Antriebstechnik | Die neue Servoverstärker-Generation Acopo P3 von B&R bietet einen hohen Integrationsgrad und eine kurzen Abtastzeit von 50 µs, die neue Möglichkeiten der virtuellen Sensorik mit sich bringt.
Komplexe Produktionsvorgänge erfordern komplexe Maschinen und damit auch aufwendige Hard- und Software. Die Schaltschränke hochentwickelter Maschinen und Anlagen verbrauchen zusätzlichen Platz in den Produktionshallen, zudem verursachen Beschaffung, Verkabelung und Kühlung der Schränke hohe Kosten. Daher sind Maschinen- und Anlagenbauer bemüht, den Schaltschrankplatz auf ein Minimum zu reduzieren. Der „Footprint“ der Automatisierungshardware, also der Platz, den die Geräte im Schaltschrank verbrauchen, spielt eine entscheidende Rolle.
„Die Zukunft liegt in der schlanken Automatisierung“, erklärt Alois Holzleitner, Technical Manager Motion bei B&R. Die Anzahl, der Platzverbrauch und die Anwendungskomplexität der Automatisierungskomponenten sollen sinken. „Vor diesem Hintergrund haben wir den Acopos P3 entwickelt.“ Der Servoverstärker kann pro Gerät bis zu drei Achsen ansteuern. Sein Gehäuse ist jedoch nicht größer als ein herkömmlicher 1-Achs-Verstärker. Die Platzersparnis liegt nach Herstellerangaben bei 69 %. Bei der Platzeffizienz setzt sich der P3 an die Spitzenposition der Servoverstärker mit integrierten Safety-Funktionen: Die Leistungsdichte des 3-Achsers liegt bei mehr als vier Ampere pro Liter.
Für hochdynamische und präzise Prozesse, wie sie zum Beispiel in der Druck- und Verpackungsindustrie vorkommen, müssen Bewegungen sehr schnell und exakt gesteuert werden. Einer der geschwindigkeitslimitierenden Faktoren ist dabei die Abtastzeit der Servoverstärker. Die Zykluszeit für Strom-, Geschwindigkeits- und Positionsregelung des Acopos P3 liegt bei 50 µs. Die notwendige Bandbreite und Präzision am Netzwerk liefert Powerlink.
Durch den Energiespartrend im Maschinenbau sind Leichtbaukonstruktionen auf dem Vormarsch. Bewegte Massen sollen gering gehalten und so der erforderliche Energieeinsatz minimiert werden. Das führt jedoch zu geringerer Steifigkeit und höherer Elastizität. Die virtuelle Sensorik erlaubt die Regelung solcher elastischer Systeme ohne den Einsatz zusätzlicher Positionsmesssysteme am Eingriffspunkt des Prozesses. Immer häufiger werden virtuelle Positionsgeber im Motor eingesetzt. Das Antriebssystem kommt ohne Motorpositionsgeber, Kabel und Auswerteeinheit im Servoverstärker aus. Die Verfügbarkeit erhöht sich. „Daneben gibt es noch weitere Ergänzungen der Standard-Reglerkaskade der Acopos-P3-Servoverstärker“, erklärt Holzleitner. Dazu gehört zum Beispiel Repetitive Control, womit sich Schleppfehler prädiktiv kompensieren lassen. Die Folgen: präzisere Regelungen, bessere Performance, höhere Produktqualität.
Aufgrund der Maschinenrichtlinie in der EU und ähnlicher gesetzlicher Bestimmungen in anderen Teilen der Welt, werden Safety-Funktionen bei Automatisierungskomponenten immer wichtiger. Der Acopos P3 bringt eine Vielzahl an Sicherheitsfunktionen nach SIL3/PLe, Kat. 4 mit. Völlig neu ist die Funktion Safely Limited Torque (SLT), mit dem das Überschreiten eines maximal zulässigen Drehmoments überwacht wird. Ebenfalls neu ist die Sicherheitsfunktion Remanent Safe Position (RSP). Mit dieser sicheren Positionsinformation lassen sich sämtliche seriellen Kinematiken von Robotern bezüglich Geschwindigkeit, Orientierung und Arbeitsraum sicher überwachen. Alle 14 Safety-Funktionen sind vollständig netzwerkbasiert und durch Opensafety dynamisch im System einsetzbar.
Bei der klassischen Verkabelung eines Motors sind zwei Kabel notwendig: Das Motor- und das Geberkabel. Wenn eines dieser Kabel eingespart werden kann, sinken die Kosten für das Kabelmaterial sowie der Aufwand für Inbetriebnahme und Wartung. Bei der sogenannten Einkabellösung werden Motorstrom, Geber- und gegebenenfalls auch Sicherheitsinformationen digital mit einem einzigen Kabel zwischen Acopos P3 und Motor übertragen. Komponenten- und Inbetriebnahmekosten werden reduziert. Eine herkömmliche Verbindung mit Motor- und Geberkabel ist weiterhin problemlos möglich.
B&R stellt den Acopos P3 auf der SPS IPC Drives im November in Nürnberg vor. Er wird in Versionen mit ein, zwei und drei Achsen angeboten und deckt ein Leistungsspektrum von 0,5 bis 24 kW ab. Es können mehr als 1000 Servoverstärker in einem System angesteuert werden. Der Acopos P3 ist mit allen bisherigen Servoverstärkern des Herstellers kompatibel und kann mit diesen im Verbund eingesetzt werden. (ah) •
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