Sensoren und Sensorassistenten für die Zustandsüberwachung

MTS Sensors unterstützt diese Möglichkeit mit dem Einsatz seiner Sensoren der R-Serie V und des TempoLink Sensorassistenten.

Je nach Anwendung und Schwerpunktsetzung gibt es unterschiedliche Möglichkeiten für Industrie 4.0. Wurden zum Beispiel zuvor in Zylindern lediglich Endlagenschalter zur Begrenzung der Kolbenbewegung eingesetzt, kann durch den Einbau eines magnetostriktiven Sensors in einen Zylinder jeder Hub des Kolbens erfasst werden. Diese durchgängige Erfassung der Hubbewegung ermöglicht neben einer Regelung der Bewegung auch eine Auswertung der Verfahrgeschwindigkeit des Kolbens. Dies ist ein erster Schritt im Rahmen von Industrie 4.0. An diesem Beispiel wird auch die Bedeutung von Sensoren verdeutlicht: Sensoren bereiten in vielen Bereichen den Weg für Industrie 4.0, weil Werte erfasst und gemessen werden, die für den Betrieb der Anlage genutzt werden. Zudem lässt sich durch eine Analyse der gesammelten Daten eine Optimierung anstoßen. Daher können Sensoren auch als die Sinnesorgane bezeichnet werden. Ohne Sensoren wäre Industrie 4.0 taub und blind. Sensoren sind die wichtigste Quelle, weil sie die Informationen und Daten liefern, um Industrie 4.0 anwenden und durchführen zu können.

Sensoren sollen dabei nicht nur die eigentliche Messgröße erfassen und ausgeben, wie zum Beispiel Position oder Geschwindigkeit; die Sensoren sollen auch Informationen über den eigenen Zustand liefern und, wenn möglich, auch die Zustandsüberwachung einer Anwendung mit weiteren Daten unterstützen. MTS Sensors hat dies bei der Entwicklung der R-Serie V berücksichtigt. Dabei waren zu Beginn der Entwicklung zwei Fragen zu klären: Welche zusätzlichen Informationen soll ein linearer Positionssensor neben den Messgrößen Position und Geschwindigkeit liefern? In welcher Weise sollen diese zusätzlichen Informationen an einen Nutzer oder eine Steuerung ausgegeben werden?

Zur Überwachung des eigenen Zustands liefern die Sensoren der R-Serie V eine Rückmeldung über die Güte des gemessenen Positionssignals. So kann überprüft werden, wenn durch Beschädigungen oder Umwelteinflüsse der Sensor und somit die Positionsmessung beeinflusst werden. Eine Beeinträchtigung des gemessenen Positionssignals kann zu einer fehlerhaften Messung und somit zu einer falschen Rückmeldung an die Steuerung führen. Weitere Informationen sind unter anderem der gesamte zurückgelegte Weg und die Anzahl der gefahrenen Zyklen. Diese Daten lassen sich zur Analyse und Auswertung der bewegten Maschinenteile nutzen. Ähnlich wie bei einem Fahrzeug kann anhand der insgesamt gefahrenen Wegstrecke ein Wartungsintervall festgelegt werden. Über die Anzahl der verfahrenen Zyklen lässt sich dabei ermitteln, ob viele kurze Wege oder wenige lange Wege gefahren wurden. Zudem werden die Betriebsstunden sowie die Temperatur innerhalb des Sensors erfasst und ausgegeben. Eine erhöhte Umgebungstemperatur kann die Lebensdauer von Elektronik verkürzen. Somit kann die Temperatur im Rahmen einer Zustandsüberwachung als weiterer Wert berücksichtigt werden.

Zur Übertragung und Ausgabe der zusätzlichen Informationen entwickelte MTS Sensors für die Sensoren der R-Serie V den TempoLink Sensorassistenten. Dieser Sensorassistent ermöglicht die Ausgabe von Zusatzinformationen zum Status des Sensors. Zudem unterstützt dieses Zubehör bei der Einrichtung des Sensors in einer Anwendung. So können mit dem TempoLink Assistenten Parameter des Sensors wie Auflösung, Filtereinstellungen und Messrichtung angezeigt und angepasst werden.

Dabei ist der Sensorassistent so konzipiert, dass er mit jedem Sensor der R-Serie V unabhängig von der Schnittstelle des Sensors kommunizieren kann. Er wird mit dem Sensor über die Spannungsversorgung verbunden. Auf diese Weise bleibt die Kommunikation zwischen dem Sensor und der Steuerung unbeeinträchtigt. Während die Positionsdaten an die Steuerung übertragen werden, können parallel die Statusinformationen des Sensors über den Assistenten ausgelesen werden.

Zur Einstellung der Parameter und zur Darstellung der Statusinformationen wurde eine intuitive Benutzeroberfläche entwickelt. Da jeder Nutzer heutzutage ein Smartphone, Tablet oder Laptop im Rahmen seiner beruflichen Tätigkeit verwendet, war das Ziel bei der Entwicklung des TempoLink Sensorassistenten, das Display dieser Geräte zu nutzen. Somit konnte der Sensorassistent handlich und kompakt gestaltet werden. Um die grafische Benutzeroberfläche des Assistenten auf einem Gerät wie Smartphone, Tablet, Laptop oder PC darstellen zu können, ist dieser mit einem WLAN-Zugangspunkt ausgestattet. Der Benutzer verbindet sein Gerät via WLAN mit dem TempoLink Sensorassistenten und ruft die Benutzeroberfläche als Website auf. Somit muss der Assistent nicht in ein Firmennetzwerk integriert werden oder über eine App bedient werden.

Die Erfassung von Daten und Zusatzinformationen sowie die Analyse dieser Informationen bilden die Basis für Industrie 4.0. Die zusätzlichen Informationen, die über den TempoLink Sensorassistenten ausgegeben werden können, werden zukünftig erweitert werden. Je nach Anwendung werden unterschiedliche Zusatzinformationen benötigt, wobei immer das gleiche Ziel verfolgt wird: mehr Informationen und Erfahrungen über die Anwendung zu sammeln. Mit den Sensoren der R-Serie V in Verbindung mit dem TempoLink Assistenten liefert MTS Sensors lineare Positionssensoren, die bei der Aufnahme relevanter Daten der Maschine unterstützen. Durch die Analyse der erfassten Daten kann der Anwender die Maschine besser kennen lernen und Verbesserungen im Prozess erkennen. Die R-Serie V mit dem TempoLink Sensorassistenten ist somit ein idealer Baustein für Industrie 4.0 und zur zukunftsorientierten Ausstattung der eigenen Maschinen. aru