zeichnen sich durch höchste Präzision und Flexibilität aus. Pneumatische Antriebssysteme sind besonders für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen prädestiniert. Hydraulische Systeme sind immer dann im Einsatz, wenn es gilt, hohe Momente bei niedrigen Drehzahlen bereitzustellen. Mit der Weiterentwicklung der Technologie lösen sich diese bisher klar definierten Grenzen jedoch immer mehr auf. Besonders vorteilhaft ist es daher, daß Bosch nicht auf eine Technologie fixiert ist, sondern geeignete Lösungen für elektrische, pneumatische und hydraulische Antriebe produziert.

Denn die Grenzen zwischen den verschiedenen Antriebsarten einerseits sowie Antrieben und Steuerungen andererseits werden zukünftig noch fließender. Um so wichtiger ist es für den Maschinen- und Anlagenbauer, objektiv beraten zu werden, und zu wissen, daß die angebotene Lösung wirklich zu den jeweiligen Anforderungen paßt. Bosch ist Komplettanbieter und bringt die Erfahrungen aus der elektrischen Antriebstechnik auch in andere Technologien ein. Jüngstes Beispiel ist die Entwicklung eines digitalen, hydraulischen Proportionalventils sowie einer pneumatischen Ventilinsel mit integrierter CAN-Schnittstelle. Bezieht der Anwender seine Antriebstechnik von einem Komplettanbieter, kann er elektrische, pneumatische und hydraulische Antriebe parallel an einer Maschine betreiben und so die Vorteile des jeweiligen Verfahrens optimal nutzen. Antriebe mit offenen, standardisierten Bussystemen können darüber hinaus auch zusammen mit Steuerungen anderer Hersteller oder in PC-basierenden Automatisierungssystemen optimal eingesetzt werden.

Beratung nach Ingenieursgesichtspunkten

Bosch bietet ein Gesamtlösungen aus einer Hand. Dies stellt die klare Zuordnung von Verantwortlichkeiten sicher. Gleichgültig, ob es sich um einen elektrischen, hydraulischen oder pneumatischen Antrieb handelt, sind die einzelnen Komponenten optimal aufeinander abgestimmt. Auch im Hinblick auf das eingesetzte Steuerungskonzept ist das perfekte Zusammenspiel garantiert. Zur Inbetriebnahme stehen einheitliche Konfigurationswerkzeuge bereit. Für den Anwender wird damit die Optimierung und Fehlersuche deutlich vereinfacht. Das wichtigste aber ist die technische Beratung, die nur bei einem Komplettanbieter ausschließlich nach Ingenieurgesichtspunkten erfolgen kann.

Offene, standardisierte Bussysteme stehen nicht im Widerspruch zur Philosophie eines Komplettanbieters. Vielmehr leisten sie einen entscheidenden Beitrag dazu, Insellösungen zu vermeiden und die Integration verschiedener Teilprozesse in einen vollautomatisierten Gesamtprozess zu erleichtern. Offene Kommunikationskonzepte sichern die Investitionen der Anwender über die Grenzen einer Maschine oder Anlage hinaus. Sie reduzieren die Kosten für Engineering, Schulung und Ersatzteilhaltung und tragen entscheidend zur Wettbewerbsfähigkeit eines Produktionsbetriebes bei.

Erschienen in Ausgabe: 01/2001