Let´s move together

Der Autor Dipl.-Ing.(FH) Raphael Dunker ist Mitarbeiter der Abteilung Entwicklung Mikroelektronik, Bereich Kommunikation bei SEW-Eurodrive GmbH & Co, Bruchsal. Da Unternehmen wurde 1931 als Süddeutsche Elektromotorenwerke (SEW) gegründet und zählt heute weltweit zu den führenden Unternehmen der elektrischen Antriebstechnik. Rund 6700 Mitarbeiter sorgen in neun Fertigungs- und 40 Montagewerken sowie vielen Vertriebsniederlassungen in über 60 Ländern der Welt dafür, daß anspruchsvolle Antriebstechnik an allen Industriestandorten für den Einsatz im Maschinen- und Anlagenbau bereitsteht. Heute verfügt das Unternehmen über das umfassendste Programm an elektrischer Antriebstechnik im vorbildlich abgestimmten Systembaukasten.

Mit der Markteinführung der ersten Komponenten des neuen Feldbusbaukastens für Movimot-Getriebemotoren mit integriertem Frequenzumrichter setzt SEW-Eurodrive weiter auf Dezentralisierung der Antriebstechnik. Das in enger Zusammenarbeit mit den Kunden entstandene Konzept der Movimot-Getriebemotoren ermöglicht den wirtschaftlichen Aufbau von Produktions- und Förderanlagen durch den Einsatz von dezentral plazierten, über Feldbus vernetzten Antriebskomponenten.

Die Kommunikation mit dem übergeordneten Automatisierungsgerät erfolgt über den Feldbus – z. B. Profibus-DP. Der besondere Vorzug der SEW-Busschnittstellen: Zusätzlich zur Antriebssteuerung können auch die im direkten Umfeld zum Antrieb befindlichen Sensoren und Aktoren wie beispielsweise Initiatoren und Magnetventile über die gleiche Schnittstelle in das Feldbus-Netzwerk integriert werden.

Herkömmliche komplexe Schaltschränke entfallen, da alle elektronischen Komponenten der elektrischen Antriebe im Motor integriert sind oder direkt benachbart montiert werden können. Dadurch wird ein modularer Anlagenaufbau möglich und die Übersichtlichkeit wesentlich erhöht.

Kurze Realisierungszeiten ergeben sich durch vereinfachten Aufbau und Test einzelner Anlagenteile. Eine Erweiterung oder Änderung der Anlage wird einfacher, die Reservierung von zusätzlichem Schaltschrankplatz entfällt. Die Feldbusankopplung sorgt für hohe Anlagentransparenz. Eine schnelle Fehlerbehebung im Störungsfall wird durch gezielte Diagnose und Statusinformationen sowohl am Antrieb selbst, als auch im übergeordneten Automatisierungsgerät unterstützt. Wesentlicher Entwicklungsschwerpunkt bei Movimot war neben der robusten Gehäusetechnik zur Installation des Frequenzumrichters direkt am Drehstrommotor auch die schnelle und einfache Inbetriebnahme. Gleichzeitig sollte ein Modulkonzept die einfache Realisierung verschiedener Feldbusschnittstellen und Anschlußvarianten unterstützen.

Durch die besonders robuste Bauweise kann das Schnittstellenmodul im Aluminiumgehäuse mit der Schutzart IP65 sowohl direkt am Movimot als auch an der Maschine in unmittelbarer Nähe der Sensoren und Aktoren montiert werden.

Im letztgenannten Fall erfolgt die Kommunikationsverbindung zum Frequenzumrichter über eine zusätzliche Datenleitung. Das zweiteilige Gehäuse mit Modulträger und Modulelektronik im Gehäusedeckel bietet zahlreiche PG-Verschraubungen zur Installation der Buskabel, Versorgungsleitungen und Sensor-/Aktorsignale. Zusätzlich erlaubt eine weitere Gehäusevariante den Anschluß von Sensoren und Aktoren über Standard-M12-Steckverbinder.

Der Modulträger enthält keine Elektronik. Über verschiedene Gehäusedeckel können die unterschiedlichen Feldbus- und Anschlußvarianten aufgesteckt werden. Das ermöglicht im Störungsfall den schnellen Austausch der Modulelektronik. Die Verdrahtung der Busschnittstelle umfaßt neben dem Anschluß der Versorgungsspannung 24VDC und der Feldbusleitungen noch die Kommunikationsverbindung zum Frequenzumrichter. Die 24V-Versorgung kann sowohl über Feldbuskabel mit integrierten 24V-Versorgungsleitungen als auch getrennt zugeführt werden. Initiatoren können in 3-Leiter-Anschlußtechnik aufgelegt werden. Für die digitalen Ausgänge besteht die Möglichkeit, eine gesonderte 24V-Versorgung einzuspeisen, so daß die angeschlossenen Aktoren auch von der Modulelektronik getrennt abgeschaltet werden können.

Zur Inbetriebnahme vom Movimot mit Feldbusschnittstelle ist nur ein Schraubendreher nötig. Zusätzliche Komponenten, beispielsweise Bediengeräte zur Anpassung des Fre-quenzumrichters an den Motor, sind nicht notwendig. Alle Einstellungen erfolgen über entsprechende Schalter oder Potentiometer am Gerät. Mit wenigen Handgriffen sind Movimot und Feldbusschnittstelle betriebsbereit.

Die einfache Eingabe aller grundsätzlichen gerätespezifischen Informationen im übergeordneten Automatisierungsgerät erfolgt bei der Schnittstelle zu Profibus-DP über die mitgelieferte Geräte-Stammdaten-Datei (GSD). Diese GSD-Datei enthält alle Angaben, die zwar für den Busbetrieb wichtig sind, dem Anwender aber letztendlich verborgen bleiben können.

Anschließend beschränkt sich die Aufgabe des Anwenders nur noch auf die Eingabe der entsprechenden, zuvor über DIP-Schalter am Modul eingestellten Profibus-Adresse, die Auswahl der Prozessdatenbreite und die Vergabe der SPS-Adressen.

Diese Vorgehensweise unterscheidet sich damit nicht von der Inbetriebnahme einfacher E/A-Module.

Zur Steuerung des integrierten Frequenzumrichters kann der Anwender zwischen zwei oder drei Prozessdatenworte zum Antrieb wählen. Neben den Steuerinformationen und dem Sollwert kann auch die Auf-/Ab-Rampe über Feldbus vorgegeben werden. Der Feldbus-Sollwert bezieht sich auf den am Umrichter eingestellten maximalen Frequenz-Sollwert und wird prozentual angegeben. Das übergeordnete Automatisierungsgerät erhält alle Statusinformationen des Antriebs sowie den aktuellen Ausgangsstrom als Prozeß-Eingangsgröße zurück.

Die Steuerung erfolgt über einfache Bitverknüpfungsbefehle, analog zur digitalen E/A-Verarbeitung. Es sind keine spe-ziellen Funktionsbausteine im Automatisierungssystem notwendig. Die zusätzlichen digitalen Ein- und Ausgänge werden in einem gesonderten Datenbyte, getrennt von den Antriebsdaten, verarbeitet und können in gewohnter Weise angesteuert werden. Anstriebssystem und Sensorik sind somit völlig entkoppelt und arbeiten autark.

Das Steuerungskonzept ist feldbusunabhängig und demzufolge für alle Module des Movimot-Busbaukastens gleich. Diese Eigenschaft ist notwendig, da in zunehmendem Maße der Endkunde dem Anlagenkonstrukteur das einzusetzende Bussystem vorschreibt. Mit den SEW-Antriebskomponenten Movimot oder Movidrive, Movitrac und Movidyn, die alle über unterschiedliche Feldbussysteme auf gleiche Weise gesteuert werden können, lässt sich der zusätzliche Engineeringaufwand bei geändertem Feldbus dennoch sehr gering halten.

Zur Schnell-Diagnose des Movimot-Getriebemotors ist die Feldbusschnittstelle mit Leuchtdioden (LED) ausgestattet. Die LEDs ermöglichen eine weitgehend automatische Überprüfung der Verdrahtung und Einstellung, sodaß Verdrahtungsfehler bereits im Vorfeld der Inbetriebnahme erkannt werden. Alle Statusinformationen werden über den Feldbus ins übergeordnete Automatisierungsgerät transportiert. Dort ist eine detaillierte Diagnose des Antriebssystems möglich und beispielsweise über ein Visualisierungssystem auswertbar.

Sollte sich trotz allem der Antrieb einmal nicht mit der Steuerung verstehen, so kann über die Diagnoseschnittstelle parallel zum Feldbusbetrieb ein PC (Notebook) angeschlossen werden. Dieser ermöglicht mit der entsprechenden Software die Visualisierung der Soll- und Istwerte, die auf dem Bussystem zwischen Automatisierungsgerät und Antrieb ausgetauscht werden (Feldbus-Monitor-Funktion). Programmierfehler bei der Erstellung der Steuerungsprogramme können auf diesem Weg leicht erkannt und behoben werden.

Das Getriebeprogramm umfaßt neben zwei mechanischen Verstellgetriebe-systemen:

n Stirnrad- und Flachgetriebe bis 18 000 Nm

n Planeten-Großgetriebe bis 450 000 Nm

n spielarme Planetengetriebe bis 3 000 Nm

n Kegelradgetriebe auch spielreduziert bis 40 000 Nm

n Schneckengetriebe bis 4 000 Nm

n Spiroplan-Winkelgetriebe bis 80 Nm

Das SEW-Motorenprogramm besteht aus

n Drehstrommotoren bis 200 kW

n Asynchron-Servomotoren bis 22 kW

n Synchron-Servomotoren bis 16 kW

n Gleichstrommotoren bis 44 kW

Alle Getriebe und Motoren sind an- bzw. abtriebsseitig so aufeinander abgestimmt, daß buchstäblich jeder Motor mit jedem Getriebe in seiner Leistungsklasse kombiniert werden kann. Verschiedenste Bauformen und Optionen tun ein Übriges, sodaß trotz vergleichsweise geringer Teilevielfalt millionenfache Ausführungsvarianten entstehen.

Die elektronische Drehzahlregelung mit Antriebs- und Servoumrichtern Movitrac, Movidrive und Movidyn nutzt im Leistungsbereich bis 90 kW den angepaßten Getriebemotor als ausführendes Organ mit exakter Drehmomentabstimmung dank feingestufter Übersetzungen. Als digitale Systeme sind die SEW-Umrichter mit vielen technologischen und Kommunikationsoptionen an allen weltweit wichtigen Drehstromnetzen ohne Trafo zu betreiben, kommunizieren auf Anforderung über die wichtigsten offenen Feldbussysteme und können sogar einen großen Teil der erforderlichen Steuerungsaufgaben selbstständig abwickeln. Movimot, das jüngste Kind von SEW, vereinigt Getriebemotor und Umrichter zu einer Antriebseinheit und ist im Leistungsbereich bis 3 kW einerseits ein leistungsfähiger Ersatz für Verstellgetriebemotoren.

Movimot-Getriebe-

motoren

KEM 473

Movilink

KEM 474

Getriebe

KEM 475

Motorenprogramm

KEM 476

Servoumrichter

KEM 477

Mit der Profibus-DP-Schnittstelle für Movimot startete SEW-Eurodrive die Entwicklung von Feldbuskomponenten für den Einsatz im Feld. Weitere Module, beispielsweise für Interbus und Device-Net, folgen. Im Anlagenbau werden auch in Zukunft verschiedene Feldbusse parallel existieren, denn jedes System bietet seine speziellen Vorteile. Für den Anlagenkonstrukteur ist es deshalb zwingend notwendig, Antriebskomponenten einzusetzen, die nicht nur einen speziellen Feldbus unterstützen, sondern mit gleichem Steuerungskonzept an verschiedene Feldbusse angekoppelt werden können.Wie auch alle anderen busfähigen geregelten Antriebssysteme von SEW bietet der Movimot-Feldbusbaukasten diese notwendige Sicherheit, da das feldbusunabhängige Geräteverhalten den einfachen Wechsel des Feldbussystems bei gleich bleibender Antriebsapplikation garantiert.

Das Baukastensystem von SEW, die weltweiten Standorte und erfahrenes Personal garantieren auch nach jahrelanger Betriebsdauer der Antriebe die problemlose Versorgung mit Ersatzteilen und vorbeugende Wartung oder Reparaturen.Das Prinzip der zentralen Fertigung von Komponenten und der dezentralen Montage von Antrieben in Verbindung mit dem weitgespannten Netz der Montagewerke sowie der nach ISO zertifizierten Qualitätsphilosophie sind die Väter des Erfolgs.