Fertigung Neue Antriebsfamilie für die Fertigungsautomation

Redakteur: Hermann Jörg

>> Auf der kommenden SPS wird Control Techniques, ein Unternehmenszweig von Emerson, die innovative Antriebsreihe Unidrive M vorstellen. Diese absolut neuartige Antriebsfamilie ist passgenau auf die aktuellen Bedürfnisse von Kunden aus der Fertigungsautomation zugeschnitten. Die neue Produktreihe umfasst sieben funktional abgestimmte Umrichtermodelle in unterschied-lichen Leistungsstufen, allen gemeinsam ist eine identische Softwarestruktur.

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Die innovative Antriebsreihe Unidrive M umfasst sieben Antriebsgruppen (M100–M800) mit spezifischen Leistungsstufen und Funktionalitäten.
Die innovative Antriebsreihe Unidrive M umfasst sieben Antriebsgruppen (M100–M800) mit spezifischen Leistungsstufen und Funktionalitäten.
(Bild: Control Techniques)

joe. Mit einem innovativen Schritt in der Konzipierung der nächsten Generation von Antrieben bietet Control Techniques speziell Kunden aus dem Fertigungssektor durchdachte und auf die Bedürfnisse zugeschnittene Antriebe an. Das Unternehmen führte globale Marktforschungen durch und entwickelte spezifische Konstruktions- und Designprogramme; dies führte zu der neuen Familie mit sieben Antrieben, von denen jeder durch ganz neue Leistungsstufen und Funktionalitäten besticht. Hinter jedem der neuen Antriebe steht ein gründlich recherchiertes Konzept zur Anpassung des Produkts an die aktuellen Bedürfnisse der Kunden und zur Optimierung der Produktivität in einem Sonderbereich des Fertigungssektors. Die neue Produktfamilie deckt mit ihren sieben Modellen einen Leistungsbereich von 0,25 bis 250 kW, modulare Geräte reichen bis zu einer Nennleistung von 1,2 MW.

Höchste Performance: Unidrive M800

Das neue Spitzenprodukt in dieser Antriebsfamilie, der Unidrive M800, besticht beispielsweise durch die Integration einer völlig neuartigen Hochleistungsmaschinensteuerung im Antrieb. Die neue Lösung sorgt für eine umfassende Steuerung zwischen kompletten Maschinen und nutzt dazu die führende industrielle CoDeSys-Programmierumgebung mit IEC-61131-3-Standardprogrammiersprachen und Standard-Ethernet für den Datenaustausch unter den Antrieben, I/O, HMIs, SPSen sowie anderen industriellen Einrichtungen. Das neue Spitzenprodukt gewinnt auch durch die synchronisierte Multitasking-Struktur und die auf exzellentem Fachwissen basierende fortschrittliche Bewegungssteuerung, es ermöglicht die vollständige Nutzung offener oder industrieller Standardtechnologie.

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Das integrierte Echtzeit-Ethernet (mit IEEE 1588 V2) bietet eine verbesserte Maschinensteuerung mit schneller und flexibler Kommunikation und erzielt Synchronisationsraten über das Netz von unter 1 µs sowie extrem niedrige Update-Raten von 250 µs. Darüber hinaus unterstützt es eine nahezu unbegrenzte Knotenanzahl.

Onboard-Echtzeit-Ethernet: bessere Kommunikation

Das neue, fortschrittliche Ethernet-Protokoll von Control Techniques verwendet Standard-Ethernet-TCP/IP und -UDP, um eine effiziente und kompakte Datenaustauschstruktur bereitzustellen, welche die Auslastung der Ethernet-Bandbreite sowie des Netzwerks minimiert. Somit können alle Unidrive M-Modelle jetzt direkt miteinander kommunizieren; der frühere umständlichere Datenaustausch über den bislang genutzten Maschinen-Controller entfällt. Jeder ethernetfähige Antrieb ist mit einem Ethernet-Switch mit Doppelanschluss und RJ45-Standardsteckverbindern ausgestattet, was die Netzwerkanbindung von Maschinen deutlich vereinfacht.

Bestimmte Anwendungen wie etwa die «elektronische Welle» lassen sich einrichten, ohne dass dazu Programmiercodes geschrieben werden müssen. Bei diesen Anwendungen beginnen die Antriebe automatisch miteinander zu kommunizieren und ihre Steuer- und Regelkreise so aufeinander abzustimmen, dass sie perfekt koordiniert arbeiten können. Über das Standard-Ethernet arbeiten die Protokolle von Control Techniques mit anderen gängigen Protokollen wie Profinet RT, Ethernet/IP und Modbus TCP/IP zusammen.

Tom Alexander, Vice President of Technology bei Control Techniques, meint zu der Umstellung: «Unidrive M ist das innovativste Projekt, an dem ich jemals beteiligt war. Das extrem ausgeklügelte neue Ethernet-Protokoll wurde im Hinblick auf künftige, hochmoderne Herstellerwerke konzipiert und ist derzeit das fortschrittlichste Protokoll auf dem Markt. Es ist besonders faszinierend, dass alle Antriebe der Unidrive-M-Familie mit diesem Protokoll direkt miteinander kommunizieren können, und zweifelsfrei wird diese Familie für alle Kunden in der Fertigungsautomation auf dem notwendigen Weg zu ausgeklügelteren Produktionsmethoden eine grosse Hilfe sein.»

Ein weiterer Innovationsbereich in der Entwicklung von Unidrive M sind die PC-Tools. Diese Tools ermöglichen einen einfachen Zugriff auf die vollständigen Produktparameter. Sie ermöglichen den Benutzern, die Abstimmung unter den Antrieben zu optimieren, eine Sicherungskopie der Konfigurationslösungen zu erstellen und eine schnellere Fehlersuche durchzuführen. Alle Software-Tools verwenden die gleichen Kommunikationskomponenten, so dass es möglich ist, gleichzeitig zahlreiche Kommunikationsprotokolle laufen zu lassen.

Anwenderfreundliche Software-Tools

In die Entwicklung der neuen Tools zur Konzipierung von Unidrive M liess Control Techniques umfassende und ins Detail gehende Forschungs- und Untersuchungsergebnisse zu den Wünschen und Bedürfnissen seiner Kunden einfliessen. Diese neue Tool-Generation ermöglicht eine optimierte und einfachere Konzipierung von Antrieb und Motor. Die Programmier-Tools benutzen die Programmiersprachen der offenen Industrienorm IEC 61131-3 und werden von CoDeSys unterstützt, um den Anforderungen der Anwendungen in der Fertigungsautomation gerecht zu werden.

«Zusätzlich wurden die Inbetriebnahme- und Wartungsarbeiten grundlegend vereinfacht. Dies mit Hilfe einer Benutzerschnittstelle, die den am häufigsten durchzuführenden Aufgaben Prioritäten einräumt und in der Bedienung für alle Benutzer vereinfacht wurde; gleichzeitig profitieren fortgeschrittene Benutzer von der Tatsache, dass dynamische Antriebslogikdiagramme und erweiterte Suchlisten vorhanden sind. Das bedeutet, dass die Antriebs- und Motorleistung jetzt mit einem minimalen Spezialwissen im Bereich der Antriebe optimiert werden kann», erläutert Tom Alexander.

Höhere Produktivität im Fokus

Aufgrund der fortschrittlichen Motorsteuerungen hatte Control Techniques schon bislang einen guten Ruf. Ihre Antriebe sind dafür bekannt, dass sie auch für schwierige Maschinenanwendungen praktikable Lösungen bieten. Die neue Unidrive-M-Familie hat nun hinsichtlich Leistung einen Sprung nach vorn gemacht. Dies dank der jetzt mehr als verdoppelten Bandbreite der Steuer- und Regelkreise. Die einzigartigen Motorsteuerungsalgorithmen gewährleisten in Verbindung mit der neuesten Mikroprozessortechnologie, dass die Unidrive-M-Serie die derzeit höchste Stabilität und Leistung für alle industriellen Motortypen bietet. Dies ermöglicht Benutzern die Optimierung des Maschinendurchsatzes bei jeder Anwendung und bei jedem Motor, angefangen bei AC-Standardinduktionsmotoren bis zu hochdynamischen linearen Motoren und von energiesparenden Dauermagnetmotoren bis hin zu Hochleistungs-Servomotoren.

Tom Alexander erklärt: «Wir sind der festen Überzeugung, dass Unidrive M die beste Motorleistung bringt, die derzeit auf dem Markt zu haben ist, ganz gleich, um welchen Maschinenantrieb es sich handelt.»

Einzigartige Marktforschung als Basis

Das global umgesetzte Planungs- und Konstruktionsprojekt führte bislang zur Einreichung von 30 Patentanträgen. Dies zum Schutz der grossen Vielfalt der neuartigen Technologien, die für Unidrive M entwickelt wurden. Zu deren Konzipierung führte Control Techniques eines der umfassendsten Marktforschungsprogramme in der Unternehmensgeschichte durch. Ziel war dabei, dem Unternehmen die Entwicklung eines Konstruktions- und Herstellungskonzepts zu ermöglichen, das sich vollständig an den Wünschen und Bedürfnissen seiner Kunden orientiert. In einem ersten Schritt führte man eine qualitative Untersuchung durch, um tiefer liegende präzise Markttrends durch eine Reihe von Tiefeninterviews mit OEM und anderen Endnutzern zu ermitteln. Diesen Prozessen folgten umfassende quantitative Untersuchungen, um die Ergebnisse der qualitativen Studie zu bestätigen und weitere Details zu eruieren.

Dabei war für das Unternehmen oberstes Ziel, herauszufinden, welches spezielle Antriebsmerkmal in jedem spezifischen Bereich der Fertigung auf dem Markt gewünscht wird. Hierzu wurde im Rahmen dieser quantitativen Untersuchungen eine grössere Anzahl von so genannten Conjoint-Analysen durchgeführt – sorgfältig geplante Online-Befragungen, mit denen anhand einer Rekonstruktion der Kaufentscheidung die zugrunde liegenden Bedarfsfaktoren des Kunden ermittelt werden.

Ausblick

Enrique Miñarro Viseras, Präsident von Control Techniques, fügt hinzu: «Nach der Freigabe von Unidrive M werden wir weitere Antriebsreihen auf den Markt bringen, die jeweils für unsere anderen Hauptmarktsegmente konzipiert wurden. Damit haben wir erreicht, unsere Produkte genau auf die präzise formulierten Bedürfnisse aller unserer Kunden in allen Bereichen auf eine noch nie da gewesene Art und Weise abzustimmen. Das Ziel unseres Unternehmens mit diesen Antrieben ist, den Antriebsmarkt mit unseren Produkten zu revolutionieren, und dies wird uns auch gelingen.» <<

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