Intelligente Antriebe

Intelligente Antriebstechnik gehört inzwischen zu den beliebten Schlagworten, obwohl der Begriff schwierig zu definieren ist. Daß neben der zunehmend wichtigen Steuerungselektronik und der Vernetzung durch Bussysteme dazu auch geeignete Antriebsmaschinen gehören, vergessen manche Bits- und Bytes-Jünger zuweilen. Nachfolgend habe ich für Sie ein paar ¿ nach meiner Ansicht wichtige ¿ Entwicklungen und Trends zusammengetragen, ohne damit einen nur annähernd vollständigen Überblick geben zu wollen.

Auf der letzten Messe SPS/IPC/Drives Ende November im schon weihnachtlichen Nürnberg, die sich inzwischen als Messe für die elektrisch/elektronische Automatisierung im Süden Deutschlands etabliert hat, befragte ich einige Antriebsanbieter über ihre Einschätzung der ¿intelligenten Antriebstechnik¿. Der technischen Entwicklung und der Akzeptanz am Markt galt mein Hauptaugenmerk. Durchweg alle hatten zunächst erhebliche Probleme mit der Definition. Hierbei irritierte keinesfalls der immer noch beliebte Theoretikerzwist über die Intelligenz an sich. Das einfache Zuordnen technischer Fakten und Details bereitete vielmehr überwiegend Bauchschmerzen. Während Professor Dr. Günter Brandenburg von der TU München bereits vor einiger Zeit bei intelligenten Antrieben vor allem die kompakte Integration von Mikro- und Leistungselektronik, zum Teil auch von Umrichter und Motor, die Parametrier- und Projektierbarkeit von Antrieb und Steuerung über eine einheitliche grafische Oberfläche sowie die modulare Systemtechnik, also die dezentrale Bewegungssteuerung in den Vordergrund setzte, liegen die Prioritäten in der Industrie meistens etwas anders.

High-Tech ohne High-Preis

Antriebsaufgaben möglichst kostengünstig zu lösen steht hier im Vordergrund, weil der globale Wettbewerb sonst die Aufträge wegschnappt. Schon unter diesem Aspekt muß leider bereits sehr früh abgecheckt werden, wie ¿high¿ die Technik wirklich sein muß. Denn High-Tech bedeutet meistens auch High-Preis.

Antriebselektronik möglichst vielseitig einsetzbar zu machen, um zu großen Serien zu kommen, die sich kostengünstig fertigen lassen, gehörte deshalb ¿ fernab jeden technischen Spieltriebs ¿ schon frühzeitig zu den wichtigsten Triebkräften der ¿intelligenten¿ Antriebssteuerungen. Daß sich hierbei nicht nur die Billiglohnländer als Produktionsstandorte durchsetzen können, demonstrierte Lenze in Hameln bereits 1996 mit seiner weitgehend automatisierten Elektronikfertigung in Groß Berkel. Das setzte allerdings zunächst das völlige automatisierungsgerechte Umkonstruieren der Antriebssteuerungen voraus. Für ein mittelständisches Unternehmen ein nicht unerheblicher Kraftakt. Ein Teil des Wettbewerbs verhält sich darüber hinaus Gottseidank so ¿intelligent¿, seine Umrichter bei den Niedersachsen zu beziehen, was letztendlich beiden Seiten hilft.

Einfache Bedienung

Einfaches Inbetriebnehmen und leichtes Bedienen ohne spezielle Fachkräfte rangiert ebenfalls sehr weit oben auf der Liste der Forderungen. Steckbare Parameterspeicher, die sich einfach duplizieren oder verändern lassen sowie übersichtliche Bedienerführungen im Klartext und in verschiedenen Sprachen gehören hier inzwischen zum ¿ bezahlbaren ¿ Stand der Technik. Dieser Punkt gehört allerdings zum Teil zu den laufenden Kosten eines Antriebs, die häufig nur sehr unvollkommen in die Kalkulation einfließen, obwohl sie meistens die Anschaffung um ein Vielfaches übersteigen. Da erweist sich der Zeithorizont vieler Einkaufsverantwortlicher zuweilen als viel zu klein

Antriebsbaukästen mit Frequenzumrichter

Sie sehen, der intelligente Antrieb muß bezahlbar bleiben, was seinen Einsatz auf die wirklich passenden Anwendungsfälle reduziert. Vor zwei Jahren berichtete ich über den lawinenartigen Boom der ¿Rucksackmotoren¿ mit aufgesetztem oder integriertem Frequenzumrichter. Auch hierfür bietet Lenze eine erheblich breiter einsetzbare Lösung. Sie besteht nämlich aus einer Serie kompakter Frequenzumrichter, die sich sowohl auf einem Drehstrommotor als auch davon abgesetzt, beispielsweise an einer Wand montiert, betreiben lassen. Auf diese Weise entsteht ein Baukastensystem, das die Kombination mit dem breiten Programm an Drehstromantrieben mit oder ohne Getriebe erlaubt. Auch der modulare Aufbau der Umrich- ter selbst erweist sich als vorteilhaft. Das beginnt bei einer als Option anbaubaren Schalter-/Potentiometer-Einheit zum stand-allone-Betrieb des Motors. Ein einsteckbares Handterminal mit integriertem Kommunikationsmodul sowie integrierbare Funktionsmodule für alle wichtigen Feldbussysteme bieten vielseitige Einsatzmöglichkeiten. Hier hat es sich also offensichtlich gelohnt, nicht gleich bei den ersten Anbietern zu sein. Diese ¿igelförmigen¿ Umrichter gibt es in vier Baugrößen für Leistungen von 0,55 bis 2,2 Kilowatt.

Möglichst vielseitige Einsatzmöglichkeiten bestimmten die Weiterentwicklung der Getriebemotoren mit integriertem Frequenzumrichter bei SEW Eurodrive. Außer höheren Leistungen von 2,2 und 3,0 Kilowatt, die wie bisher weiterhin ohne zusätzlichen Fremdlüfter auskommen und im Vierquadrantenbetrieb die Spule der eingebauten mechanischen Bremse als Bremswiderstand benutzen, steht die Kommunikation im Vordergrund. Neben dem bisher präferierten Profibus verstehen sich die Antriebe jetzt mit Interbus. Dank eines intern verwendeten einheitlichen SEW-eigenen Kommunikationsprofils läßt sich der Feldbus ohne Umprogrammieren wechseln.

Frequenzumrichter mit SPS-Funktion

Über den härter werdenden Wettbe- werb zwischen speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPS) und Industrie-PCs (IPC) fanden Sie in der Vergangenheit ausreichende Informationen. Inzwischen bedrängen sogar die Frequenzumrichter die speicherprogrammierbaren Steuerungen zunehmend, weil sie dank ihrer geradezu feudalen Prozessorausstattung bereits recht umfangreiche Steuerungsaufgaben, die weit über die reine Antriebstechnik hinausgehen, übernehmen können. Hier bestimmt also die Software nicht nur die Funktion des Antriebs sondern kann auch teilweise die komplette Steuerung von Maschinen und Anlagenteilen übernehmen. Zusammen mit der Vernetzung über Feldbusse entsteht auf diese Weise eine dezentrale Steuerungswelt, die enorm flexible und trotzdem übersichtliche Anlagen-Layouts zuläßt.

Der Gleichstrom lebt

Auch die Gleichstrom-Antriebe, die sich ja durch einfachen robusten Aufbau und niedrige Preise auszeichnen, bieten ihren Anhängern inzwischen die Segnungen der ¿elektronischen Intelligenz¿. Zumal der Bürstenverschleiß meistens zu vernachlässigen ist. Als Beispiel mag die Motorsteuerung von Bebro-Electronic dienen. Sie eignet sich zum Betrieb handelsüblicher 12-Volt- und 24-Volt-Motoren und liefert je nach Ausführung Dauernennströme bis 15 Ampere. Neben dem elektronischen Drehzahlregler bietet sie die Funktionen einer Kleinst-SPS, die sich sowohl allein betreiben läßt als auch im Verbund mit anderen Steuerungen. Ein frei programmierbarer zusätzlicher Ausgang, der bis drei Ampere belastet werden kann, eröffnet weitere interessante Anwendungen.

Fernab von dem zuweilen verspielt wirkenden Trend zum intelligenten Antrieb prägen die harten Bedingungen der globalen Märkte weiterhin den Rahmen, dem sich die Technik unterzuordnen hat. Hierbei bietet das breite Angebot unterschiedlicher Techniken alle Möglichkeiten angepaßter Lösungen. Nutzen Sie das, selbst wenn die Elektroniker zuweilen mitleidig lächeln sollten. Antriebstechnik muß nämlich weiterhin wirtschaftlich betreibbar und bezahlbar bleiben.

Bernhard Siegmund / Januar 1999

Links: http://www.sew-eurodrive.de, http://www.profibus.com