Ähnlich wie die Computertechnik sich von den großen Zentralrechnern mit ihren Terminals verabschiedet hat, um vernetzten, dezentralen Einheiten wie dem heutigen Tablet-PC Platz zu machen, hat sich auch die Automatisierungstechnik verändert. Heute werden im Wesentlichen dezentrale Strukturen aufgebaut. Allein bei der Verdrahtung der Sensorik und Aktuatorik, auf den letzten Metern, wird heute noch viel zu oft auf die Vorteile einer konsequent dezentralen Struktur verzichtet. Am Beispiel von AS-Interface werden im Folgenden die Unterschiede betrachtet. Die dezentralen Strukturen haben im modernen Maschinen- und Anlagenbau aufgrund ihrer Vorteile einen festen Platz. Die Übergänge zu zentralen Strukturen sind dabei fließend und werden je nach Anlage mit unterschiedlicher Konsequenz umgesetzt. Denn die einzelnen Prozessschritte und Gegebenheiten haben einen deutlichen Einfluss auf die Kosten. AS-Interface unterstützt den Maschinen- und Anlagenbauer dabei, die Vorteile der dezentralen Technik bei der Anbindung der Sensorik und Aktuatorik umzusetzen. Die Arbeitsgruppe Fördertechnik der AS-International Association hat dies an einem gängigen Beispiel untersucht und den Zeitaufwand ausgearbeitet. Das kann als Ansatz für eine eigene Kostenabschätzung dienen. Auf eine Vollkostenrechnung wurde bewusst verzichtet, da die Gemein- und Hardwarekosten in den Unternehmen und Projekten sehr unterschiedlich sein können.
Aufbau der betrachteten Förderstrecke
Der betrachtete Anlagenteil setzt sich zusammen aus einem Drehtisch, einer Weiche und sieben Linearstrecken. Die funktionale Sicherheitstechnik wird in diesem Beispiel über fünf Not-Halt mit zwei Sicherheitsrelais realisiert. Der betrachtete Drehtisch enthält acht Sensoren und zwei Motoren. Die Weiche wird mit sechs Sensoren, zwei Motoren, einem Zylinder und zwei Zylinderschaltern aufgebaut. Die sieben Linearstrecken enthalten je zwei Sensoren und einen Motor.
Dezentrale Installation mit klassischer Feldbusstruktur
Die dezentrale Struktur wird so weit realisiert, wie es mit den eingesetzten Feldbuskomponenten sinnvoll ist. Über ein Feldbussystem werden die Elemente mit der Anlagensteuerung verbunden. Die Verdrahtung von Daten und der 24V Versorgung erfolgt unabhängig über separate Adern; die Verdrahtung der Sicherheitstechnik erfolgt separat. Im betrachteten Beispiel wird von zwei dezentralen Schaltschränken ausgegangen, die die Hardwarekomponenten der nächstgelegenen Elemente aufnehmen:
- Feldbusklemme IP20 zum Backbone-Feldbus
- … Eingänge, … Ausgänge
- Übergabeklemmen
- Schützkombination für die 400V Motoren
- Leistungstrennschalter
- Not-Halt Sicherheitsrelais
- Netzteil 24V
Dezentrale Installation mit AS-Interface
Der dezentrale Ansatz wird konsequent weitergeführt. Die Vernetzung von Anlagensegmenten mit der Steuerung erfolgt über einen Feldbus-Backbone. Durch den Einsatz von robusten Feldmodulen wird das Schaltschrankvolumen stark reduziert. Die intelligente Verdrahtung der einzelnen Komponenten erfolgt über AS-Interface. Für die 24V-Versorgung und die Daten ist nur ein zweiadriges Kabel notwendig. Die Verdrahtung der Sicherheitsschaltgeräte erfolgt ebenfalls über das AS-Interface-Kabel. Die Sensoren und Aktuatoren werden typischerweise mit der einfachen Piercingtechnik angeschlossen, was in der Installation einen deutlichen Zeitvorsprung ausmacht.
Die Ansätze und ihre Auswirkungen im Vergleich
Bei der Betrachtung wurde der gesamte Lebenszyklus einer Anlage betrachtet. Auch wenn die betrachteten Phasen, Betrieb und Wartung sowie Erweiterung und Umbau bei der Errichtung einer Anlage meistens keine Rolle spielen, sind Sie dennoch ein deutlicher Mehrwert für den Anlagenbetreiber. In der Planungsphase zeigen sich die Vorteile von AS-Interface vor allem beim reduzierten Verdrahtungsplan und der Feldbuskonfiguration. In der Installations- und Inbetriebnahmephase sind die Vorteile von AS-Interface absolut gesehen am größten. Die Einsparungen entstehen hier hauptsächlich durch die Verdrahtung. Strom und Daten auf dem AS-Interface-Kabel werden mit den zwei Adern und der elektromechanischen Schnittstelle effizient verteilt. In der Betriebs- und Wartungsphase wurde der Use Case des Bauteiletausch betrachtet. Ein solcher Fall kann z.B. durch eine verrutschte Palette vorkommen. Mit der einfachen Kontaktierung und dem automatischen Adressieren ist man mit AS-Interface normalerweise schneller als bei herkömmlichen Bauteilen. Im Fall einer Erweiterung bzw. eines Umbau wurde ein Versetzen des Drehtisches angenommen. Dabei wur-de das Verlängern aller relevanten Kabel/Adern berücksichtigt. Da bei AS-Interface die Geräte über einen Kabelstrang (zwei Adern) angeschlossen sind, ergibt sich gegenüber den Einzelkabeln für acht Sensoren und zwei Motoren ein deutlicher Zeitunterschied. Bei der funktionalen Sicherheit kann im Fall von AS-Interface die bestehende Verdrahtung verwendet werden. Im Fall der zentralen Struktur wird Sie zusätzlich verdrahtet. Insgesamt lässt sich der zeitliche Aufwand durch den Einsatz von AS-Interface um deutlich über 50% reduzieren. Die tatsächlichen Einsparungen richten sich dann vor allem nach der Höhe der eingesetzten Stundensätze.
www.as-interface.net
