Wie Siemens im Zuge seiner Sinamics-Antriebsfamilie zeigt, kann auf diese Weise die stetig steigende Funktionsvielfalt intelligent beherrscht sowie eine effiziente Projektierung und Inbetriebnahme ermöglicht werden. Gleichzeitig birgt die stetige Weiterentwicklung von Umrichtern als Kernbestandteil integrierter Antriebssysteme weitreichendes Potenzial für eine energie- und ressourcensparende Produktion, sowohl heute als auch in der Zukunft.
Funktionsvielfalt intelligent managen
Heute ist es insbesondere mit optimierter Soft- und Firmware möglich, umfassende Funktionen in Antrieben zu realisieren. Kernpunkte sind und bleiben lokale Funktionalitäten, die genau auf die lokal geregelte Achse wirken. Je nach Applikation sind wiederum besondere Performance-Anforderungen möglich. Dies macht spezielle Anpassungen der Regelungstechnik nötig, wie z.B. die Vorsteuerung bei Pumpen. Darüber hinaus erfordern bestimmte Applikationen spezielle Funktionen, die sich vorteilhaft lokal realisieren lassen, z.B. die Vorsteuerung bei hochdynamischen Anwendungen. Dazu gehören u.a. der Technologieregler bei Pumpenapplikationen, Stop-Reaktionen in der Fördertechnik oder auch die Positionierfunktionalität. Bei aller Komplexität muss jedoch vor allem die Handhabbarkeit für den Benutzer sichergestellt sein. Hierfür bietet Siemens einen grafischen Editor zur Projektierung von Steuerungs- und Regelungsfunktionen, der ohne Programmierkenntnisse bedienbar ist. Das sogenannte Drive Control Chart (DCC) bietet eine übersichtliche Darstellung regelungstechnischer Strukturen und ermöglicht ein grafisches Projektieren und Erweitern der Gerätefunktionalität mittels frei verfügbarer Regelungs-, Rechen- und Logikbausteine. Die funktionale Vielfalt von Umrichtern schließt zudem immer stärker das Thema Sicherheit mit ein. Hier sind einfache und gleichzeitig flexible Systeme gefragt. Es gilt, sichere Antriebe mit möglichst wenig zusätzlichen Komponenten zu realisieren. Dies setzt Siemens mit Safety Integrated um und bietet damit eine breite Sicherheitsfunktionalität über das gesamte Sinamics-Spektrum. Durch die Integration reduzieren sich sowohl Komponenten als auch der Verdrahtungsaufwand, was wiederum zu einer höheren Maschinenverfügbarkeit führt. Safety ist darüber hinaus mehr als nur eine Komponente – es lebt vom Systemansatz und fängt bereits bei der Entwicklung des Kunden an. Dies wiederum bedeutet, dass der Anwender auch bei der Auslegung unterstützt werden muss. Sowohl der Umgang als auch die Inbetriebnahmekonzepte müssen sicher und zugleich handhabbar bleiben.
Applikationseffiziente Projektierung und Inbetriebnahme
Die einfache Handhabbarkeit, insbesondere mit Blick auf die Projektierung und Inbetriebnahme von Antrieben, wird vor allem mit durchgängigen Lösungen unterstützt. Dies schließt Faktoren wie eine gleiche Bedienphilosophie für alle Komponenten, einen automatischen Datenabgleich an den Schnittstellen sowie integrierte Diagnosefunktionen ein. Damit der Anwender sich und seine Anwendung leicht wiederfinden kann, müssen frühzeitig alle relevanten Parameter abgefragt und die Auswahl der optimalen Lösung für den gesamten Antriebsstrang unterstützt werden. Entscheidend für eine optimale Bedienung ist das integrierte Applikations- und Systemwissen. So ist der Betreiber zwar Spezialist für seine Anwendung, aber nicht notwendig Antriebsexperte. Insbesondere bei komplexen Anlagen mit mehreren Antrieben ist es wesentlich, die Projektierung so einfach wie möglich zu gestalten. Siemens geht diesen Weg über die Software Sizer, welche eine benutzerfreundliche Projektierung von Einzelantrieben hin zu komplexen Mehrachsantrieben ermöglichen. Ebenso einfach müssen Inbetriebnahme und Diagnose gestaltet werden. Können beispielsweise alle relevanten Daten aus den elektronischen Typenschildern der Antriebskomponenten importiert werden, wie dies über die Drive-Cliq-Schnittstelle der Fall ist, lässt sich die Parametrierung beschleunigen, Fehleingaben vorbeugen und der Gesamtaufwand verringern. Einen Schritt weiter geht Siemens schließlich mit der Einbindung der Umrichter in die Automatisierung und zeigt mit Sinamics Startdrive, wie sich das Potenzial der Integration im Zuge von Totally Integrated Automation optimal ausnutzen lässt.
Das Potenzial der Integration ausschöpfen
Werden Antriebe in die übergeordnete Automatisierung eingebunden, ist vor allem ein einheitliches Bedienkonzept für alle beteiligten Komponenten – von der Steuerung über das Human-Machine-Interface (HMI) bis hin zu den Antrieben – maßgeblich. Bei Siemens sind über Sinamics Startdrive die Antriebe der Reihe Sinamis G120 vollständig in das Totally-Integrated-Automation-Portal eingebunden. Sie integrieren sich somit nahtlos in Simatic-Automatisierungslösungen und können einfach parametriert, in Betrieb genommen und diagnostiziert werden. Darüber hinaus lassen sich auch die passenden Simotics-Motoren projektieren, sodass ein optimales Zusammenspiel von Antriebskomponenten als integriertes System realisiert werden kann. Bei der Umsetzung eines effizienten Integrated Drive Systems sind vor allem die intelligente Auswahl der richtigen Komponenten, die geeignete Auslegung, die geschickte Ansteuerung sowie die passenden Software-Funktionen entscheidend. Gerade bei der Ansteuerung liegen die Hebel oft wieder im gesamten Antriebssystem. Wie dies in der Praxis aussieht, zeigt Siemens mit dem Umrichter Sinamics G120P. Durch die für Simotics-Motoren optimierte Ansteuerung und Pulsmuster des Umrichters wird nicht nur eine Reduktion der Geräuschemissionen um mehr als 4dB erreicht. Die Umrichtertechnik des Sinamics G120P sowie die Anpassung der Motorbemessungsströme an die Umrichterausgangsströme tragen auch dazu bei, Verluste am Motor um mehr als 10% zu reduzieren und einen energieeffizienten Betrieb von Pumpen, Lüftern und Kompressoren zu ermöglichen.
Effiziente Antriebe in der Produktionsumgebung der Zukunft
\’Durchgängigkeit\‘ und \’Integration\‘ werden auch im Hinblick auf die Produktionsumgebung der Zukunft eine entscheidende Rolle spielen. Wird eine durchgängige Toolkette von der ersten Auslegung bis zur laufenden Fertigung realisiert, muss das Wissen, welches einmal in die Kette gegeben wird, nicht nochmal hinzugefügt werden. Des Weiteren erlauben Simulationsmodelle von Umrichtern und Antriebssträngen eine Optimierung der Auslegung noch in der virtuellen Welt. Über die Simulation der gesamten Anlage stehen Informationen zur Vernetzung bereits früh zur Verfügung und können direkt in die Automatisierungs- und Kommunikationskonzepte einfließen. Auch das Expertenwissen zur energieoptimalen Realisierung typischer Applikationen wird über die entsprechenden Tools allen Beteiligten bereitgestellt. Davon abgesehen führt die evolutionäre Weiterentwicklung der Technologien im Antrieb selbst zu immer weiter verbesserter Energieeffizienz und Ressourcenschonung. Zusammen mit der voranschreitenden Integration wird schließlich der Weg dafür geebnet, in Zukunft ein verantwortungsvolles Vorgehen von Materialauswahl über Fertigung bis hin zu Logistikkonzepten zu verwirklichen.
