Mehr Leistungsdichte und Safety-Features

Generationswechsel bei den Servoreglern

7. November 2022, 18:12 Uhr | Andreas Knoll

Baumüller präsentiert auf der SPS die Nachfolge-Generation seiner Servoregler-Baureihe b maXX 5000. Die b maXX 6000 genannten Geräte zeichnen sich gegenüber den Vorgängern vor allem durch höhere Leistungsdichte, größere Skalierbarkeit, mehr IoT-Connectivity und zusätzliche Safety-Funktionen aus.

Die Servoantriebe lassen sich als Sensoren bzw. Sensor-Hubs nutzen und bieten skalierbare IoT-Connectivity beispielsweise über einen Edge-PC in die Cloud. Ihre neu entwickelten Safety-Funktionen können laut Baumüller die Zykluszeiten von Maschinen weiter verkürzen. Intelligente Funktionen aus Baumüllers SmartValue-Softwarebaukasten helfen dabei, die Energiebilanz der Produktion zu verbessern und die Herstellkosten zu senken. Auch die Abmessungen der Servoregler sind geschrumpft: Neben der platzsparenden Anreihtechnik (b maXX 6300) sind nun auch die Monogeräte (b maXX 6500) deutlich kompakter als ihre jeweiligen Vorgänger.

In puncto Safety stehen unter Einhaltung der genormten Sicherheitslevel (Zertifizierung bis zu den Leveln SIL 3 und PLe ist in Umsetzung) verschiedene Varianten vom einfachen hardwaregesteuerten STO (Safe-Torque-Off) bis hin zu unterschiedlichen höheren Sicherheitsfunktionen, angesteuert über das FSoE-Protokoll (Fail Safe over EtherCAT) oder Hardware-I/Os, zur Verfügung. Beide Varianten lassen sich auch kombinieren, um die sichere Antriebsarchitektur möglichst flexibel aufzubauen.

Die neuen Safety-Funktionen sind für Applikationen mit hohen Anforderungen an Dynamik und Präzision entwickelt. Das Safety-Modul ist bei den Servoreglern direkt im Gerät integriert. Sicherheitsrelevante Gebersignale lassen sich dadurch mit noch mehr Auflösung auswerten, was die Positions- und Geschwindigkeitsgenauigkeit erhöht. Zudem reagieren die Sicherheitsfunktionen der Servoregler besser als bisher auf sicherheitsrelevante Ereignisse. So wird der Servoantrieb beim Auslösen von STO mit einer Zeitverzögerung von kleiner 1 ms momentenlos geschalten. Durch diese kurze Reaktionszeit lässt sich die Geschwindigkeit der Maschine erhöhen und damit die Produktivität insgesamt steigern. Vorteile bringt auch die neue Safety-Funktion SP (Sichere Position) zur Übermittlung der sicheren Position über FSoE. Damit ist nicht nur die sichere Raumüberwachung möglich, sondern auch die Kollaboration bei Anwendungen mit mehrdimensionalen Bewegungen, etwa beim Laserschneiden oder in der Robotik.

Weitere neue Funktionen betreffen die Erfassung, Vorverarbeitung und Auswertung der Maschinendaten im Servoantrieb. Mit den intelligenten Monitoring-Funktionen aus Baumüllers SmartValue-Softwarebaukasten lassen sich Antriebsparameter erfassen und an weitere Architekturschichten wie etwa Edge-PC oder Cloud übergeben. Das integrierte dynamische Temperaturmodell überwacht den Auslastungsgrad wichtiger Komponenten im Leistungsteil. Dadurch lassen sich die Servoantriebe optimal dimensionieren und nutzen, was den Ressourceneinsatz optimiert und den Energieverbrauch im Betrieb senkt. Mit der integrierten Oszilloskop-Funktion können die Geräte Signale über den Feldbus an die Steuerung senden und Informationen beispielsweise über einen OPC-UA-Server weitergeben.

Die Signale werden dabei kontinuierlich oder getriggert direkt vom Servoantrieb zur Verfügung gestellt. Dafür ist kein zusätzlicher Aufwand für externe Sensorik, Verdrahtung oder eine separate Auswerteeinheit nötig. Reichen die vorhandenen Daten für den gewünschten Use Case nicht aus, lassen sich die Servoantriebe als Sensor-Hubs einsetzen. So ist eine Erweiterung der Datenbasis durch externe Sensorik möglich, etwa über Schwingungssensoren oder Daten aus einem intelligenten Getriebe.

Die Funktion Smart Energy Reduction setzt auf dieses Konzept. Mit ihr lässt sich der Energieverbrauch einzelner Achsen pro Zyklus ermitteln. Die Energiemessung wird autark und in Echtzeit in den eingesetzten b-maXX-Servoantrieben durchgeführt. In der überlagerten PLC analysiert ein Software-Baustein die übertragenen Messwerte und berechnet im Anschluss unter anderem den tatsächlichen Energieverbrauch über das gesamte Antriebssystem hinweg. Die Werte werden dann in der Maschinenvisualisierung dargestellt. Alternativ zeigt ein Dashboard über offene IoT-Schnittstellen wie OPC UA die Ergebnisse der Messung an.

Baumüller auf der SPS 2022: Halle 1, Stand 560