Eine Publikation der Swissprofessionalmedia AG
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Ein Antrieb der deutlich mehr bewegt als seine Last: Ausgabe 01/2019, 01.04.2019

Implement Now!

Die Industrie in ihren verschiedenen Branchen wird zunehmend vernetzter. Feldgeräte und Komponenten, welche in der Vergangenheit noch begrenzt für eine einfache Aufgabe vorgesehen waren, werden mit intelligenten Features und der Fähigkeit zur Kommunikation ausgestattet. Im Fachjargon nennen wir das IIoT – Industrial Internet of Things.

Autor: Emanuel Lang, Produktmanager Antriebstechnik, Siemens Schweiz AG, Text und Bilder

Diese Veränderung hält nun auch bei der altbewährten Asynchronmotorentechnik Einzug. Bisher wurden problematische Veränderungen am Betriebszustand des Motors erst bemerkt, wenn das vorgeschaltete Sicherheitsorgan auslöste, oder sich das Laufgeräusch stark erhöhte und somit ein Ausfall kurz bevorstand. Unvorhergesehene Stillstände sind nicht nur ärgerlich und bringen den Produktionsplan durcheinander, sondern können beim Betreiber zusätzlich hohe Kosten verursachen.

Transparenz im Antriebsstrang und Zuverlässigkeit der Anlage erhöhen
Durch eine Plug-and-Play-Diagnose für Motoren und Umrichter kann dies bereits ohne grossen Aufwand realisiert werden. Dabei wird weder eine Verbindung zur bestehenden Buskommunikation der Steuerung hergestellt, noch müssen aufwendige Änderungen oder Anpassungen in den Programmbausteinen der SPS durchgeführt werden. Sind beispielsweise sensible Daten wie Rezepturen im Steuerungsprogramm hinterlegt, sind wir davon komplett entkoppelt.

Konkreter Mehrwert durch Vernetzung der Antriebskomponenten
Simotics Connect 400 überwacht den Gesundheitszustand des Motors und meldet diesen regelmässig in zuvor festgelegten Zeitabständen sicher via WLAN in die Cloud. Falls keine Verbindung zum bestehenden WLAN-Netz hergestellt werden darf, besteht die Möglichkeit die Kommunikation durch einen LTE-Router via GSM-Netz aufzubauen. In MindSphere, dem cloudbasierten, offenen IoT-Betriebssystem von Siemens, werden die Sensor-Messdaten aufbereitet und interpretiert. Dabei entstehen die bekannten Betriebs-, Zustandsdaten wie Drehzahl, Temperatur, Vibration, Drehmoment und einige mehr.
Steigt nun beispielsweise die Vibration auf eine bestimmte Art und Weise kontinuierlich an, deutet dies auf einen drohenden Lagerschaden hin. Wird ein zuvor eingestellter Grenzwert überschritten, gibt es einen Eintrag mit entsprechenden Wartungsempfehlungen im Logbuch.

Auf Wunsch Benachrichtigung auslösen
Der Servicetechniker hat durch die frühzeitige Alarmierung ausreichend Zeit den Kunden zu kontaktieren, eine genauere Prüfung vor Ort durchzuführen und gegebenenfalls beim nächsten Wartungsfenster einen Lagertausch vorzunehmen. Die Motoren müssen nicht mehr in festgelegten Zeitabständen auf Verdacht geprüft werden. Um die Wahrscheinlichkeit eines Ausfalls auf ein Minimum zu reduzieren, wurden diese Zeitabstände oft deutlich enger gewählt, als es in den meisten Fällen nötig gewesen wäre. Das verursacht Kosten und bindet Ressourcen, die anderweitig sinnvoller eingesetzt werden könnten.

Schrittweiser Ausbau bis zur  vollständigen Diagnoseplattform
Maschinenbauer können ihr bestehendes Geschäft durch erweiterte Service-Angebote erhöhen und gleichzeitig die Ausfallzeit der Produktionsanlage des Kunden reduzieren. «Bereits heute können wir dadurch konkreten Mehrwert generieren», erklärt Fernando Granados, Head of Business Development and Marketing DF/PD, Siemens Schweiz AG, und weiter: «dieser wird aber künftig noch deutlich grösser werden.»
Sidrive IQ wird schrittweise bis zur vollständigen Diagnoseplattform für Frequenzumrichter und Motoren erweitert. Auch eine «Cloud to Cloud» Kopplung via API-Schnittstelle, um die ausgewerteten Daten in eine third party Cloud des Kunden zu überführen, ist geplant. Somit schliesst sich der Kreis für eine einheitliche Transparenz der gesamten Produktionsanlage. Alle Daten werden verschlüsselt, anonym und nach höchsten industriellen Sicherheitsstandards übertragen und gespeichert. Dabei liegen die Normen IEC 62443 und ISO 27001 zugrunde.
Mit einem stetig steigenden Datenschatz aus dem Internet der Dinge (IIoT) werden in Zukunft in verschiedenen Anwendungsbereichen noch umfangreichere Analysen und präzisere Rückschlüsse auf Betriebszustände und drohende Schäden möglich sein. Es ist zu erwarten, dass in naher Zukunft alle produktionskritischen Komponenten einer Produktionsanlage vernetzt sind und ihren Betriebs- und Gesundheitszustand in ein übergeordnetes Leitsystem übertragen. Grundlegend gibt es die beschriebene Möglichkeit der Datenverarbeitung in der Cloud und als Alternative eine Edge-Lösung, bei der die gemessenen Daten direkt dezentral am Ort ihrer Entstehung vor der Übertragung vorverarbeitet werden.

Digitalisierung der ganzen Wertschöpfungskette
Beide Varianten haben ihre Vor- und Nachteile und kommen in komplexen Industrieanlagen oft in einer Kombination zum Einsatz. Welche Strategie im Einzelfall die Richtige ist, muss im Zusammenhang der Bedürfnisse und Gegebenheiten vor Ort evaluiert werden. Das Ziel ist die schrittweise Digitalisierung der gesamten Wertschöpfungskette, damit aus jedem Teilbereich von der Konzeptphase bis zu den Serviceaktivitäten der maximale Mehrwert generiert werden kann. Aufgrund der Komplexität empfiehlt es sich, für die Erstellung eines Gesamtkonzepts einen Digitalisierungsexperten zu Rate zu ziehen. Die Möglichkeiten zur digitalen Transformation sind gegeben, es benötigt nur den ersten Schritt.

Infoservice
Siemens Schweiz AG
Freilagerstrasse 40, 8047 Zürich
Tel. 0848 822 844
industry.ch@siemens.com, www.siemens.ch/industry

 



Wer die digitalisierte Fabrik noch immer für Zukunftsmusik hält, hat weit gefehlt, die Transformation hat längst begonnen… und wir sind mittendrin


Mit Sidrive IQ werden Antriebssysteme kommunikationsfähig, d.h. sie werden IQ Ready


In Zukunft werden alle produktionskritischen Komponenten ihren Betriebs- und Gesundheitszustand in ein übergeordnetes Leitsystem übertragen