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Ethercat

Messtechnik und Condition Monitoring in der Steuerung

Ethercat wird heute nicht nur als Kommunikationsstandard in der industriellen Automatisierung, sondern auch als Messtechnikfeldbus eingesetzt. Damit bildet es die Grundlage zur Integration von Messtechnik und Condition-Monitoring-Systemen in die Maschinensteuerung.

Bild: Beckhoff AutomationBild: Beckhoff Automation
Im Falle der klassischen Schwingungsanalyse liefert die EtherCAT-Busklemme EL3632 die Rohdaten der Maschinenschwingungen. Diese werden gezielt an die Algorithmen- oder Anwenderbausteine weitergeben und die Condition-Monitoring-Analysekette aufgebaut.

Für Industrieunternehmen ist neben der hohen Durchlaufgeschwindigkeit die Effizienz ihrer Produktionsanlage entscheidend. Um diese Anforderungen erfüllen zu können, wird der Automatisierungsgrad von Maschinen kontinuierlich erhöht und Subsysteme für einzelne Teilaufgaben, zum Beispiel das Condition Monitoring, werden integriert. Durch den Einsatz von Ethercat kann nicht nur die Forderung nach mehr Performance erfüllt werden, sondern oft auch die Effizienz der Maschine gesteigert, ohne dass in Subsysteme investiert werden muss. Womit nicht nur die Anschaffungskosten, sondern auch die Ausgaben für systemspezifisches Know-how und Engineering gemeint sind. Condition Monitoring-Systeme (CMS) können hierfür als Beispiel dienen. Diese werden üblicherweise zur Überwachung von mechanischen und elektrischen Komponenten in Maschinen und Anlagen eingesetzt. Ein herkömmliches CMS verhält sich dabei wie eine Blackbox, als Subsystem in der Anlage. Dadurch, dass Spezialhardware zur Messwerterfassung benötigt wird, sind die Systeme häufig teuer und unflexibel. Zudem erhöht sich der Engineeringaufwand, da Anwender neben dem Know-how für die eigentliche Steuerungsplattform auch Erfahrungen im Umgang mit dem CMS benötigen. Außerdem muss eine Querkommunikation zwischen Steuerung und CMS realisiert werden, um auf Alarmmeldungen entsprechend reagieren zu können. Dazu müssen standardisierte Kommunikationsschnittstellen oder herstellerspezifische Interfaces verwendet werden.

Ethercat kann separate Subsysteme ersetzen

Durch den Einsatz von Ethercat werden immer mehr Subsysteme überflüssig, da sich Funktionen in die Steuerung integrieren lassen. Basis hierfür ist das Funktionsprinzip von Ethercat, das Nutzdatenraten von weit über 90 Prozent mit Voll-Duplex-Fast-Ethernet und Buszykluszeiten von wenigen Mikrosekunden ermöglicht. Mit der Oversampling-Technologie, dem Zwischenspeichern von Messdaten direkt im Ethercat-Slave, lassen sich die Abtastraten weit über den eigentlichen Buszyklus hinaus steigern. 'Verteilte Uhren' in den Ethercat-Slaves, die sogenannten 'Distributed Clocks', sorgen für eine netzwerkweite, zeitlich synchronisierte Messwerterfassung. Der Jitter liegt deutlich unter einer Mikrosekunde, meistens sogar unter 100 Nanosekunden.

Beckhoff Automation GmbH & Co. KG

Dieser Artikel erschien in IT&PRODUCTION November 2014 - 10.11.14.
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