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Ventile reden jetzt Klartext über ihren Status

Pneumatik: Diagnosesystem lässt sich auf jeder Steuerung programmieren
Ventile reden jetzt Klartext über ihren Status

Ein neues Diagnosesystem soll die Suche nach eventuellen Fehlern bei Pneumatikventilen erleichtern: Das System bindet erkannte Unstimmigkeiten als Fehlermeldung in das Datenprotokoll zur Steuerung ein und zeigt sie zugleich im Klartext an. Dem Instandhalter bietet sich somit die Chance, sofort konkrete Maßnahmen zu ergreifen.

Bernhard Foitzik ist freier Fachjournalist in Neustadt/Weinstraße

Pneumatische Systeme sind grundsätzlich zuverlässig. Daher sind sie in nahezu allen Industriezweigen in zahlreichen Maschinen und Anlagen weit verbreitet. Tritt dennoch ein Fehler auf, heißt es für die Instandhalter schnell zu handeln. Jede konkrete Information über die Ursache eines Stillstandes oder eines Ausfalls kann wertvoll sein.
Bisher behilft man sich mit LED-Anzeigen an Ventilen oder Ventileinheiten. Ebenfalls bekannt ist die dezentrale Überwachung von Ventilen an Zylindern oder die indirekte Funktionsprüfung über Sensoren. All diese Anzeigen signalisieren jedoch lediglich die Störung selbst. Konkrete Maßnahmen für die Instandhaltung lassen sich daraus nur selten oder nur mit viel Erfahrung ableiten.
Die Rexroth-Mecman GmbH, Hannover, hat nun ein System entwickelt, das die Bedienung und Überwachung von Ventil-einheiten grundsätzlich erleichtern soll, indem es Angaben im Klartext macht.
Im Wesentlichen besteht das System aus Busmodul sowie Ein- und Ausgangsmodul. Pneumatikventile können damit flexibel, sicher und schnell in SPS-gesteuerte Fertigungsanlagen eingebunden werden. Die Busmodule sind mit den im Industriebereich eingeführten M12-Steckverbindungen ausgestattet, so dass das gesamte Zubehörprogramm zum Anschluss von Sensoren und Aktoren verwendet werden kann.
Das Diagnosesystem überprüft das jeweilige Ventil der Reihe nach, beginnend mit den Grundeinstellungen. Dabei geht es schrittweise vor, so wie es auch bei der manuellen Fehlersuche empfohlen wird: Liegt überhaupt eine Versorgungsspannung an, wenn ja, in der richtigen Toleranz? Wird die Magnetspule erkannt? Liegt ein Kurzschluss vor? …etc.
Aus den Ergebnissen dieser Überprüfung generiert die Steuerung dann entsprechende Klartext-Nachrichten, die angezeigt werden. In welcher Sprache sich der Anlagenbetreiber diese Meldungen anzeigen lassen möchte, kann er im Prinzip ohne Einschränkungen frei wählen.
Dabei setzt die Wirkung des Diagnosesystems nicht erst im Fehlerfall ein. Schon wenn die Maschine eingeschaltet wird, kann ein Check gefahren werden. So lässt sich feststellen, ob das pneumatische Subsystem in allen Abschnitten funktionsfähig ist und korrekt arbeitet.
Im Wesentlichen erfasst das Diagnosesystem vor allem die elektrische Funktion eines Ventils, wobei alle einschlägigen Daten ausgewertet werden. Da sich auch andere Sensoren wie etwa Zylinderschalter in das System einbinden lassen, können indirekt auch Störungen erfasst werden, die nicht direkt mit dem Ventil zusammenhängen. Tritt ein mechanisches Problem auf, etwa weil „am langen Ende“ eines Zylinders der Druck fehlt, dienen Signale von weiteren Sensoren als Informationsquelle.
Komfort und Sicherheit durch ausgewertete Informationen
Frank Seehausen, Leiter Elektronik-Entwicklung bei Rexroth-Mecman: „Das Elegante an unserem System ist nicht nur die Klartextanzeige, sondern auch die Möglichkeit, automatisch bestimmte Aktionen starten zu können.“ Wenn im Zweifelsfall eine Störung weitreichende Auswirkungen haben kann, wird die Maschine gestoppt. Je nach Programmierung ist auch eine teilweise Stillsetzung möglich. Oberste Priorität für solche Funktionsbefehle ist es, ein Maximum an Sicherheit für Mensch und Maschine zu gewährleisten und die negativen Auswirkungen auf ein Minimum zu beschränken. Der Datenaustausch für die Aktionen erfolgt über das Busmodul. Verfügbar sind die Busmodule für die Feldbus-Protokolle Profibus DP, InterbusS, Can-Open, Device-Net und 1771 Remote I/O.
Ganz ohne Aufwand ist der Komfort des Rexroth-Mecman-Systems nicht zu haben. Dennoch sagt Entwickler Seehausen: „Wir können den Aufwand kostenneutral darstellen.“ Dem steht ein hoher Nutzen gegenüber: Ein besonders günstiges Kosten-Nutzen-Verhältnis ergibt sich bei Anlagen mit einer Vielzahl von Ventilen und vor allem dann, wenn eine hohe Anlagenverfügbarkeit erforderlich oder gewünscht ist. Denn erstens ist bei solchen Anlagen die Übersicht besonders wichtig, zweitens verteilt sich der Programmieraufwand auf entsprechend viele Ventileinheiten.
Um den Programmieraufwand in Grenzen zu halten, hat das Entwicklerteam um Seehausen auch die Vielfalt der Steuerungsumgebung berücksichtigt. Programme lassen sich auf jeder x-beliebigen Steuerung erstellen. Alle SPS-Protokolle werden von dem Diagnosesystem abgedeckt.
Unabhängig von den Kosten sieht Seehausen den größten Nutzen darin, „dass sich Stillstandzeiten massiv verkürzen lassen“. Wenn das Diagnosesystem in Verbindung mit Plug-in-Ventilplatten eingesetzt wird, bleibt die „Down Time“ tatsächlich auf ein Minimum beschränkt. Ein Wechsel solcher Ventile ist mit wenigen Handgriffen möglich. Denn der Anschluss der elektrischen Verbindung muss nicht mehr manuell vorgenommen werden, sondern ist mit der Platzierung des Ventils auf dem Ventilträger bereits komplett erfolgt. Abgesehen davon lässt sich ein schneller Wechsel auch konstruktiv programmieren, wenn von vornherein einheitliche Ventile vorgesehen werden. Dann muss nicht lange nach dem richtigen Ventil gesucht werden.
Wichtig ist Frank Seehausen der Hinweis auf den Nutzen des Systems: „Aus den gewonnenen Informationen muss etwas gemacht werden.“ Sinnvoll ist es auf jeden Fall, daraus Strategien für die Instandhaltung zu entwickeln. Da die Meldungen des Diagnosesystems über den angeschlossenen Bus transportiert werden, lassen sie sich weiterverarbeiten und prinzipiell überall nutzen. Beispielsweise ist eine zusätzliche Visualisierung auf einem Überwachungsmonitor denkbar.
Erste Prototypen laufen bereits in der Automobil-Industrie. Bevor das System mit entsprechend fundierten Erfahrungen für die breite Anwendung zur Verfügung stehen wird, sollen aber noch weitere Feldversuche stattfinden. Interesse erwartet Rexroth-Mecman beispielsweise aus der Lebensmittel- und Verpackungsindustrie.
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