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Neue Ethercat-Messtechnikmodule von Beckhoff

Hochpräzise Messtechnik für Automatisierer

Mit einer neuen Geräteserie erweitert Beckhoff sein Messtechnik-Sortiment um die Präzisions- und Hochgeschwindigkeits-Messtechnik. Diese hochleistungsfähigen Ethercat-Messtechnikmodule eröffnen bezogen auf Genauigkeit, Wertepräzision, Zeitpräzision, Synchronisierung und insbesondere die Langzeit-Messgenauigkeit Möglichkeiten, die bisher in der systemintegrierten Automatisierung nur mit teuren Spezial-Geräten möglich waren - Und das ganze durchgängig in einem System.

Bild: Beckhoff Automation GmbH & Co. KGBild: Beckhoff Automation GmbH & Co. KG
Die Beckhoff-Messtechnik fasst die drei etablierten I/O-Themenbereiche mit dem neuen Bereich der Präzisionsmesstechnik für den Industrieeinsatz zusammen: Standard-Analogmessung 12/16 Bit, Energieerfassung an Leistungsnetzen, Condition Monitoring (Schwingu

Ethercat - Der Messtechnikbus

Beckhoff als der Erfinder von Ethercat nimmt immer noch eine führende Rolle bei der Weiterentwicklung dieser industrieprägenden Technologie ein und hat auch zukünftig den Anspruch, innovative Produkte für Ethercat und insbesondere das modulare Ethercat-Klemmensystem zu entwerfen. Ethercat ist mittlerweile in der Messtechnik-Szene breit etabliert. Mit seiner 100MBit-Datenrate deckt Ethercat große Teile dessen ab, was die Messtechnik in der Labor- oder Produktionsumgebung erfordert. Dazu kommt die einfache Integration für Gerätehersteller und eine nach nun 14 Jahren schier unüberschaubare Vielfalt an Unterstützern in der ETG - mit fast 4.000 Mitglieder, davon über 100 Masterhersteller; fast jeder Sensor findet sich mittlerweile mit Ethercat-Anbindung. Beckhoff stellt mit seinem Ethercatbasierten modularen Klemmenbussystem und IPC-basierendem Twincat das Automatisierungsrückgrat in vielen Maschinen und reichert dieses System nun um präzise Messtechnik auf der Tragschiene an. Die Schaltschrankplanung wird nun durchgehender, die Installation platzsparender, die Beschaffung einfacher, dadurch, dass alles von einem Hersteller geliefert wird. Die direkte Integration von präziser Messtechnik über Ethercat in die Steuerung sorgt für einen einfachen Systemaufbau und damit eine Reduzierung der Komplexität Und sie bringt dabei technologische Feldbus-Highlights mit wie die einfache Parametrierbarkeit nach Ethercat Standards, synchrone Abtastung durch Distributed-Clocks (bis hin zur externen Synchronisierung zu beliebigen Zeitquellen über PTP/IEEE 1588 und andere) und die durchgängige Diagnose von der Steuerung bis zur I/O-Ebene.

Messtechnik nahtlos in Twincat integriert

Die Automatisierungssoftware Twincat ist Basis für Engineering und Runtime-Module wie PLC, Motion Control, Safety und auch messtechnische Anwendungen. Das Microsoft Visual Studio ist die zentrale Programmier- und Konfigurationsplattform für das gesamte Twincat-System. Ebenfalls dort integriert ist die Twincat-Measurement-Produktfamilie, zu der sehr leistungsfähige Charting-Tools zählen, um Signale im einstelligen µs-Bereich grafisch darzustellen. Neben klassischen Funktionen wie Trigger, Chart-Synchronisierung und Cursor, bietet das sogenannte Twincat Scope View auch einen Multicore-Support, um die volle Rechenleistung des entsprechenden Systems für die Darstellung der hochfrequenten Signale, auch von Oversampling-Werten, ausnutzen zu können. Insbesondere im Zusammenspiel mit der Twincat-Condition-Monitoring-Bibliothek können Frequenzgänge mit Hilfe von Power- oder Magnituden-Spektrum berechnet und im Scope View grafisch dargestellt werden. Im Bereich Twincat Measurement sind auch Features integriert, die direkt auf die Nutzung mit den neuen Ethercat-Messtechnikmodulen abgestimmt sind. Im Filter-Designer gibt es beispielsweise die Möglichkeit, in einem Chart Filterkurven grafisch zu editieren und die ermittelten Filterkoeffizienten per Drag&Drop in die neuen Messtechnikmodule herunterzuladen. So können sehr einfach digitale Filter wie Butterworth oder Tschebyscheff als Tiefpass, Bandpass oder Hochpass designt und mit den freikonfigurierbaren Filtern der I/Os verwendet werden. Alternativ kann man die Koeffizienten auch in Filterbausteine innerhalb der Softwareumgebung herunterladen. Die erfassten Messdaten können - ganz im Sinne von Industrie 4.0 und IoT - auch zentral in Netzwerken oder Cloudsystemen miteinander korreliert werden, da Twincat die Kommunikation in Cloudsysteme von Haus aus unterstützt. Ein spezielles Paket im Rahmen von Twincat Measurement ist Twincat Analytics für die Analyse in Cloudsystemen. Hier können signifikante Merkmale in Signalen sehr leicht identifiziert und dokumentiert werden. Ein Cloud Storage Provider sorgt für einen einfachen Zugriff auf historische Daten in Cloud-Speichersystemen.

Die Kundenanforderungen an den Maschinen- und Anlagenbau bezüglich Taktzeiten, Zustandsüberwachung und vorausschauende Wartung wachsen zunehmend. Eine hochpräzise Messtechnik ist hier eine wichtige Voraussetzung, um wettbewerbsfähig bleiben zu können. So sind End-of-line-Prüfstände mittlerweile in Fertigungs- und Verpackungsanlagen Standard: In kurzen Taktzyklen muss hier jedes Endprodukt einzeln geprüft bzw. vermessen werden und die Daten sind für die spätere Nachverfolgung zu archivieren. Dieses Tracing stellt auch hohe Ansprüche an die verwendete Messtechnik, wie z.B. die Vorlage von Werkskalibrierzertifikaten und die kontinuierlich nachzuweisende Mess-Sicherheit. Bisher mussten dafür oft - mit entsprechend hohem Aufwand - systemfremde Messgeräte über Bussysteme angebunden werden. Eine effiziente und systemintegrierte Lösung bietet Beckhoff nun mit der Einführung einer speziell auf diese Bedürfnisse ausgerichteten Serie an messtechnischen Ethercat-Modulen - jedes Modul beispielsweise mit eindeutiger ID, auf die auch ein Werkskalibrierzertifikat ausgestellt werden kann. Mit diesen Ethercat-Messtechnikmodulen wird die vorhandene Beckhoff Messtechnik bestehend aus analoger Standard-Messtechnik (12/16 Bit), Energiemessung und Condition Monitoring um eine vierte Serie erweitert: die Präzisions- und Hochgeschwindigkeits-Messtechnik.

Beckhoff Automation GmbH & Co. KG

Dieser Artikel erschien in SPS-MAGAZIN 11 2016 - 28.10.16.
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