Bisher war es Hauptzweck eines Antriebsbusses, in Form einer Punkt-zu-Punkt-Verbindung möglichst schnell Soll- und Istwerte zwischen der Motion Control und der Regelung des Antriebs auszutauschen. In Zukunft wird die Busanschaltung am Antrieb von der Taktsynchronisation, den kurzen Zykluszeiten und der Safety-Übertragung bis zur Standard-TCP/IP-Kommunikation die unterschiedlichsten Services beherrschen. Dies ist das Feld der Multiprotokoll-ASICs als Busanschaltung für alle Bussysteme, die fest in das Antriebsgerät integriert sind. Das Anpassen an das jeweilige Bussystem erfolgt dann nur noch durch entsprechende Software.
„Um kürzeste Zykluszeiten für die Motion-Control-Applikation zu realisieren, muss auch der eingesetzte Feldbus dazu befähigt werden“, sagt Papenfort. „Ethercat als Feldbus bietet hier kürzeste Zykluszeiten mit höchster Synchronität durch verteilte Uhren (Distributed Clocks). Parallel dazu kann auch eine TCP/IP-Kommunikation mittels Ethernet-over-Ethercat getunnelt werden.
Die Indra-Motion MTX von Bosch Rexroth kommuniziert standardmäßig über Sercos. „Sercos erlaubt den Betrieb von Ethernet/IP-, TCP/IP- und Sercos-Geräten über ein einziges Ethernet-Kabel. Dazu ist weder eine Zusatzhardware erforderlich, noch müssen die Protokolle getunnelt werden“, erklärt Sannwald. Eine Synchronisation mit einer Genauigkeit unter einer Mikrosekunde gewährleistet im gesamten Sercos-Netzwerk eine deterministische und synchrone Kommunikation. Sicherheitsfunktionen bis zu SIL3 gemäß IEC 61508 lassen sich mit CIP Safety on Sercos umsetzen.
Siemens hat als Anbindung an das Antriebssystem den Feldbus Profinet als Standard gesetzt. Daran werde sich bis auf Weiteres auch nichts ändern, da bislang alle Anforderungen bezüglich Übertragung und Geschwindigkeit mit Profinet realisiert werden können, so Heuchemer. „Innerhalb der Sinumerik ist ebenfalls ein auf Ethernet basierender Drive-Cliq-Bus im Einsatz, dessen Möglichkeiten bei Weitem noch nicht ausgeschöpft sind.“
Wittenstein sieht die ganze Diskussion pragmatisch: „Die Performance der Echtzeitbussysteme wie Ethercat, Profinet und Sercos III hat sich als hocheffektiv erwiesen, sodass zusätzliche Services mitgetragen werden können“, erklärt Peters. Spannend werde sicherlich noch der Aspekt hinsichtlich der gemeinsamen Industrie 4.0-Vernetzung. „Während sich die Automatisierungsbranche hier weitestgehend auf OPC-UA als zukünftigen Standard oberhalb der Steuerungsebene verständigt hat, ist beim Thema Echtzeitsystem noch einiges im Fluss. Hier bilden sich derzeit erste Allianzen für TSN, das auf OPC-UA aufsetzen soll“, so Peters weiter.
Energiesparen mit System
Servoantriebe laufen im Spitzenlastbetrieb und belasten das Netz durch Impulsströme, die durch dynamische Lastbewegungen in den Maschinen erzeugt werden. Anstatt diese Energie generell zurück ins Netz zu speisen, um sie dann im Zyklus später wieder zuzuführen, teilen die Steuerungen sie unterdessen zwischen den Achsen sinnvoll auf. Weitere überschüssige Energie wird im System zwischengespeichert. Durch die gleichmäßige Energieaufnahme reduziert sich die Anschlussleistung der Maschine, eine Überdimensionierung von Verdrahtung und Absicherung wird vermieden.
„Dem Maschinenbauer bieten sich Einsparungen ohne Einbuße an Leistungsfähigkeit seiner Maschine. Als zusätzlichen Bonus erhält er die Möglichkeit, kurzzeitige Netzeinbrüche ohne Beeinflussung des Produktionsprozesses zu beherrschen“, sagt Andreas Golf von Beckhoff Automation. Auch Bosch Rexroth verknüpft die Vorteile mehrerer Ein- und Rückspeise-Varianten mit seinem intelligenten Energiemanagement der Indra-Drive-Netzversorgungen mit dem Smart Energy Mode. Die Regelung sorgt für eine netzspannungsunabhängige Zwischenkreisspannung und nutzt gleichzeitig die Kondensatoren als Energiespeicher. Das vermeidet Spitzenlasten auf der Netzseite und senkt Verluste im Netzanschlussstrang. „Ergebnis sind ein reduzierter Energieverbrauch, bessere Netzverträglichkeit und der Einsatz kleinerer Komponenten bei gleicher Maschinenperformance“, so Sannwald.
Siemens hat bei seinen dezentralen Antrieben bereits Lösungen direkt im Antrieb integriert. Bei zentralen Anlagen mit Mehrachssystemen bietet das Unternehmen zusätzliche Filtermöglichkeiten an. „Speziell in den Sinamics-Mehrachssystemen mit großem Leistungsbereich können wir individuell auf das vorherrschende Fertigungsstromnetz reagieren“, erklärt Heuchemer. So gibt es neben zusätzlichen Energiespeichern auch weitere Einstellmöglichkeiten, um beispielsweise den Cosinus-Phi-Wert zu verändern. Daneben kann das Mehrachssystem Energie innerhalb des Verbunds verschieben. Ein generatorisch betriebener Motor kann somit einen oder mehrere motorische Antriebe mit Energie versorgen. bf
