Vergleichbar darf sich der Laie die Bedeutung eines Condition Monitoring Systems (CMS) zur Zustandsüberwachung innerhalb der Automatisierung vorstellen. Und um bei der gewählten Analogie zwischen Vorhersage des Wetters und Fehlern in Maschinen zu bleiben: In etwa so schön, wie es für Lieschen Müller ist, morgen zu wissen, dass sie ihr neues Sommerkleid tragen kann, so wichtig ist Condition Monitoring für die Instandhaltung sogenannter B- und C-Anlagenteile. Also für jene Komponenten, die bei Ausfällen nicht direkt zu Stillständen führen und somit auch nicht zwingend teure Folgeschäden nach sich ziehen. Ganz anders stellt sich jedoch die Bedeutung der permanenten Zustandsüberwachung in vielen kritischen Anwendungen dar. Offshore Windanlagen auf hoher See sind hierfür ein gutes Beispiel. Schon das raue Wetter verhindert auf offenem Meer bisweilen, dass Servicemannschaften regelmäßig nach der Anlage schauen können. Ist darüber hinaus ein Defekt bereits eingetreten und steht die Anlage einmal still, so kann es u.U. richtig lange dauern, bis Wind- und Wetterkonditionen die Reparatur zulassen. Ganz zu schweigen von den Kosten, die durch langwierige Anfahrten oder durch die längere Weiterverwendung fehlerhafter Teile entstehen. Nicht selten wird ein defektes Lager erst bemerkt, wenn es einen Getriebeschaden angerichtet hat. Die Konsequenzen für den Betreiber reichen von kostspielig bis hin zu defizitär oder sogar existenzbedrohend.
Sensoren als Schlüssel- komponenten
Je komplexer die Anlagen und je mehr anspruchsvolle Funktionen sie ausüben, desto mehr werden Sensoren zu Schlüsselkomponenten. Mit neusten Protokollen ausgestattet liefern sie für das Condition Monitoring eine bislang nie dagewesene Datenmenge und Datenqualität. Die aktuelle Belastung an den Bauteilen wird dokumentiert und eine verlässliche Abschätzung über die Abnutzung gegeben. Die Überwachung des Maschinenzustands setzt sich aus dem Erfassen vieler Parameter, dem Aufzeichnen von Trends und dem Setzen von Alarmierungen zusammen. Doch gleich, wie weit die Automatisierung voranschreitet: Ohne geschulte Mitarbeiter, die die Informationen lesen und auf kritische Entwicklungen reagieren können, verfehlt selbst die detaillierteste Überwachung ihre Wirkung. Die richtigen Konsequenzen zu ziehen bleibt Aufgabe der Menschen hinter dem Leitsystem.
Mit Ethercat an die PC-Steuerung
Für das CMS sind die physikalischen Messgrößen interessant, die das Funktionieren der Anlagenkomponenten massiv beeinträchtigen können: Schwingungen, die den Zustand der Antriebswellen beeinträchtigen, Temperaturen, Kraft und z.B. auch der Schmiermittelzustand. Durch das Zusammenführen ermittelter Mess- und Prozessdaten können verlässliche Schlüsse aus Veränderungsvorgängen und Abweichungen gezogen werden. Hierbei ist es von Vorteil, wenn beide Datenpakete im gleichen Format vorliegen. Als Standard im Umfeld der Produktion haben sich OPC und Ethercat bestens bewährt. Mit Ethercat steht ein Kommunikationssystem zur Verfügung, das die erfassten Zustandsdaten hochperformant an die PC-Steuerung weiterleitet. Auf diesem Highspeed-Feldbussystem basiert neueste Generation an Sendix absolut Drehgebern. Die mechanischen Multiturngeber Sendix 5868/5888 Ethercat bieten die Leistungsfähigkeit und die Kommunikationsmöglichkeiten, die Anlagenhersteller heute für die webgestützte Fernwartung benötigen.
Drehgeber prüfen auf Plausibilität
Der Ethercat-Drehgeber Sendix absolut besitzt derzeit mit einem Positionsupdate innerhalb von 62,5µs die kürzeste Buszykluszeit für Ethercat am Markt. Diese kürzere Phase erlaubt den Gebern den Einsatz in hochdynamischen Systemen. Wichtig in Verbindung mit dieser Spitzenleistung ist auch die bewährte Robustheit und Zuverlässigkeit. Ein Temperaturbereich von -40°C bis +85°C sowie eine hohe Schockfestigkeit von bis zu 2.500m/s² und Vibrationsfestigkeit von bis zu 100m/s² machen die Geräte industrietauglich. In die Drehgebern ist der neueste Slave-Ethercat-Stack von Beckhoff mit der Version 5.01 integriert, des Weiteren ist das neueste CANopen-Profil 3.2.10 implementiert. Die Geräte bieten zudem das dynamische Mapping an. Neben der skalierten Position ist die Rohdaten-Position als Prozessgröße mappbar, auch die Sensortemperatur in GradC und die Geschwindigkeitsberechnung mit Vorzeichen sind mappbare Größen. Vier Einheiten sind für die Geschwindigkeitsberechnung wählbar: Steps/sec, Steps/100ms, Steps/10ms sowie RPM. Mittels Gating Time lässt sich darüber hinaus das Zeitintervall einstellen, über das der Geschwindigkeitswert interpoliert wird. Zwei Work Area State Register ermöglichen die Berechnung von Work Area States und damit sehr prozessnahe Ergebnisse. Beim Download von Parametern auf den Drehgeber wird automatisch eine umfangreiche Plausibilitätsprüfung durchgeführt.
