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elektro AUTOMATION 04.2022

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Ausgabe 04 (September) | 2022<br />

wirautomatisierer.de<br />

<strong>elektro</strong><br />

<strong>AUTOMATION</strong><br />

Konzepte<br />

Systemlösungen<br />

Komponenten<br />

Ein KI-Tool<br />

für Automatisierer<br />

Data Science<br />

» Seite 23<br />

IEC 61499 als<br />

offener Standard<br />

Steuerungstechnik<br />

» Seite 32<br />

Modulare<br />

DC/DC-Lösungen<br />

Stromversorgung<br />

» Seite 46<br />

„Machine-Learning-Modelle<br />

gehen über Überwachungslösungen<br />

hinaus“<br />

Dr. Michael Britzger,<br />

Emerson Machine<br />

Automation<br />

» Seite 13<br />

TITELSTORY<br />

Vibrationsarme<br />

Energieketten für<br />

Fräsen im Mikrometerbereich<br />

» Seite 40<br />

Schlüsseltechnologien für die Smart Factory


MASCHINENDATEN<br />

DIGITALISIEREN?<br />

ABER SICHER!<br />

OPTIMAL AUF DIE ANFORDERUNGEN DER<br />

INDUSTRIE VON MORGEN VORBEREITET<br />

Dank der Digitalisierung von Maschinen- und Anlagendaten sind diese überall<br />

auf der Welt verfügbar. Das bietet Chancen, birgt aber auch Gefahren. Schützen Sie<br />

Ihre Informationen mit Lösungen aus dem Bereich Cyber-Security von WAGO.<br />

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» EDITORIAL<br />

KI und Machine Learning<br />

Spannende Entwicklung: Im Zuge der Digitalisierung bieten die Künstliche<br />

Intelligenz (KI) und Machine Learning (ML) viele Vorteile für die ganze<br />

Bandbreite der industriellen Prozesse. Die Methoden der KI machen besonders<br />

dort Sinn, wo erhebliche Effizienzgewinne möglich sind. Welche<br />

Bedeutung KI beziehungsweise ML in der Industrie erlangen können, wird<br />

an unseren Beiträgen auf den Seiten 13 bis 26 deutlich. Darin zeigt sich,<br />

dass der Drucklufteinsatz noch immer mit erheblichen Verlusten verbunden<br />

ist, die sich mittels ML deutlich reduzieren lassen. Andererseits<br />

zeigt sich auch, wie der Betrieb eines Druckluftkompressors optimiert<br />

werden kann. Vorausschauende Wartung und Ausfallsicherheit sorgen so<br />

für eine kontinuierliche Produktion.<br />

Doch um die Methoden des ML zu nutzen, sind umfangreiche Vorarbeiten<br />

erforderlich. Nur durch die Entwicklung geeigneter Machine-Learning-<br />

Modelle ist es möglich, Anomalien in der Produktion und in den Prozessen<br />

zu erkennen. Dazu ist es notwendig, eine Vielzahl von Sensoren zu installieren,<br />

geeignete Daten zu erfassen und diese im Vorfeld der Analysen<br />

zu bewerten. Nur so lassen sich neben der Zustandsüberwachung auch<br />

die Ressourcen effizient nutzen. Mithilfe solcher Machine-Learning-<br />

Modelle lassen sich Anlagen in Zukunft proaktiv betreiben, anstatt bei<br />

Ausfällen zu reagieren oder sie präventiv zu warten. Profitieren werden<br />

auch die Maschinen- und Anlagenbauer, die zukünftig mehr Services<br />

anbieten können; Probleme, die bisher oft der Anwender lösen musste,<br />

werden zunehmend zu attraktiven Geschäftsmodellen.<br />

Gerade bei den heute zu optimierenden Produktionsprozessen liegen jedoch<br />

nicht ausreichend historische Daten vor; Daten, die über Unregelmäßigkeiten<br />

Auskunft geben. Die sind jedoch erforderlich, um leistungsfähige<br />

Modelle zu trainieren. Modelle für das Predictive Maintenance<br />

setzen auch eine hohe Daten-Qualität voraus. Und benötigt werden nicht<br />

nur Information, wie sich ein Fehler aktuell darstellt, sondern erforderlich<br />

sind auch Informationen über seine zeitliche Entwicklung.<br />

Darüber und mehr in dieser Ausgabe.<br />

Mehr Präzision.<br />

Hochgenaue Wegund<br />

Abstandsmessung<br />

capaNCDT<br />

• Kapazitive Sensoren für Weg, Abstand<br />

und Position<br />

• Höchste Messgenauigkeit und Stabilität<br />

• Temperaturbereich -270°C bis +200°C<br />

• Hohe Störsicherheit bei Magnetfeldern<br />

• Kundenspezifische Ausführungen für<br />

OEM und Serienintegration<br />

• Ideal für industrielle Messaufgaben:<br />

F&E, Maschinenbau und Automation<br />

Dipl.-Ing. Andreas Gees<br />

Stellvertretender Chefredakteur<br />

<strong>elektro</strong> <strong>AUTOMATION</strong><br />

andreas.gees@konradin.de<br />

Dickenmessung<br />

Walzenspalt-Überwachung<br />

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Positionierung der Waferstage<br />

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<strong>elektro</strong> <strong>AUTOMATION</strong> » 04 (September) | 2022 3<br />

micro-epsilon.de/capa


» INHALT 04 (SEPTEMBER) | 2022<br />

74. JAHRGANG<br />

Energieketten der<br />

Serie E4Q vermeiden<br />

Vibrationen und ermöglichen<br />

so die<br />

Präzisionsbearbeitung<br />

im Mikrometerbereich.<br />

TITELSTORY<br />

Vibrationsarm<br />

auch über lange<br />

Strecken<br />

» Seite 40<br />

Titelbild: igus<br />

MAGAZIN<br />

Branchennews<br />

ABB eröffnet Innovationscampus bei B&R 6<br />

Kooperation für ein schlüsselfertiges Micro-Datacenter 8<br />

Bild: Phoenix Contact<br />

Bild: Schneider Electric<br />

Smart Factory Individuelle Gesamtlösung zur Datenerfassung aus<br />

dem Baukasten<br />

» Seite 10<br />

Steuerungstechnik/IPC/SPS Die IEC 61499 schafft die Grundlage<br />

für die hardwareunabhängige Portabilität von Automatisierungsanwendungen.<br />

» Seite 32<br />

TRENDS<br />

Smart Factory<br />

So einfach geht IIoT 10<br />

Data Science/Integrated Manufacturing<br />

Machine Learning zur Leckage-Erkennung 13<br />

Machine Learning automatisieren 23<br />

PRAXIS<br />

Datenkommunikation<br />

Der RISC-V-Core des Fraunhofer IPMS ist KI-fähig 28<br />

Security<br />

Verschlüsselungstool für JavaScript wehrt Angreifer ab 30<br />

Steuerungstechnik/IPC/SPS<br />

IEC 61499 als offener Standard für die Automatisierung 32<br />

High-End-Lebensmittelproduktion<br />

erfordert hohe Rechenleistung 34<br />

Sicherheitssysteme/Safety<br />

Betätiger bestimmt die Funktion 37<br />

Manipulation ist ausgeschlossen 38<br />

TITELSTORY<br />

Gehäuse/Komponenten<br />

Vibrationsarme Energieketten<br />

für Fräsen im Mikrometerbereich 40<br />

PRAXIS<br />

Gehäuse/Komponenten<br />

Halogenfreie Elektronikgehäuse 44<br />

Noch einfacher die Spannungsfreiheit von<br />

Schränken auf Knopfdruck feststellen 45<br />

4 <strong>elektro</strong> <strong>AUTOMATION</strong> » 04 (September) | 2022


Industrie<br />

Bild: Maksym Yemelyanov/stock.adobe.com<br />

Sensorik In der Logistik zählt jede Minute – weswegen Rollbahnsensoren<br />

eine wichtige Rolle spielen.<br />

» Seite 56<br />

Stromversorgung/Energieverteilung<br />

Modulare DC/DC-Lösungen 46<br />

Produkt-News zum Themenbereich ‚Automatisieren/OT‘<br />

Embedded-Computer, Industrie-PCs, Kompakt- und Klein -<br />

steuerungen, Sicherheitslichtschranken und -gitter,<br />

Antriebssteuerungen, Frequenzumrichter, Energieführungs -<br />

systeme, Interfacetechnik, Energiekabel und -leitungen 49<br />

Bildverarbeitung/Identifikation<br />

Kameratechnik für die intelligente Industrie 52<br />

Sensorik<br />

Smarte Ganzmetall-Sensoren für<br />

Industrie-4.0-Applikationen in rauer Umgebung 54<br />

Rollenbahnsensor minimiert Ausfallzeiten 56<br />

Das<br />

Kompetenz-<br />

Netzwerk<br />

der Industrie<br />

17 Medienmarken für alle wichtigen<br />

Branchen der Industrie<br />

Information, Inspiration und Vernetzung<br />

für Fach- und Führungskräfte in der Industrie<br />

Praxiswissen über alle Kanäle:<br />

Fachzeitschriften, Websites, Events,<br />

Newsletter, Whitepaper, Webinare<br />

Produkt-News zum Themenbereich ‚Daten erfassen‘<br />

Gateways, PC-Messtechnik, Bildverarbeitung, Sensorik<br />

und Identifikation, Messdatenverarbeitung 59<br />

RURBRIKEN<br />

Editorial 3<br />

Wir berichten über 9<br />

Inserentenverzeichnis, Vorschau, Impressum 62<br />

<strong>elektro</strong><br />

<strong>AUTOMATION</strong><br />

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Die passenden Medien für Sie<br />

und Ihre Branche:<br />

konradin.de/industrie<br />

media.industrie.de <strong>elektro</strong> <strong>AUTOMATION</strong> » 04 (September) | 2022 5


MAGAZIN » Branchen-News<br />

ABB eröffnet Innovationscampus bei B&R<br />

Gemeinsam Automatisierungslösungen entwickeln<br />

Bild: B&R<br />

Um Neuentwicklungen rund um künstliche<br />

Intelligenz, Maschinen- und Fabrikautomation<br />

voranzutreiben, hat ABB einen<br />

globalen Innovations- und Bildungs -<br />

campus bei B&R in Österreich eröffnet.<br />

Diese Neuentwicklungen sollen in den<br />

verschiedensten Branchen dazu beitragen,<br />

dass Unternehmen nachhaltiger<br />

werden und näher an ihren Endmärkten<br />

produzieren.<br />

Der neue Campus wird bis zu 1000 zusätzliche<br />

High-Tech-Arbeitsplätze schaffen<br />

und umfasst neben Forschungslabors<br />

für internationale Spitzenforschung auch<br />

globale Schulungseinrichtungen für jährlich<br />

bis zu 4000 Menschen. Campus von<br />

ABB ist ein Open Innovation Hub, in dem<br />

»Die AutomationAcademy<br />

soll Mitarbeitenden von<br />

B&R und seinen Kunden<br />

aus aller Welt Inspiration<br />

und Weiterbildungsmöglichkeiten<br />

bieten.«<br />

Jörg Theis, Geschäftsführer B&R<br />

B&R eng mit internationalen Kunden, Unternehmen<br />

und Start-ups aus der gesamten<br />

Region sowie mit Forschungs- und<br />

Bildungseinrichtungen zusammenarbeiten<br />

wird, um gemeinsam Automatisierungslösungen<br />

zu entwickeln und jene<br />

Arbeitskräfte auszubilden, welche die Fabriken<br />

der Zukunft benötigen.<br />

Mit dem neuen Campus erweitert sich die<br />

Gesamtfläche des B&R Headquarters auf<br />

mehr als 100.000 m 2 und macht den Firmensitz<br />

mit derzeit rund 2400 Mitarbeitenden<br />

zu einem der größten integrierten<br />

Zentren für Produktion, Forschung und<br />

Ausbildung in Mitteleuropa. Durch die Erweiterung<br />

werden zugleich Flächen frei,<br />

die für den weiteren Ausbau der Produktion<br />

zur Deckung der steigenden Nachfrage<br />

nach B&R-Produkten dienen werden.<br />

Insgesamt hat ABB 100 Mio. Euro in den<br />

Ausbau des B&R Headquarters investiert.<br />

Im Rahmen der ABB Nachhaltigkeitsstrategie<br />

2030 will das Unternehmen bis zum<br />

Ende dieses Jahrzehnts im gesamten Unternehmen<br />

klimaneutral werden. Bei B&R<br />

hat ABB dafür eine der größten Eigenverbrauchs-Photovoltaikanlagen<br />

(PV) Österreichs<br />

installiert. Mit zusätzlichen PV-<br />

Modulen auf dem Campus wird die Gesamtleistung<br />

nun auf 1,8 MW erhöht. Die<br />

Eigenverbrauchsquote liegt bei rund 98<br />

Prozent.<br />

(eve)<br />

www.abb.com<br />

www.br-automation.com<br />

Der globale Innovationscampus von ABB bei<br />

B&R im österreichischen Eggelsberg<br />

Bild: B&R<br />

Kontron öffnet seine Produktionsanlagen in Augsburg für Dritte<br />

Die ODM/EMS Alliance wächst stetig weiter<br />

Bild: Kontron<br />

Die Produktion von Kontron Europe in<br />

Augsburg öffnet sich und bietet ab sofort<br />

Montage-, Systemintegration- und Avionik-Dienstleistungen<br />

für Dritte an. Unter<br />

dem Dach der Kontron ODM/EMS Alliance<br />

sind die mittelständischen Elektronik-<br />

Dienstleister der Kontron AG vereint. Sie<br />

verfügen über eine jahrzehntelange Erfahrung<br />

in der kompletten Fertigungskette<br />

sowie in den Bereichen Entwicklungsund<br />

Montagedienstleistungen. Bisher<br />

führte Kontron Europe Montagedienstleistungen<br />

lediglich für die eigenen Produkte<br />

der Unternehmen der Kontron AG<br />

aus. Sie zeichnet sich insbesondere durch<br />

die Montage von Industrial PCs, HMIs sowie<br />

<strong>elektro</strong>nischer Systeme und ganzer<br />

Geräte aus. Neben der reinen Systemmontage<br />

werden weitere Dienstleistungen<br />

angeboten, z. B. Prüfmittelbau,<br />

der unterschiedliche Prüf- und Testverfahren<br />

ermöglicht. Ein selbst entwickeltes<br />

MES-System bietet die Möglichkeit<br />

einer EDV-gesteuerten Produktionsplanung<br />

und -steuerung sowie die Dokumentation<br />

und die Rückverfolgbarkeit der<br />

einzelnen Prozessschritte. (kf)<br />

www.kontron-electronics.de<br />

6 <strong>elektro</strong> <strong>AUTOMATION</strong> » 04 (September) | 2022


SCHALT<br />

ZENTRALE<br />

Wir stellen die Weichen<br />

für die Elektrotechnik von morgen.<br />

woehner.com<br />

<strong>elektro</strong> <strong>AUTOMATION</strong> » 04 (September) | 2022 7


MAGAZIN » Branchen-News<br />

Schneider Electric, Avnet und Stratus kooperieren<br />

Ein schlüsselfertiges Micro-Datacenter<br />

Schneider Electric kooperiert mit Avnet Integrated und Stratus Technologies,<br />

um eine einfach zu installierenden und zuverlässigen Rechenzentrumslösung<br />

für Edge-Computing-Installationen im Bereich<br />

Industrie 4.0 bereitzustellen. Kurzum: Ein schlüsselfertiges Micro-<br />

Datacenter für moderne Industrieumgebungen. Bei dem EcoStruxure<br />

Micro Data Center handelt es sich um eine physisch geschützte Lösung,<br />

die komplett in einem einzigen Gehäuse<br />

untergebracht ist und dabei die<br />

Anforderungen von IT- und OT-Management<br />

hinsichtlich Datenlatenz- und<br />

Bandbreitenproblemen löst. Durch die<br />

Kombination des ftserver von Stratus,<br />

permanenter Fehlertoleranz, unterbrechungsfreier<br />

Stromversorgung und Cybersecurity-Schutz<br />

bildet das Datacenter<br />

eine leistungsfähige und effiziente<br />

Lösung für Anforderungen von I-4.0-Anwendungen.<br />

Insgesamt kann unter anderem<br />

eine Reduzierung der Entwicklungszeit<br />

im Feld um 40 % erzielt werden.<br />

Das Datacenter ist getestet, validiert<br />

und mit vorinstallierter Software<br />

erhältlich. Seine Module werden von Avnet komplett vorgefertigt<br />

und kundenindividuell im Werk zusammengebaut. Endkunden, Systemintegratoren<br />

und OT-Distributoren können so eine schlüsselfertige<br />

Lösung in einem einzigen Kaufprozess bestellen. (eve)<br />

www.se.com/de<br />

Bild: Schneider Electric<br />

Wir berichten über<br />

ABB ................................................................................................ 6<br />

Ahlborn ....................................................................................... 59<br />

Avnet Integrated .......................................................................... 8<br />

B&R ................................................................................................ 6<br />

Beckhoff Automation ................................................................ 34<br />

Bernstein ..................................................................................... 38<br />

Bihl+Wiedemann ........................................................................ 51<br />

Binder .......................................................................................... 51<br />

Bopla ........................................................................................... 44<br />

Bosch Rexroth ............................................................................... 8<br />

Compmall .................................................................................... 49<br />

congatec ........................................................................................ 8<br />

Contrinex .................................................................................... 54<br />

DMG Mori ............................................................................ 40, 41<br />

EBE .............................................................................................. 60<br />

EGE .............................................................................................. 59<br />

Emerson ...................................................................................... 13<br />

Fischer Elektronik ....................................................................... 50<br />

Foodjet ........................................................................................ 34<br />

Fraunhofer IPMS ........................................................................ 28<br />

ifm ............................................................................................... 60<br />

igus ....................................................................................... 40, 50<br />

Ilme ............................................................................................. 49<br />

Kontron ................................................................................... 6, 49<br />

Lapp ............................................................................................... 8<br />

Micro-Epsilon ............................................................................. 60<br />

Murr<strong>elektro</strong>nik ........................................................................... 50<br />

Panduit ........................................................................................ 45<br />

Phoenix Contact ......................................................................... 10<br />

Pilz ................................................................................................. 8<br />

Robert Bosch GmbH ..................................................................... 8<br />

Schneider Electric .................................................................. 8, 32<br />

Steute .......................................................................................... 51<br />

Stratus Technologies .................................................................... 8<br />

Turck ....................................................................................... 8, 59<br />

Universalautomation.org ........................................................... 32<br />

Weidmüller ................................................................................. 23<br />

Wibu-Systems ............................................................................ 30<br />

Bild: Bosch Rexroth<br />

Bild: Lapp<br />

Bild: Deutsches Institut für<br />

Erfindungswesen e.V.<br />

Bild: Mesago<br />

Dr. Steffen Haack,<br />

Bosch Rexroth<br />

Seit 1. August 2022 ist<br />

Dr. Steffen Haack Vorstandsvorsitzender<br />

beim Antriebsund<br />

Steuerungsspezialisten<br />

Bosch Rexroth. Er ist seit<br />

Beginn des Jahres im Vorstand<br />

tätig und folgt auf<br />

Rolf Najork, der sich auf seine<br />

Tätigkeit als Geschäftsführer<br />

der Robert Bosch<br />

GmbH fokussieren wird.<br />

Matthias Lapp, Lapp<br />

Das Stuttgarter Familienunternehmen<br />

Lapp wird ab 1. Oktober<br />

2022 von der dritten<br />

Generation geführt. Matthias<br />

Lapp, Enkel der Firmengründerin<br />

Ursula Ida Lapp,<br />

übernimmt den Vorstandsvorsitz<br />

der Lapp Holding AG.<br />

Sein Onkel Andreas Lapp und<br />

sein Vater Siegbert E. Lapp<br />

scheiden aus dem operativen<br />

Geschäft aus.<br />

Renate Pilz<br />

Renate Pilz, ehemalige geschäftsführende<br />

Gesellschafterin<br />

des Unternehmens Pilz<br />

in Ostfildern, ist mit der Rudolf-Diesel-Medaille<br />

ausgezeichnet<br />

worden. Sie überzeugte<br />

in der Kategorie „Erfolgreichste<br />

Innovationsleistung“.<br />

Die Rudolf-Diesel-Medaille<br />

ist Europas ältester<br />

Innovationspreis und wird<br />

seit 1953 vergeben.<br />

Steffen Winkler,<br />

SPS-Ausstellerbeirat<br />

Christian Wolf, Geschäftsführer<br />

der Hans Turck GmbH<br />

& Co. KG, übergibt den Vorsitz<br />

des Ausstellerbeirats der<br />

SPS an Steffen Winkler, CSO<br />

der Business Unit Automation<br />

der Bosch Rexroth AG.<br />

Die Mitglieder des Beirates<br />

repräsentieren die Aussteller<br />

der SPS und gestalten die<br />

Entwicklung der Messe mit.<br />

8 <strong>elektro</strong> <strong>AUTOMATION</strong> » 04 (September) | 2022


congatec investiert in funktionalen Sicherheit<br />

FuSa-Projekte sofort starten<br />

Congatec wird künftig massiv in funktionale Sicherheit (FuSa)<br />

investieren. x86 basierte Embedded-Multicore-Plattformen bieten<br />

ein solides Fundament für sicherheitskritische<br />

Applikationen. Darum<br />

qualifiziert congatec diese Plattformen<br />

jetzt für die Zertifizierung nach FuSa-<br />

Standards wie IEC 61508 und ISO<br />

13849. Um Computer-on-Module für<br />

einen sicheren Betrieb zu qualifizieren,<br />

müssen alle Komponenten sowie das<br />

gesamte BSP für die FuSa-Zertifizierung<br />

vorbereitet sein – einschließlich der Sicherheitshandbücher<br />

und allen weiteren<br />

erforderlichen Dokumentationen<br />

sowie der organisatorischen Prozesse,<br />

damit diese von externen Gutachtern<br />

geprüft werden. All dies bietet congatec<br />

an, so dass Kunden ihre FuSa-Projekte sofort starten können, um<br />

von einer schnelleren Markteinführung zu profitieren. (eve)<br />

www.congatec.de<br />

Bild: congatec<br />

MODULARES STECKVERBINDERSYSTEM<br />

CombiTac world<br />

Plug into reliability<br />

Eine ganze Welt von hochwertigen modularen Steckverbindern, die exakt auf<br />

Ihre Bedürfnisse anpassbar sind. Unsere Experten stehen Ihnen vom Konzept<br />

über die Installation bis zur Kabelkonfektionierung zur Seite, damit Ihr CombiTac<br />

genau die Anforderungen Ihrer spezifischen Anwendung erfüllt.<br />

www.combitac.com<br />

Expertise at<br />

your side<br />

Simplicity when<br />

you want it.<br />

Customization<br />

where you need it.<br />

<strong>elektro</strong> <strong>AUTOMATION</strong> » 04 (September) | 2022 9


Aus verschiedenen Softwarekomponenten<br />

wird eine individuelle<br />

Lösung generiert und dem Anwender<br />

als einfache App bereitgestellt.<br />

Bild: Phoenix Contact<br />

Individuelle Gesamtlösung zur Datenerfassung aus dem Baukasten<br />

So einfach geht IIoT<br />

Das Internet of Things – kurz IoT – bildet die Voraussetzung, um durch Nutzung von Produktionsdaten<br />

einen Mehrwert in der Fertigung zu generieren. Die Erfahrung zeigt jedoch, dass Unternehmen erst<br />

dann in die Vernetzung ihrer Produktion investieren, wenn sie konkrete Herausforderungen lösen<br />

müssen. Aufgrund des umfassenden Leistungsspektrums sowie der langjährigen Erfahrungen in der<br />

Automatisierung bietet sich Phoenix Contact dabei als idealer Partner.<br />

Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Leitzke, System Management Automotive, Phoenix Contact Electronics GmbH, Bad Pyrmont<br />

Sind die Fertigungsdaten zugänglich, wird ein<br />

Prozess gestartet, in dessen Rahmen die gesammelten<br />

Daten in verschiedenen Systemen und Anwendungen<br />

der Operational Technology (OT) und Information<br />

Technology (IT) auf unterschiedliche Weise<br />

verwendet werden. Damit dieser Zustand erreicht<br />

wird, muss dem Anwender ein offenes IIoT-System<br />

(Industrial Internet of Things) zur Verfügung stehen,<br />

das sich kontinuierlich um neue Daten, Schnittstellen<br />

und Funktionen erweitern lässt. Die Hardwareplattform,<br />

die maßgeblich für die<br />

Leistungsfähigkeit des Systems verantwortlich<br />

ist, sollte einfach ausgetauscht<br />

werden können, sodass<br />

das IIoT-System auch zukünftig<br />

alle Herausforderungen meistern<br />

kann. Dazu bietet Phoenix Contact<br />

eine skalierbare, offene IIoT-<br />

Lösung, bei der die Anforderungen<br />

IM ÜBERBLICK<br />

Die Data Collection Box<br />

kann die Daten beliebiger<br />

Sensorik aufnehmen. Herzstück<br />

der Box ist die<br />

PLCnext Technology zur<br />

Echtzeiterfassung.<br />

des Anwenders in den Mittelpunkt rücken. Komponenten,<br />

Systeme und Lösungen des Blomberger Unternehmens<br />

haben sich bereits seit Jahrzehnten in<br />

sämtlichen Bereichen der Automatisierung etabliert<br />

und zeichnen sich auf der OT-Ebene durch Sicherheitsstandards<br />

aus, wie sie sonst lediglich auf der IT-<br />

Ebene zu finden sind.<br />

Geringer Installationsaufwand<br />

Das IIoT fungiert als Brücke zwischen den<br />

Technologieebenen der IT und OT, die<br />

durch verschiedene Anforderungen<br />

und Schnittstellen gekennzeichnet<br />

sind. Die Herausforderung für eine<br />

IIoT-Lösung besteht darin, ein<br />

breites Spektrum dieser Anforderungen<br />

abzudecken. In den meisten<br />

Applikationen kann das ein einzelnes<br />

System nicht leisten, sondern<br />

10 <strong>elektro</strong> <strong>AUTOMATION</strong> » 04 (September) | 2022


Smart Factory « TRENDS<br />

es muss mit anderen IoT-Systemen interagieren können.<br />

Dabei ist es wichtig, auf offene, etablierte Standards<br />

zu setzen, sodass sich zukünftige Technologien<br />

in heutige Systeme einbinden lassen. Genau für diesen<br />

Anwendungsfall stellt Phoenix Contact fertige industrietaugliche<br />

Lösungen bereit.<br />

Zu diesen Lösungen gehört die Data Collection Box.<br />

Sie kann Daten von einer beliebigen Sensorik sowie<br />

unterschiedlichen Bussystemen in der OT-Ebene aufnehmen<br />

und weiteren Systemen zugänglich machen.<br />

Das Herzstück der Box bildet die PLCnext Technology,<br />

die es ermöglicht, einerseits Daten in Echtzeit zu erfassen<br />

und andererseits komplexe Rechenoperationen<br />

auf einem Gerät abzuarbeiten. Für die Anbindung<br />

der verschiedenen Sensorik sorgt das Axioline-<br />

Bussystem. Das stellt wiederum eine hohe Flexibilität<br />

im Hinblick auf zukünftige Erweiterungen in der Datenaufnahme<br />

sicher. Die Grundidee ist, dem Anwender<br />

eine individuelle Plug-and-Play-Lösung anzubieten,<br />

die sich durch einen geringen Installationsaufwand<br />

auszeichnet. Bei der nachfolgenden Inbetriebnahme<br />

müssen dann nur die relevanten Einstellungen<br />

und Handgriffe vorgenommen werden.<br />

Bild: Phoenix Contact<br />

Kopplung mit weiteren IoT-Systemen<br />

Auf Basis der PLCnext Technology hat Phoenix Contact<br />

eine Software entwickelt, mit der sich der Anwender<br />

seine eigene IoT-Lösung konfigurieren kann.<br />

Das IIoT-Framework, das sich auf der PLCnext-Steuerung<br />

befindet, lässt sich über den integrierten Webbrowser<br />

einstellen. Auf diese Weise können die Anwender<br />

ohne Programmierkenntnisse eine industriespezifische,<br />

individuelle IoT-Lösung gemäß ihren<br />

Die Data Collection Box<br />

erfasst hardwarenahe<br />

Daten aus dem Feld.<br />

ELEKTRISIERENDE<br />

KOMPETENZ –<br />

MESS-, LADE-<br />

UND NETZTECHNIK<br />

conrad.de/voltcraft<br />

<strong>elektro</strong> <strong>AUTOMATION</strong> » 04 (September) | 2022 11


TRENDS » Smart Factory<br />

Microservice Architecture<br />

des IIoT-Frameworks:<br />

Die benötigten Schnittstellen<br />

lassen sich beliebig<br />

kombinieren.<br />

INFO<br />

Weitere Details zu<br />

den Lösungen:<br />

Wünschen erstellen. Dabei steht der Gedanke „Parametrieren<br />

statt Programmieren“ im Vordergrund. Die<br />

Daten lassen sich sowohl deterministisch ebenso wie<br />

in Echtzeit erfassen. Dabei werden sie mit einem auf<br />

die Millisekunde genauen Zeitstempel versehen und<br />

danach in den unterschiedlichen Datenbanklösungen<br />

archiviert sowie durch andere Systeme weiterverarbeitet.<br />

Insbesondere der Determinismus der Steuerung<br />

unterstützt bei der Aufnahme von exakten Zeitreihendaten,<br />

wohingegen sich ein Standard-Linux-<br />

System als ungenau erweist.<br />

Die Kombination der möglichen Schnittstellen zeigt<br />

sich gerade bei IoT-Applikationen als fast grenzenlos.<br />

Dies kann ein einzelnes System nicht immer leisten.<br />

Deshalb ist es umso wichtiger, dass es sich einfach<br />

mit weiteren IoT-Systemen koppeln lässt. Als bekannteste<br />

Lösung in diesem Zusammenhang sei das<br />

Entwicklungstool Node-RED genannt. In einem solchen<br />

Anwendungsfall würde Node-RED als Docker-<br />

Container neben dem PLCnext-System auf demselben<br />

Gerät laufen. Dem Anwender bleibt es überlassen,<br />

welche Aufgabe er in welchem System erledigen<br />

möchte. Aufgrund der grafischen Programmierung<br />

und der großen Open-Source-Community kann die<br />

Lösung auch von nicht technisch versierten Personen<br />

erweitert werden. Docker stellt eine Möglichkeit zur<br />

Virtualisierung von Softwarekomponenten dar, die<br />

plattformunabhängig laufen<br />

hier.pro/YqybQ<br />

können. Jede Komponente kann<br />

in einem Container ausgeführt<br />

werden. Der Datenaustausch erfolgt<br />

über definierte Schnittstellen.<br />

Auf diese Weise lassen sich<br />

die Container wie ein Baukasten<br />

zusammensetzen, modifizieren<br />

oder austauschen.<br />

Risikominimierung bei Cyber-Attacken<br />

Für die komplexeren Aufgaben des Edge-Computings<br />

und maschinellen Lernens, die Datenspeicherung, das<br />

Ausfallen einer sicheren Pufferung sowie die Bündelung<br />

der Daten steht die Secure Edge Box zur Verfügung.<br />

Dazu wird ein leistungsfähiger Industrie-PC<br />

bereitgestellt, der abgesehen von den Vorteilen eines<br />

offenen Linux-Betriebssystems alle Pluspunkte des<br />

Ecosystems PLCnext Technology in sich vereint.<br />

Mit der Secure Edge Box lassen sich die Daten von<br />

maximal 50 Data Collection Boxen verdichten und<br />

über ein zugriffssicheres Gateway – beispielsweise<br />

den Security-Router FL mGuard – an eine Datenbank<br />

oder ein Cloudsystem weiterleiten. So werden die<br />

Daten geschützt und das Risiko von Cyber-Angriffen<br />

minimiert sich. Der integrierte Edge-PC aus dem Ecosystem<br />

PLCnext Technology verfügt durch seine SSD-<br />

Festplatte mit 128 GB Speicher über genügend Platz,<br />

um Daten über mehrere Wochen zu archivieren.<br />

Mit dem offenen Ecosystems PLCnext Technology,<br />

dem umfassenden Produktportfolios und der hohen<br />

Kompetenz im Schaltschrankbau stellt Phoenix Contact<br />

komplette (I)IoT-Lösungen zur Verfügung. Von<br />

der Datenerfassung und -vorverarbeitung über die<br />

-speicherung und -analyse bis zur -visualisierung<br />

laufen sämtliche Prozesse auf einem oder mehreren<br />

Systemen. Mit Hilfe der Dockertechnik und der Trennung<br />

der Softwarekomponenten ergibt sich eine Art<br />

Baukastensystem, das je nach Anwenderwunsch eine<br />

individuelle Gesamtlösung bildet, die auf den verschiedenen<br />

Hardware-Leistungsklassen des Unternehmens<br />

basiert. Über den eigenen offene Online-<br />

Marktplatz PLCnext Store lassen sich darüber hinaus<br />

individualisierte Softwarelösungen als App auf der<br />

PLCnext-Hardware installieren.<br />

(ge)<br />

www.phoenixcontact.de<br />

Bild: Phoenix Contact<br />

12 <strong>elektro</strong> <strong>AUTOMATION</strong> » 04 (September) | 2022


Data Science/Integrated Manufacturing « TRENDS<br />

Leckageprobleme verhindern<br />

Blick nach vorn<br />

IIoT-Ingenieure von Emerson haben ein auf maschinellem Lernen (Machine Learning) basierendes<br />

Modell zur Vorhersage des Durchflusses entwickelt. Wenn geringfügige Abweichungen<br />

vom erwarteten Verhalten auftreten, kann das Modell die entsprechenden Anomalien<br />

– wie Leckagen – erkennen und ihre Lage innerhalb der Anlage genau bestimmen.<br />

» Autoren: Dr. Michael Britzger, Senior Manager, IIoT Engineering & Innovation,<br />

und Nils Beckmann, Senior Manager Product Marketing IIoT, für Emerson Machine Automation<br />

IM ÜBERBLICK<br />

Mittels Machine Learning<br />

können Leckagen im Pneumatiksystem<br />

im Vorfeld<br />

erkannt und lokalisiert<br />

werden, um den Energieverbrauch<br />

zu optimieren.<br />

Bild: Emerson<br />

Abbildung 1: Typische<br />

Anwendung einer Pneumatikanlage,<br />

in der ein<br />

Luftmengensensor die<br />

Druckluft misst und die<br />

Daten in einer Datenbank<br />

speichert. Eine<br />

SPS empfängt dann von<br />

der Datenbank Signale<br />

zum Ein- oder Ausschalten<br />

der entsprechenden<br />

Ventile.<br />

Die Energieversorgung in einem Unternehmen ist<br />

nicht nur entscheidend für eine reibungslose<br />

industrielle Produktion, sondern stellt auch einen<br />

erheblichen Kostenfaktor im produzierenden Gewerbe<br />

dar. Fertigungsunternehmen, aber auch Entwickler<br />

von Komponenten, bemühen sich daher verstärkt<br />

um die Optimierung ihrer Produktion und Produkte in<br />

Hinblick auf mehr Energieeffizienz.<br />

In fertigungsorientierten und hybriden Industrien<br />

stellt die Erzeugung und Bereitstellung von Druckluft<br />

einen großen Kostenfaktor dar und trägt 20 –<br />

30 % zu den Gesamtenergiekosten bei. Außerdem<br />

ist ein erheblicher Teil dieser Kosten unnötig, da<br />

fast ein Drittel bis ein Viertel des industriellen<br />

Druckluftverbrauchs durch Leckagen verursacht<br />

wird. Leckagen in der Druckluftzufuhr sind demnach<br />

ein bedeutender Kostenfaktor in der industriellen<br />

Produktion.<br />

Die Gesamtanlageneffizienz mittels<br />

Machine-Learning-Algorithmen steigern<br />

Die zunehmende Komplexität von industriellen<br />

Systemen erhöht die Anforderungen an eine Fehlererkennung<br />

von pneumatischen Anomalien, insbesondere<br />

in Bezug auf die Identifikation der<br />

jeweiligen Subsysteme oder konkreten Bauteile<br />

innerhalb einer Fertigung. Nicht nur eine frühzeitige<br />

Erkennung solcher Anomalien, sondern auch<br />

eine bestmögliche Lokalisierung innerhalb des Systems<br />

stellt somit einen wichtigen Faktor dar, um<br />

<strong>elektro</strong> <strong>AUTOMATION</strong> » 04 (September) | 2022 13


TRENDS » Data Science/Integrated Manufacturing<br />

Bild: Emerson<br />

Abbildung 3: Dieses trainierte<br />

Vorhersagemodell<br />

erreichte in Bezug auf<br />

die Gesamtluftstrom-<br />

Vorhersagegenauigkeit<br />

einen mittleren absoluten<br />

prozentualen Fehler<br />

von unter 7 %.<br />

Abbildung 2: Der Aventics-Durchflusssensor<br />

AF2<br />

versorgt die Pneumatikanlage<br />

mit Druckluft<br />

und misst den Gesamtluftstrom<br />

der Anlage.<br />

Bild: Emerson<br />

ungeplante Ausfallzeiten zu reduzieren und damit<br />

die Gesamteffizienz der Industrieanlage sicherzustellen<br />

und zu verbessern.<br />

Generell wird durch die frühzeitige Erkennung und<br />

Identifizierung von Leckagen der Energieverbrauch<br />

gesenkt. Zudem werden der CO 2 -Fußabdruck und die<br />

Wartungskosten durch eine verbesserte Gesamtanlageneffizienz<br />

verringert.<br />

Digitale Lösungen innerhalb von Industrieumgebungen<br />

haben dazu geführt, dass dort durch eine Vielzahl<br />

von Sensoren und Zustandsüberwachungen eine<br />

vertiefte Leistungsüberwachung,<br />

Ursachenanalyse<br />

und<br />

Prozessverbesserung<br />

ermöglicht wird.<br />

Dieser Prozess der<br />

digitalen Transformation<br />

ist nun auf<br />

der nächsten Stufe<br />

angelangt, bei der<br />

die Generierung und<br />

Aggregation von<br />

Daten nicht nur deskriptive<br />

und diagnostische<br />

Analysen<br />

ermöglicht, sondern<br />

auch die Vorhersage<br />

von Ereignissen und<br />

Fehlern durch die Anwendung intelligenter Algorithmen.<br />

Insbesondere die Einführung von überwachten<br />

und unüberwachten Machine-Learning-Algorithmen<br />

hat sich zu einem wichtigen Anwendungsbereich in<br />

industriellen Umgebungen entwickelt.<br />

IIoT-Ingenieure von Emerson haben ein auf maschinellem<br />

Lernen (Machine Learning) basierendes<br />

Modell zur Vorhersage des Durchflusses entwickelt.<br />

Wenn geringfügige Abweichungen vom erwarteten<br />

Verhalten auftreten, kann das Modell die entsprechenden<br />

Anomalien – wie Leckagen – erkennen und<br />

ihre Lage innerhalb der Anlage genau bestimmen.<br />

Machine-Learning-Modelle können das Auftreten<br />

und den genauen Ort solcher Anomalien vorhersagen<br />

und bieten dadurch die Möglichkeit, Leckagen vollständig<br />

zu vermeiden und die Gesamtanlageneffizienz<br />

wesentlich zu verbessern.<br />

Schon vorab informiert sein:<br />

prädiktive Machine-Learning-Modelle<br />

Prädiktive Machine-Learning-Modelle sind möglicherweise<br />

auch für diejenigen noch neu, die mit der<br />

digitalen Transformation schon vertraut sind und<br />

vielleicht schon die Vorteile von Echtzeitüberwachung<br />

und -messung kennen. Beide Modelle unterstützen<br />

Betriebe bei der Kostensenkung und Prozessoptimierung,<br />

aber die Ergebnisse unterscheiden sich<br />

deutlich. Durch die Echtzeitüberwachung werden<br />

Anwender über einen Vorfall informiert und können<br />

unmittelbar darauf reagieren. Dadurch werden die<br />

Auswirkungen eines Problems minimiert. Vorhersagemodelle<br />

können hingegen Probleme gänzlich verhindern,<br />

indem sie Informationen dazu liefern, was<br />

geschehen wird. Statt erst kurz nach dem Vorfall<br />

benachrichtigt zu werden, erhalten Endanwender<br />

schon vorab Informationen, dass ein Problem in Kürze<br />

auftreten wird oder kann. Das versetzt sie in die<br />

Lage, ihre Abläufe zu optimieren und von reaktiven<br />

zu proaktiven Betriebsprozessen überzugehen.<br />

14 <strong>elektro</strong> <strong>AUTOMATION</strong> » 04 (September) | 2022


Während Überwachungslösungen<br />

Einblicke in Echtzeit<br />

bieten, gehen Machine-Learning-Modelle<br />

darüber hinaus<br />

und bieten Einblicke in die<br />

Zukunft. Aus unzähligen Büchern<br />

und Filmen wissen wir genau, wie<br />

wichtig es ist, schon im Voraus zu wissen,<br />

was passieren wird, bevor es tatsächlich<br />

eintritt. Betriebe, die prädiktive Machine-<br />

Learning-Modelle zur präzisen Steuerung ihrer<br />

Abläufe nutzen, können<br />

damit eine kontinuierliche<br />

Anlagenverfügbarkeit erreichen,<br />

Qualitätsprobleme<br />

vermeiden und sogar<br />

Arbeitsunfälle verhindern.<br />

In einer ideal vernetzten<br />

Welt melden intelligente<br />

Systeme Fehler schon,<br />

bevor sie auftreten, und leiten<br />

die erforderlichen Maßnahmen<br />

ein. Stellen Sie<br />

sich folgenden Prozess vor:<br />

Das System sagt eine<br />

Leckage und deren Entstehungsort<br />

voraus, bestellt<br />

dann die Komponente,<br />

deren Ausfall prognostiziert<br />

wird, und plant die Wartung<br />

in einem regelmäßigen<br />

Zeitfenster, bevor viel<br />

Luft entweichen kann – es<br />

gibt keine ungeplante Ausfallzeiten<br />

und keinen unnötigen<br />

Energieverbrauch<br />

mehr. Mithilfe von prädiktiven<br />

Machine-Learning-<br />

Modellen können derartig<br />

optimierte Abläufe Realität<br />

werden.<br />

Machine-Learning-<br />

Modelle trainieren<br />

Typische industrielle Anwendungen<br />

bieten diverse<br />

Herausforderungen für Machine-Learning-Modelle<br />

im<br />

Bereich der Pneumatik. Moderne<br />

Industrieanlagen und<br />

die Umgebungen, in denen<br />

Bild: Emerson<br />

»Während Überwachungslösungen<br />

Einblicke in Echtzeit<br />

bieten, gehen Machine-Learning-Modelle<br />

darüber hinaus und<br />

bieten Einblicke in die Zukunft.«<br />

Dr. Michael Britzger ist Senior Manager IIoT Engineering & Innovation<br />

bei Emerson Machine Automation.<br />

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<strong>elektro</strong> <strong>AUTOMATION</strong> » 04 (September) 18.08.22 | 202210:1215


TRENDS » Data Science/Integrated Manufacturing<br />

Abbildung 4: Dieses<br />

Diagramm zeigt, dass<br />

der gemessene Wert<br />

abnahm und vom Referenzwert<br />

abwich, als<br />

auf der Kolbeneingangsseite<br />

von Zylinder<br />

3 eine Leckage ausgelöst<br />

wurde.<br />

sie eingesetzt werden, unterscheiden sich zum Teil<br />

stark. Die Temperaturen und die relative Viskosität<br />

der Luft unterscheiden sich von Anlage zu Anlage;<br />

das verhindert einfache, lineare Modelle. Die Konfiguration<br />

und Druckluftversorgung der einzelnen Systeme<br />

reichen von einigen wenigen bis zu mehreren<br />

hundert Komponenten. Da Leckagen lokale Ereignisse<br />

sind, müssen die Modelle sie den jeweiligen<br />

Komponenten zuordnen können. Zu dieser Vielfalt<br />

kommt hinzu, dass für viele Anwendungen nur eine<br />

begrenzte Menge an Trainingsdaten zur Verfügung<br />

steht. Die digitale Transformation von Industrieanlagen<br />

wird zukünftig ein umfangreiches Spektrum<br />

an Sensor- und Prozessdaten bieten. Aktuell sind<br />

jedoch nur wenige historische Daten vorhanden, da<br />

die meisten Maschinen noch mit wenigen oder keinen<br />

Sensoren ausgestattet sind. Glücklicherweise<br />

liefert bereits der Einsatz weniger Sensoren genügend<br />

Referenzdaten für das Trainieren eines Machine-Learning-Modells.<br />

Kerngedanke digitaler Transformation<br />

In den meisten Fällen geht es nicht darum, neue<br />

Algorithmen oder Technologien zu erfinden, sondern<br />

das Umfeld sowie die Anwendung zu verstehen<br />

und vorhandene technologische „Bausteine“ einzusetzen,<br />

die einen Mehrwert bieten. Aus Sicht der<br />

Pneumatik sind die wichtigsten Daten die zentrale<br />

Durchflussrate der Druckluft und die binären Steuersignale<br />

der Pneumatikventile aus den SPS-Steuerdaten<br />

der Anlage.<br />

Was lernt ein Machine-Learning-Modell aus der<br />

zentralen Durchflussrate und den binären Steuersignalen<br />

über das Vorhandensein oder den Entstehungsort<br />

von Leckagen? Die Durchflussrate selbst<br />

sagt nichts weiter aus als die allgemein verbrauchte<br />

Luftmenge. Das Modell kann daraus aber den<br />

idealen Arbeitsablauf ableiten. Dabei ist es wichtig,<br />

dass die zentrale Durchflussrate gemessen wird,<br />

ohne dass tatsächliche<br />

oder potenzielle Leckagen<br />

vorhanden sind.<br />

Wenn der Luftstrom von<br />

diesem idealen Arbeitsablauf<br />

abweicht, deutet<br />

dies auf eine mögliche<br />

Leckage hin. Die Korrelation<br />

dieser Abweichung<br />

mit den binären Signalen<br />

des Ventilblocks zeigt<br />

dann genau, wo die Anomalie<br />

auftritt.<br />

Bei unserem Anwendungsfall<br />

werden diese<br />

historischen Daten von<br />

einem intelligenten Sensor<br />

und einer SPS erfasst.<br />

Der Sensor ist in eine<br />

Wartungseinheit integriert,<br />

welche die Pneumatikanlage<br />

mit Druckluft versorgt. Während die<br />

Druckluft durchströmt, misst der Sensor den<br />

Gesamtluftstrom der Anlage und speichert historische<br />

Daten in einer Datenbank. Die SPS der Anlage<br />

schaltet die entsprechenden Ventile eines Ventilblocks,<br />

der mit der Kolben- und Stangenseite einer<br />

Reihe von Zylindern verbunden ist. Die binären<br />

Schaltsignale werden dann in derselben Datenbank<br />

gespeichert (Abbildungen 1–2).<br />

Zusätzlich zu historischen Daten sind für ein erfolgreiches<br />

dynamisches Luftstrom-Vorhersagemodell<br />

Validierungsdaten erforderlich. Zur Erzeugung von<br />

Validierungsdaten werden über eine Drossel auf<br />

jeder Eingangsversorgungsseite der einzelnen Zylinder<br />

Leckagen ausgelöst. Dadurch werden künstliche<br />

Leckagen erzeugt; und die entsprechenden aufgezeichneten<br />

Daten helfen dabei, die vorhandenen<br />

Algorithmen zu validieren und zu verbessern, bevor<br />

die Lösungen bei einer Praxisanwendung eingesetzt<br />

werden.<br />

Mittlerweile haben Modelle erfolgreich gelernt,<br />

den Luftstrom in industriellen Pneumatikanlagen<br />

vorherzusagen. Das Machine-Learning-Modell von<br />

Bild: Emerson<br />

16 <strong>elektro</strong> <strong>AUTOMATION</strong> » 04 (September) | 2022


Emerson erreichte beispielsweise eine Genauigkeit<br />

von mehr als 90 % bei der Vorhersage von Anomalien<br />

und Leckagen inklusive ihres Entstehungsorts innerhalb<br />

der Industrieanlage. Darüber hinaus konnte es<br />

statistisch signifikante Vorhersagen über schleichende<br />

Leckagen treffen, die sich auf das Verhalten der Gesamtanlage<br />

auswirkten.<br />

Anomalien in Pneumatikanlagen<br />

erkennen – Leckagen vorhersagen<br />

Für das Trainieren des Modells wurde eine installierte<br />

Anlage ohne überwachtes Lernen oder ähnliche Trainingsdaten<br />

verwendet. Für das Training wurde die Messung<br />

des Gesamtluftstroms ohne Leckagen verwendet.<br />

Diese Daten wurden mit den entsprechenden Schaltsignalen<br />

korreliert und machten damit die Systemdynamik<br />

zugänglich. Auf der Grundlage der ohne Leckagen<br />

erfassten Daten erreichte das trainierte Vorhersagemodell<br />

in Bezug auf die Gesamtluftstrom-Vorhersagegenauigkeit<br />

einen mittleren absoluten prozentualen Fehler<br />

von unter 7 % (Abbildung 3).<br />

Während das Vorhersagemodell für den Luftstrom der<br />

erste Schritt war, bestand der komplexere zweite<br />

Schritt darin, das Verhalten des Systems mithilfe der<br />

entsprechenden Ventilschaltsignale zu verstehen, um<br />

schleichende Leckagen vorhersagen zu können. Bedeutende<br />

Anomalien wie ein defekter Pneumatikschlauch<br />

sind nicht sehr schwer<br />

zu erkennen und zu lokalisieren,<br />

da sie in der Regel Geräusche<br />

»Insbesondere die<br />

Einführung von<br />

überwachten und<br />

unüberwachten Machine-Learning-Algorithmen<br />

hat sich zu einem wichtigen Anwendungsbereich<br />

in industriellen Umgebungen entwickelt.«<br />

Bild: Emerson<br />

Nils Beckmann ist Senior Manager Product Marketing IIoT bei Emerson Machine Automation.<br />

<strong>elektro</strong> <strong>AUTOMATION</strong> » 04 (September) | 2022 17


TRENDS » Data Science/Integrated Manufacturing<br />

Bild: Emerson<br />

Abbildung 5: Beispiel für<br />

ein Vorhersagemodell –<br />

in diesem Fall wurden in<br />

zwölf Durchläufen für<br />

jeden Zylinder sowohl auf<br />

der Kolben- als auch auf<br />

der Stangenseite Leckagen<br />

ausgelöst. Die Ergebniswerte<br />

wichen von den<br />

Referenzdaten ab und<br />

zeigten genau den Entstehungsort<br />

der Leckagen.<br />

INFO<br />

Details zur Pneumatik-<br />

Druckluftaufbereitung<br />

verursachen oder den Produktionsprozess unterbrechen.<br />

Schleichende Leckagen treten eher geräuschlos<br />

auf und sind nicht ohne Weiteres zu erkennen.<br />

Diese Leckagen können lange Zeit unbemerkt bleiben<br />

und die Zykluszeit schleichend verlangsamen,<br />

sich negativ auf die Produktqualität auswirken und<br />

die Energiekosten erhöhen. Durch die Erkennung<br />

schleichender Leckagen können Machine-Learning-<br />

Modelle dazu beitragen, die Anlageneffizienz langfristig<br />

zu verbessern.<br />

Das entwickelte und kontinuierlich verbesserte Luftstrom-Vorhersagemodell<br />

diente als Referenz für das<br />

Pneumatiksystem, wobei die empirische Nullverteilung<br />

jeder Zylinderseite als zylinderspezifischer Referenzwert<br />

diente. Beim Auftreten einer Leckage war<br />

der gemessene Wert größer oder kleiner als der Referenzwert.<br />

Anhand dieser Abweichung konnte der<br />

defekte Zylinder oder das defekte Ventil und die entsprechende<br />

Kolben- oder Stangenseite der Komponente<br />

identifiziert werden.<br />

Für die Signifikanzprüfung wurden an der Kolbenund<br />

Stangenseite jedes Zylinders manuell Leckagen<br />

erzeugt. Das Diagramm zeigt, dass der gemessene<br />

Wert abnahm und erheblich vom Referenzwert<br />

abwich, als auf der Kolbeneingangsseite von Zylinder<br />

3 eine Leckage ausgelöst wurde (Abbildung 4).<br />

hier.pro/eQ4cN<br />

Dieses Diagramm zeigt die volle Bedeutung des Vorhersagemodells<br />

(Abbildung 5). In zwölf Durchläufen<br />

wurden für jeden Zylinder sowohl auf der Kolben- als<br />

auch auf der Stangenseite Leckagen ausgelöst, und<br />

die Ergebniswerte wichen erheblich von den Referenzdaten<br />

ohne Leckagen ab, was auf die genaue Lage<br />

der ausgelösten Leckagen hinwies.<br />

Nächster Grad digitaler Transformation:<br />

proaktive statt reaktive Anlagen<br />

KI-basierte Zustandsüberwachung und -vorhersage<br />

sind die Werkzeuge der Zukunft für optimierte Produktionssysteme<br />

und Energienutzung in der Industrie.<br />

Dank der Innovationen führender Lösungsanbieter<br />

für die digitale Transformation und der Entwicklung<br />

standardisierter Toolsets sowie Bibliotheken<br />

werden diese hochentwickelten Analysewerkzeuge<br />

immer einfacher zugänglich. Die Lösungen helfen<br />

Betrieben dabei, Kosten zu senken und ungeplante<br />

Stillstände zu vermeiden, wodurch sie sich schnell<br />

bezahlt machen. Machine-Learning-Modelle tragen<br />

dazu bei, Anomalien in Pneumatikanlagen zu erkennen,<br />

bevor sie einen Prozess verlangsamen oder<br />

Schlimmeres verursachen. Diese fortschrittlichen<br />

Lösungen verhelfen Betrieben zu mehr Energieeffizienz,<br />

geringeren Kohlendioxidemissionen und Energiekosten<br />

sowie optimierter Ressourcennutzung aufgrund<br />

der Zustandsüberwachung und -vorhersage.<br />

Durch die Integration von Machine-Learning-Modellen<br />

ist die Anlage der Zukunft proaktiv statt reaktiv.<br />

Dieser Grad der digitalen Transformation hat das<br />

Potenzial, die betrieblichen Abläufe nicht nur zu verbessern,<br />

sondern vollumfänglich zu optimieren; und<br />

er versetzt Betriebe in die Lage, ihre eigene Zukunft<br />

nicht nur zu erkennen, sondern auch zu steuern. (sc)<br />

www.emerson.com<br />

18 <strong>elektro</strong> <strong>AUTOMATION</strong> » 04 (September) | 2022


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VERBINDUNGSTECHNIK<br />

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TRENDS » Data Science/Integrated Manufacturing<br />

Weidmüller bietet mit Industrial AutoML ein KI-Tool für Automatisierer<br />

Machine Learning automatisieren<br />

Mit Industrial AutoML stellt Weidmüller ein Tool zur Verfügung, das den Prozess des Machine Learnings vereinfachen<br />

und den Ingenieuren in der Automatisierung das Erstellen von Modellen erleichtern soll. Wie das Arbeiten<br />

mit Industrial AutoML in der Praxis erfolgt und was beim Einsatz von Machine-Learning zu beachten ist, erläutert<br />

Dr. Carlos Paiz Gatica, Produktmanager im Bereich Industrial Analytics bei Weidmüller.<br />

Andreas Gees, stv. Chefredakteur <strong>elektro</strong> Automation<br />

Bei der Erstellung von Machine-Learning-Lösungen<br />

spielen Data Scientists eine wichtige Rolle.<br />

Sie beherrschen die Datenanalyse und kennen die<br />

ML-Algorithmen, sie können beurteilen, welche Algorithmen<br />

eine Aufgabe optimal erfüllen und wie sie<br />

am besten parametriert werden. Aber die Data Scientists<br />

benötigen den Input der Domain-Experten. In<br />

der Automatisierung sind die Betriebsbeispiele, die<br />

man benötigt, um Modelle zu trainieren, relativ selten.<br />

Maschinen arbeiten in der Regel zuverlässig und<br />

nur selten treten Fehler auf. Die wenigsten Unternehmen<br />

haben solche Fehler bisher so erfasst und klassifiziert,<br />

dass man sie für die Erzeugung eines Modells<br />

nutzen kann. Das sogenannte Feature-Engineering ist<br />

der Prozess der Auswahl, Bearbeitung und Umwandlung<br />

von Rohdaten in Features, die beim überwachten<br />

Lernen verwendet werden können. Damit das maschinelle<br />

Lernen bei neuen Aufgaben gut funktioniert,<br />

kann es notwendig sein, bessere Merkmale zu<br />

entwickeln und zu trainieren. Es ist so die Entscheidung<br />

zu treffen, welche Sensordaten für eine Monitoringaufgabe<br />

aus Expertensicht am besten geeignet<br />

sind. Beide Fragen können, wenn es genügen Datenbeispiele<br />

gibt, von den Data Scientists datengetrieben<br />

(z.B. statistische Auswertung)<br />

beantworten werden.<br />

Da in der Industrie kaum ausreichend<br />

Datenspezialisten<br />

verfügbar sind, müssen die<br />

Automatisierer bzw. Domäne-Experten<br />

befähigt werden,<br />

mit dieser Technologie<br />

zu arbeiten. Das ist die Vision<br />

hinter Industrial AutoML. Ziel<br />

der Entwicklung von Weidmüller<br />

GTI ist es deshalb, die<br />

Automatisierer zu befähigen,<br />

Projekte zu bearbeiten, ohne<br />

auf Datenspezialisten angewiesen<br />

zu sein. Mit AutoML<br />

wurde der Prozess automatisiert<br />

und in einer Software abgebildet.<br />

Aufgabe eines Domäne-Experten ist<br />

es, ein Analyse-Ziel zu definieren, Daten<br />

auszuwählen, zu importieren und<br />

in einen Kontext zu bringen. Er muss<br />

definieren, ob eine Maschine im normalen<br />

Betriebszustand läuft oder ob ein Problem<br />

aufgetreten ist. Er muss auch entscheiden,<br />

welche Sensordaten für die Betriebszustände aussagefähig<br />

sind. Das AutoML-Tool übernimmt die weiteren<br />

Aufgaben und erzeugt am Ende des Prozesses eine<br />

Reihe von Modellen, die der Automatisierungsoder<br />

Prozessexperte im Einzelnen bewerten muss.<br />

Industrial AutoML ist bereits in verschiedenen Anwendungen<br />

im Einsatz. Die Erfahrungen aus diesen<br />

Projekten fließen in die Weiterentwicklung des Tools<br />

ein. Industrial AutoML basiert auf Open-Source-<br />

Technologien und nutzt gängige Open-Source-Libraries,<br />

wobei vor allem die typischen in der Industrie<br />

erzeugten Daten im Vordergrund stehen.<br />

ModelBuilder und ModelRuntime<br />

Industrial AutoML besteht aus zwei Modulen. Der<br />

ModelBuilder läuft in der Cloud, die die erforderliche<br />

IM ÜBERBLICK<br />

Industrial AutoML von<br />

Weidmüller ist ein Tool, das<br />

den Prozess des Machine<br />

Learnings vereinfachen und<br />

das Erstellen von Modellen<br />

erleichtern soll.<br />

Mit dem AutoML-<br />

Builder lassen sich beispielsweise<br />

ML-Modelle<br />

zur Anomaliererkennung<br />

und Klassifikation<br />

erzeugen.<br />

Bild: Weidmüller<br />

<strong>elektro</strong> <strong>AUTOMATION</strong> » 04 (September) | 2022 23


TRENDS » Data Science/Integrated Manufacturing<br />

Darstellung der Vibrationen<br />

an einer Pumpe<br />

im AutoML-Builder.<br />

Flexibilität zur Verfügung stellt, um auch rechenintensive<br />

Prozesse zu unterstützen. Der Nutzer kann<br />

entscheiden, ob er die Runtime in der Cloud oder On<br />

Premise in der Produktion nutzen möchte, denn oft<br />

dürfen Daten eine Anlage nicht verlassen.<br />

Beim Start des ModelBuilders erscheinen mit den<br />

Datasets und den Projects zwei Elemente auf dem<br />

Dashboard. Aufgabe des Nutzers zu Beginn eines<br />

Prozesses ist es, die Sensordaten aus der Maschine<br />

zu importieren und ihnen zeitliche Informationen zuordnen.<br />

Die Daten lassen sich dann für unterschiedliche<br />

Projekte bzw. für unterschiedliche Aufgabenstellungen<br />

nutzen. Das Tool ermöglicht es, Filter und Favoriten<br />

zu setzen.<br />

Die Daten werden als CSV-Datei aus einer Steuerung<br />

oder dem HMI einer Maschine importiert. Schon dabei<br />

ist es sinnvoll, eine Beschreibung der Daten zu hinterlegen.<br />

In Folge analysiert die Software im Hintergrund<br />

die Eigenschaften der Daten und zeigt beispielsweise<br />

die Update-Rate an. Auf dem Dashboard kann sich der<br />

Anwender die Sensordaten im Detail anzeigen und ihre<br />

Qualität prüfen. Der Anwender kann die Signalverläufe<br />

anschauen und dabei Bereiche erkennen, die von<br />

besonderem Interesse sind. Er kann auch Kommentare<br />

hinterlegen für die spätere Analyse. So sieht er auch,<br />

ob er die richtigen Informationen ausgewählt hat, um<br />

seine Aufgabenstellung zu erfüllen. Auch lassen sich<br />

mittels mathematischer Funktionen zusätzliche Informationen<br />

ableiten. Das kann anhand der Rohdaten erfolgen,<br />

wie einem Temperaturwert, oder mittels mathematischer<br />

Funktionen, um eine Ableitung oder das<br />

Quadrat eines Wertes zu bilden. Auf diese Weise lassen<br />

sich oft Einflussfaktoren wie Umgebungstemperaturen<br />

berücksichtigen, die ein Modell negativ beeinflussen.<br />

Die Software zeigt ihm, ob die Daten geeignet<br />

sind, ein Modell zu generieren.<br />

Wichtig ist es, einen Kontext für die Daten zu erstellen.<br />

Das wird an einem Beispiel deutlich: Ein Kompressor-Experte<br />

kann aus seinen Daten interpretieren,<br />

ob die Temperaturwerte des Motors vom normalen<br />

Betriebszustand abhängen oder ob ein Fehler im<br />

Kühlsystem vorliegt. Steigt die Temperatur des Motors,<br />

obwohl der Kompressor einen konstanten Druck<br />

erzeugt, kann diese Information als Fehler definiert<br />

werden. Der Experte gibt damit Beispiele vor, aus denen<br />

ein Maschinenmodell lernen kann. Dieses Supervised<br />

Learning wird von AutoML umfassend unterstützt.<br />

Die Qualität eines Modells hängt davon ab,<br />

wie viele Daten für das Trainieren genutzt werden,<br />

aber vor allem von der Qualität der Daten. Sinnvoll<br />

ist es, verschiedene Betriebszustände zu definieren,<br />

um sie überwachen zu können.<br />

Betreut ein Maschinenbauer verschiedene Projekte<br />

beispielsweise für unterschiedliche Maschinenfamilien,<br />

lässt sich der Prozess mit Hilfe der Software<br />

strukturieren. Innerhalb eines Projekts erstellt das<br />

Tool verschiedene Modelle, für die der Domäne-Experte<br />

entscheiden muss, ob es sich um einen kontinuierlichen<br />

Prozess handelt, ob er eine Antwort des<br />

Modells für verschiedene Datenspuren möchte oder<br />

ob es sich um einen zyklischen Prozess handelt, für<br />

den pro Zyklus eine Antwort gewünscht wird. Innerhalb<br />

definierter Kategorien lassen sich Bereiche markieren,<br />

die das Normalverhalten darstellen, und Bereiche,<br />

die Anomalien widerspiegeln.<br />

Soll beispielsweise ein Anomalieerkennungs-Modell<br />

für einen Kompressor erstellt werden, ist es sinnvoll,<br />

sich auf die Motoren zu fokussieren. Benötigt werden<br />

dazu die Temperaturwerte und eventuell ihre Ableitung.<br />

Auch Daten über die Drehzahl der Motoren sind<br />

erforderlich, um eine Referenz zu haben, sowie Sensordaten<br />

des Drucks, um zu beurteilen, ob der Kompressor<br />

Bild: Weidmüller<br />

24 <strong>elektro</strong> <strong>AUTOMATION</strong> » 04 (September) | 2022


Kabelschellen von Panduit für noch m<br />

schutz. Die neuen Kabelschellen fixiere<br />

dafür, dass Kabel bei einem Kurzschlu<br />

und an Ort und Stelle bleiben, gemäß<br />

seine Funktion optimal erfüllt. Welche Informationen<br />

tatsächlich erforderlich sind, liegt in der Entscheidung<br />

des Domäne-Experten. Die Software trifft am Ende des<br />

Prozesses Aussagen darüber, welche Informationen für<br />

die Erzeugung eines Modells wichtig sind.<br />

Start des Trainingsprozesses<br />

Startet der Anwender den eigentlichen Trainingsprozess,<br />

erzeugt das Software-Tool im Hintergrund verschiedene<br />

Modelle nach unterschiedlichen Kriterien.<br />

Der Anwender muss an dieser Stelle prüfen, welches<br />

dieser Modelle am besten zu seiner Anwendung<br />

passt. Es ist ein großer Vorteil für die Domänenexperten,<br />

dass sie überhaupt nicht wissen müssen, welche kann der Front-End-User<br />

Mit u-create Procon-Web<br />

Algorithmen konkret hinter den Modellen stehen. Die ohne Webkenntnisse<br />

Trenddarstellungen erzeugen<br />

und sein Dashboard<br />

Domänenexperten müssen nur die Modelle, die KPIs<br />

und die Feature Importance bewerten. Um die einzelnen<br />

Modelle zu trainieren, wird ein Teil der Daten ge-<br />

individuell einrichten.<br />

nutzt, www.panduit.de<br />

um die Modelle www.panduit.de<br />

zu bewerten, ein weiterer.<br />

und Ort und Stelle bleiben, gemäß der IEC-Norm 61914:2015.<br />

und an Ort und Stelle bleiben, gemäß der IEC-Norm 61914:2015.<br />

der IEC-Norm 61914:2015.<br />

und an Ort und Stelle bleiben, gemäß<br />

Darüber hinaus gibt die Software Auskunft darüber,<br />

an<br />

dafür, dass Kabel bei einem Kurzschluss weiterhin sicher befestigt<br />

dafür, dass Kabel bei einem Kurzschluss weiterhin sicher befestigt<br />

dafür, dass Kabel bei einem Kurzschluss weiterhin sicher befestigt<br />

welche Rechenressourcen ein Modell benötigt. Das sich automatisch ein schutz. Schwellenwert Die berechnen.<br />

neuen Kabelbündel Kabelschellen neuen fixieren und Kabelbündel Kabelschellen und schutz. sorgen<br />

Die neuen Kabelschellen fixieren Kabelbündel und sorgen sorgen<br />

schutz. fixieren Die<br />

ist entscheidend, wenn nicht Kabelschellen nur von eine Panduit Maschine für Dann noch lassen mehr sich Sicherheit auch und Druck-Leckagen Ausfall-<br />

am Kabelschellen Kompressor<br />

als Anomalie erkennen, wenn sie nicht trainiert<br />

von Panduit für noch mehr Sicherheit und Ausfall-<br />

Kabelschellen von Panduit für noch mehr Sicherheit und Ausfall-<br />

überwacht werden soll, sondern ein Maschinenpark.<br />

Aus den<br />

verbinden.<br />

Wir verbinden.<br />

Wir Wir<br />

Informationen ist erkennbar, wie lange ein wurden. Dass ein Anwender nicht an alle möglichen<br />

Modell trainiert werden muss, und wie lange es für Fehlerscenarien im Vorfeld denken muss, ist eine der<br />

Kurzschlussfest<br />

die Ausführung benötigt. Anhand der Feature Impor-<br />

wesentlichen Eigenschaften von Machine Learning.<br />

Nach dem Training erkennt das Tool auch solche Zustände<br />

als Fehler, an die vorher nicht gedacht wurde.<br />

Der Anwender kann sich datengetrieben auf das Normalverhalten<br />

konzentrieren und dabei sicher sein,<br />

dass das Modell die Fehler trotzdem erkennt. Hat<br />

sich ein Maschinenbauer für ein bestimmtes Modell<br />

entschieden, kann er es exportieren.<br />

tance kann der Anwender hier erkennen, wie wichtig<br />

einzelne Daten die Entscheidung für ein Modell beeinflussen.<br />

Am Kompressorbeispiel wird deutlich,<br />

dass vor allem die Temperaturwerte sowie die Drehzahl<br />

des Motors bedeutend sind, während der Druck<br />

keinen wesentlichen Beitrag zur Aussage des Modells<br />

liefert. Für andere Algorithmen kann dagegen die<br />

Drehzahl wichtiger sein.<br />

Als Anomaly Score werden die Ausgangsdaten eines<br />

Anomalieerkennungs-Modells bezeichnet. Dieser<br />

Wert signalisiert, ob ein Modell die aktuelle Situation<br />

als normal betrachtet oder als Anomalie. Hier lässt<br />

Foto: Panduit GmbH<br />

Innovative Lösungen für anspruchsvollste Industrieumgebungen<br />

Kabelschellen von Panduit für noch m<br />

schutz. Die neuen Kabelschellen fixier<br />

dafür, dass Kabel bei einem Kurzschlu<br />

und an Ort und Stelle bleiben, gemäß<br />

www.panduit.de<br />

Kurzschl<br />

AutoML ModelRuntime<br />

Zur Auswertung mit der ModelRuntime muss zuerst eine<br />

Datenquelle definiert werden. AutoML unterstützt<br />

verschiedene Optionen. Die zu analysierenden Daten<br />

Kurzschlussfest<br />

EA_<strong>elektro</strong> Automation/Akzidenz-Satz/Advertorials 1Q4 188 x 65 mm Thema - Seite 4 AGRAF - 12.08.2022 10:00<br />

Wir verbinden.<br />

Zuverlässige und sichere Infrastruktur<br />

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Kabelschellen von Panduit für noch mehr Sicherheit und Ausfallschutz.<br />

PDie anduit neuen bietet Kabelschellen innovative fixieren Lösungen<br />

Kabel für anspruchsvollste bei einem Kurzschluss Indus-weiterhität, mehr sicher Sicherheit befestigt und Zuverläs-<br />

Kabelbündel trolle – bei und gleichbleibender sorgen Quali-<br />

dafür, dass<br />

und an trieumgebungen Ort und Stelle bleiben, – von Leitständen gemäß der IEC-Norm sigkeit der 61914:2015. Systeme. Seit über 60<br />

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und an Ort und Stelle bleiben, gemäß der IEC-Norm 61914:2015.<br />

und an Ort und Stelle bleiben, gemäß der<br />

für Netzwerke und die Stromversorgung.<br />

Kabelschellen Moderne fixieren Industrieunterneh-<br />

Kabelbündel tomatisierung und und sorgen die damit verbunzentren,<br />

Industrie und Gebäudeau-<br />

befestigt<br />

einem dafür, Kabel dass Kabel dass bei weiterhin einem bei Kurzschluss sicher weiterhin dafür, sicher befestigt<br />

schutz. Die neuen schutz. sorgen und fixieren neuen Die<br />

Ausfall-<br />

und Sicherheit mehr noch für Panduit von Kabelschellen Ausfall-<br />

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<strong>elektro</strong> <strong>AUTOMATION</strong> » 04 (September) | 2022 25


TRENDS » Data Science/Integrated Manufacturing<br />

Drehzahl und Temperatur<br />

eines Motors zur<br />

Kompressor-Kühlung<br />

in der Runtime.<br />

können aus einer Datenbank geladen oder mittels OPC<br />

UA aus einer Steuerung importiert werden. Die Datenbank<br />

kann beispielsweise auch auf einem Edge-Device<br />

an einer Maschine laufen. Mittels OPC OPC Data Access<br />

lassen sich Daten in Echtzeit aus dem Prozess laden.<br />

Auch OPC Historical Data Access lässt sich nutzen,<br />

um archivierte Prozessdaten auszutauschen. Die Runtime<br />

in der Cloud bietet verschiedene Vorteile. So sind<br />

z.B. skalierbare Szenarien möglich, um eine größere<br />

Zahl von Maschinen zu überwachen. Dann kommen<br />

andere Technologien zum Einsatz, die entsprechend<br />

optimiert sind und flexibel skaliert werden können.<br />

Die Runtime stellt die Roh- bzw. Sensordaten im<br />

Zeitverlauf auf einem Dashboard dar, ähnlich wie im<br />

ModelBuilder. Das Modell erkennt in Echtzeit, ob es<br />

sich um normale Betriebs- oder nicht normale Situationen<br />

handelt. Auch hier lassen sich die Information<br />

so nacharbeiten, dass ein Maschineneinrichter beispielsweise<br />

diese Information optimal interpretieren<br />

kann. Dafür lassen sich Tools wie Procon Web nutzen,<br />

das ist ein weiterer Software-Baustein von Weidmüller.<br />

Anwender können eine Applikation definieren<br />

und anhand dieser Modellergebnisse beispielsweise<br />

ein HMI, ein Dashboard oder eine Ampel einrichten,<br />

die Auskunft über die aktuellen Werte geben.<br />

Für Szenarien, die eine kurze Reaktionszeit erfordern,<br />

ist es möglich, mittels OPC UA Informationen direkt<br />

aus einer Steuerung zu laden. Doch nicht immer sind<br />

kurze Reaktionszeiten erforderlich. Oft benötigt der<br />

Anwender Informationen, die zwar zeitnah erzeugt<br />

werden, aber vor allem kontinuierlich verfügbar sind.<br />

Aber es gibt auch langsame Prozesse, wie der Verschleiß<br />

an Motoren. Die Ausfälle ergeben sich nicht<br />

sofort, sondern folgen erst nach einiger Zeit. Das gilt<br />

generell für den Verschleiß mechanischer Komponenten.<br />

Hier möchte der Anwender die Information<br />

bekommen, wann er die Maschine<br />

warten sollte, um eine<br />

Störung zu vermeiden. Bei<br />

der Nutzung des Machine<br />

Learnings stehen vor allem<br />

Qualitätsaspekte im Vordergrund.<br />

Die Anwender möchten<br />

sicherstellen, dass die<br />

Maschinen laufen und kontinuierlich<br />

Qualität produzieren.<br />

Maschinenbauer werden zukünftig<br />

mehr Services anbieten.<br />

Bei der Einführung neuer<br />

Geschäftsmodelle wird die<br />

Zusammenarbeit mit den<br />

Endanwendern enger. Probleme,<br />

die bisher der Anwender<br />

lösen musste, werden nun zu Aufgaben der Maschinenbauer.<br />

Machine Learning wird zu einer Basis<br />

dafür, dass solche Geschäftsmodelle für Maschinenbauer<br />

attraktiv werden, mittels Machine Learning<br />

sind sie in der Lage, Aufgaben der Qualitätssicherung<br />

zu automatisieren.<br />

Predictive Maintenance<br />

Neben diesen Anomalieerkennungs-Modellen gibt es<br />

weitere Modelle bzw. Modelltypen, z.B. Klassifikationsmodelle.<br />

Das sind komplexere Modelle, die nicht<br />

nur die Information liefern, dass eine Abweichung<br />

vom normalen Verhalten vorliegt, sondern sie ordnen<br />

einem Zustand eine Fehlerklasse zu, beispielsweise<br />

einen Lagerschaden. Prädiktionsmodelle liefern die<br />

Information, dass eine Situation in einem bestimmten<br />

Zeithorizont auftreten wird, sodass sich Wartungsaufgaben<br />

planen lassen. Häufen sich Anomalien,<br />

lässt sich auch daraus die Planung der Wartung<br />

ableiten. Modelle für das Predictive Maintenance setzen<br />

eine hohe Daten-Qualität voraus. Benötigt werden<br />

nicht nur die Information, wie ein Fehler konkret<br />

aussieht, sondern erforderlich sind auch Informationen<br />

über die zeitliche Entwicklung des Fehlers. Für<br />

die Erzeugung solcher Modelle ist es unerlässlich, Daten<br />

über einen langen Zeitraum zu erfassen.<br />

www.weidmueller.com<br />

Bild: Weidmüller<br />

INFO<br />

Weitere Details zu<br />

den Software-Tools:<br />

hier.pro/o5vw6<br />

26 <strong>elektro</strong> <strong>AUTOMATION</strong> » 04 (September) | 2022


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<strong>elektro</strong> <strong>AUTOMATION</strong> » 04 (September) | 2022 27


PRAXIS » Datenkommunikation<br />

Das Fraunhofer IPMS entwickelt einen fehlertoleranten<br />

eingebetteten RISC-V-Prozessorkern. Dank der<br />

Unterstützung durch eine Toolchain-Software vereinfachen<br />

sich dessen Zertifizierungsprozesse.<br />

Bild: Fraunhofer IPMS<br />

Der RISC-V-Core des Fraunhofer IPMS ist KI-fähig<br />

Für effizientes Edge-Computing<br />

Mit dem EMSA5 bietet das Fraunhofer-Institut IPMS einen Prozessorkern auf Basis der RISC-<br />

V-Architektur. Im aktuellen Release hat das Institut eine Portierung von Tensorflow Lite auf<br />

den EMSA5 RISC-V durchgeführt, einem Open-Source-Deep-Learning-Framework. Somit ist der<br />

Prozessorkern nun einsatzfähig für Edge-KI-Anwendungen, beispielsweise für Sensordatenauswertung,<br />

Gestensteuerung oder Vibrationsanalyse.<br />

Edge-KI/AI bedeutet, dass die Algorithmen entweder<br />

direkt auf dem Gerät oder auf einem gerätenahen<br />

Server ausgeführt werden, erläutert Dr. Andreas<br />

Weder, Gruppenleiter Modulintegration am Fraunhofer<br />

IPMS. Dazu werden die Daten genutzt, die direkt<br />

vom Gerät erfasst werden – und zwar ohne dass<br />

eine Verbindung zur Cloud hergestellt werden muss.<br />

Nur die Ergebnisse der Verarbeitung werden dann in<br />

die Cloud gespeist. Damit können die Geräte innerhalb<br />

von Millisekunden mittels KI autark Entscheidungen<br />

treffen.<br />

Für Applikationen mit<br />

niedrigen Latenzzeiten<br />

Um die Daten verarbeiten zu können, werden sogenannte<br />

Maschine-Learning-Modelle verwendet. Ein<br />

solches Modell wird auf der Basis von Datensätzen<br />

trainiert, um Muster zu erkennen – zunächst am<br />

Trainingsdatensatz und später mit echten Daten, beispielsweise<br />

von Sensoren. So kann es neue Fakten<br />

aus bereits bestehenden Daten ableiten und für einen<br />

bestimmten Kontext anwenden, um daraus Vorhersagen<br />

abzuleiten.<br />

28 <strong>elektro</strong> <strong>AUTOMATION</strong> » 04 (September) | 2022


Anwendungen mit Anforderungen an niedrige Latenzzeiten<br />

können von dieser Art der Verarbeitung<br />

profitieren, da keine Verzögerungen durch die Übermittlung<br />

in die Cloud entstehen. Zudem ist das System<br />

auch bei instabilen Internetverbindungen arbeitsfähig<br />

und nicht auf die Verarbeitung der Daten<br />

in der Cloud angewiesen. Ein großer Vorteil für mobile<br />

oder autarke Anwendungen und für Orte mit instabiler<br />

Datenverbindung.<br />

Skalierbarkeit und Datensicherheit<br />

Da die Anzahl an IoT-Geräten weltweit enorm steigt<br />

und immer mehr Daten in die Cloud gesendet werden,<br />

spielt auch die Skalierbarkeit des Systems eine<br />

große Rolle. Des Weiteren ist natürlich die Datensicherheit<br />

heutzutage von hohem Interesse. Je mehr<br />

Daten drahtlos in die Cloud gesendet werden müssen,<br />

umso mehr Angriffspunkte liefert ein IoT-System.<br />

Die Nutzung eines Edge-Systems erschwert den<br />

Angriff von außen, da die Verarbeitung der Daten lokal<br />

in einem geschlossenen Netzwerk erfolgt. Mit der<br />

Portierung von Tensorflow Lite auf den EMSA5-RISC-<br />

V-Prozessor können Anwender können nun einfach<br />

Edge-KI-Anwendungen wie Sensordatenanalyse,<br />

Gestenerkennung oder Vibrationsanalyse umsetzen.<br />

Prozessorkern mit vielen Möglichkeiten<br />

Der EMSA5-Prozessor-Core des Fraunhofer IPMS<br />

kann für beliebige FPGA-Plattformen zur Verfügung<br />

gestellt werden. Die Integration in kundenspezifische<br />

ASICs für beliebige Foundry Technologien ist ebenso<br />

möglich. Entwickler, die den Prozessorkern verwenden,<br />

können Open-Source-RISC-V-Entwicklungsumgebungen,<br />

Testwerkzeuge und Bibliotheken, einschließlich<br />

der GNU-Toolchain und der umfassenden<br />

Eclipse-IDE mit OpenOCD-Debug-Unterstützung nutzen.<br />

Das Fraunhofer IPMS arbeitet auch mit Drittanbietern<br />

zusammen, um die Softwareentwicklung im<br />

Kontext der Funktionalen Sicherheit zu ermöglichen.<br />

RISC-V als alternative Architektur<br />

RISC-V wird zunehmend zur Alternative bei Betriebssystemen.<br />

Ist bisher vor allem die x86-Architektur<br />

vorherrschend, so hat in den zurückliegenden Jahren<br />

mit der Vielzahl an mobilen Endgeräten die Bedeutung<br />

der Advanced RISC Machine (ARM) zugenommen.<br />

ARM zeichnet sich durch eine simple RISC-Architektur<br />

aus, durch ausreichend Rechenleistung und ein<br />

überschaubares Lizensierungsschema. RISC ist keine<br />

Erfindung der Neuzeit, schon in der Vergangenheit<br />

wurde die Softwaretechnologie in Forschung und<br />

Lehre genutzt. Mit RISC V entstand ein neuer CPU-<br />

Befehlssatz (Instruction Set Architecture, ISA), der<br />

für den Einsatz in der Praxis geeignet<br />

sein sollte. Besonderheit IM ÜBERBLICK<br />

ist dabei das Lizenzmodell, Mit dem EMSA5 bietet das<br />

das die kostenfreie Nutzung Fraunhofer-Institut für<br />

der Architektur ermöglicht. Photonische Mikrosysteme<br />

RISC-V ist eine offene Befehlssatzarchitektur<br />

für Mi-<br />

auf Basis der RISC-V-Archi-<br />

IPMS einen Prozessorkern<br />

krocontroller und Embedded- tektur für KI-Anwendungen<br />

an.<br />

Prozessoren sowie Grafikchips.<br />

Die RISC-V-Foundation arbeitet an<br />

den Spezifikationen und an einem umfassenden<br />

Ökosystem, an dem sich unterschiedliche<br />

Firmen und Organisationen beteiligen. Da ein<br />

RISC-V-Prozessorkern noch kein fertiger Chip ist,<br />

müssen Controller für Grafik, Schnittstellen und Bussysteme<br />

ergänzt werden.<br />

RISC-V legt keineswegs fest, wie ein CPU-Kern aufgebaut<br />

sein muss, sondern verlangt nur, dass er gemäß<br />

der RISC-V-Spezifikation rechnet. Die Instruction<br />

Set Architecture (ISA) existiert in verschiedenen<br />

Varianten. Die Buchstaben RV32I beschreiben die<br />

Minimalanforderungen, die ein Prozessorkern erfüllen<br />

muss. Dazu gehören Ganzzahl-Operationen, Multiplikation<br />

und Division ganzer Zahlen sowie Gleitkommabefehle<br />

für einfache (FP32) doppelte Genauigkeit<br />

(FP64). Hinzu kommen Vektorbefehle. Als<br />

Open-Source unterliegt RISC-V keinen Exportbeschränkungen.<br />

Hinzu kommt die Flexibilität: RISC-<br />

V-Designs lassen sich ändern und für spezifische Applikationen<br />

maßschneidern.<br />

Überschaubarer Befehlssatz<br />

Der Basis-Befehlssatz von RISC-V umfasst weniger<br />

als 50 Befehle. Mit entsprechenden Erweiterungen<br />

beträgt die Gesamtzahl der RISC-V-Befehle um<br />

200. Alle RISC-V-Befehle sind auf einer sogenannten<br />

RISC-V-Green-Card, die alle Basis- und Erweiterungsbefehle<br />

auf einer Schreibmaschinenseite<br />

zusammenfasst. Da alle Befehle festgeschrieben<br />

sind, können Software-Entwickler den einmal für<br />

einen RISC-V-Prozessorkern geschriebenen Code,<br />

stets auch für jeden RISC-V-Prozessorkern verwenden,<br />

der die gleichen Basisbefehle und optionalen<br />

Erweiterungen unterstützt. Ergänzungen<br />

des Standard-Befehlssatzes erfolgen über Erweiterungen,<br />

nicht aber über neue<br />

Architektur-Versionen. Die wenigen<br />

Befehle des Basis-Befehlssatzes<br />

ermöglichen es,<br />

einfache Prozessorarchitekturen<br />

zu entwickeln, mit denen<br />

sich sehr effiziente Prozessoren<br />

realisieren lassen. (ge)<br />

www.ipms.fraunhofer.de<br />

INFO<br />

Weitere Informationen<br />

zu RISC-V:<br />

hier.pro/cZ5rF<br />

<strong>elektro</strong> <strong>AUTOMATION</strong> » 04 (September) | 2022 29


PRAXIS » Security<br />

Verschlüsselungstool für JavaScript von Wibu wehrt Angreifer ab<br />

Das Know-how ist gesichert<br />

Bereits 1995 wurde JavaScript als prototypbasierte Skriptsprache für dynamisches HTML in<br />

Webbrowsern entwickelt. Heute werden auch Desktop- und Serveranwendungen in<br />

JavaScript programmiert. Node.js und Electron sind Entwicklungsplattformen hierfür,<br />

auf denen bekannte Softwarepakete wie Visual Studio Code oder Slack basieren. Mit JavaScript als Skript-<br />

IM ÜBERBLICK<br />

sprache für dynamisches<br />

Matthias Honka, Produktmanager bei Wibu-Systems AG in Karlsruhe<br />

HTML werden Desktop- und<br />

Serveranwendungen programmiert.<br />

Wibu schützt<br />

den Programm-Code.<br />

Bild: Wibu Systems<br />

Softwarehersteller<br />

können ihre JavaScript-<br />

Anwendungen schützen<br />

und lizenzieren.<br />

Betreibt ein Softwarehersteller eine Serveranwendung<br />

im eigenen Haus, ist die Notwendigkeit<br />

von Schutz und Lizenzierung dieser Anwendung<br />

eher gering, da der Hersteller die volle Kontrolle über<br />

Quellcode und Nutzung hat. Aber Internetverbindungen<br />

sind nicht immer stabil und fallen manchmal sogar<br />

für viele Stunden aus.<br />

Dagegen ist es für viele Anwender wichtig oder notwendig,<br />

dass sie geschäftskritische Anwendungen in<br />

einer privaten Cloud, auf Edge-Devices oder komplett<br />

On-Premises betreiben können. Mit einer in Java-<br />

Script geschriebenen Anwendung wäre es für den<br />

Hersteller möglich, verschiedene Plattformen zu bedienen,<br />

ohne die Anwendung neu schreiben zu müssen.<br />

Allerdings würde der Hersteller damit den Quellcode<br />

seiner Anwendung weitergeben – und damit<br />

wertvolles Know-how – und er hätte praktisch keine<br />

Kontrolle mehr darüber, wer seine Anwendung nutzt,<br />

wie oft, wie lange und in welcher Weise, denn Lizenzabfragen<br />

ließen sich leicht aus dem lesbaren<br />

JavaScript-Quellcode entfernen. Wie also kann ein<br />

Hersteller sein Know-how schützen und für die lizenzgerechte<br />

Nutzung seiner Anwendung sorgen?<br />

Schutz und Lizenzierung<br />

Da die meisten schützenswerten JavaScript-Serverund<br />

-Desktopanwendungen auf Node.js basieren, hat<br />

das Karlsruher Unternehmen Wibu-Systems seine<br />

CodeMeter-Technologie speziell für Node.js-basierte<br />

Anwendungen erweitert und mit AxProtector Java-<br />

Script ein Verschlüsselungstool geschaffen, das vollständige<br />

Anwendungen oder Teile davon automatisch<br />

verschlüsselt.<br />

CodeMeter Protection Suite<br />

Für verschiedene Zielsysteme und Programmiersprachen<br />

stehen passende Verschlüsselungstools<br />

zur Verfügung, die zusammen die CodeMeter Protection<br />

Suite bilden. Dazu zählen AxProtectoren für<br />

Windows, Linux, macOS, Android, .NET, Java, Python<br />

und – seit letztem Jahr – JavaScript. Die jeweils<br />

benötigten Varianten können einzeln gekauft<br />

werden. Alle Varianten sorgen für einen starken<br />

Schutz durch die Verschlüsselung des ausführbaren<br />

Codes, verbunden mit einer optionalen einfachen<br />

Integration einer Lizenzabfrage in die eigentliche<br />

Anwendung. Der Programmcode wird erst ent-<br />

30 <strong>elektro</strong> <strong>AUTOMATION</strong> » 04 (September) | 2022


Bild: Wibu Systems<br />

Unverschlüsselter Original-Quellcode.<br />

Bild: Wibu Systems<br />

AxProtector JavaScript hat den Quellcode vom Bild links verschlüsselt.<br />

schlüsselt, wenn er ausgeführt wird. Nicht benötigter<br />

Programmcode bleibt verschlüsselt und kann<br />

somit nicht aus dem Speicher extrahiert werden.<br />

Die zur Entschlüsselung benötigten Schlüssel werden<br />

sicher in einem CmContainer gespeichert, das<br />

heißt, wahlweise in der Schutzhardware CmDongle,<br />

in der Aktivierungsdatei CmActLicense oder in einem<br />

CmCloudContainer in der Cloud. Beim Kauf erhält<br />

der Anwender die verschlüsselte Software sowie<br />

die in einem CmContainer hinterlegten Nutzungsrechte.<br />

Seit der CodeMeter-Version 10.80<br />

können Hersteller AxProtector JavaScript zur Verschlüsselung<br />

und Lizenzierung nutzen.<br />

Funktionsweise<br />

Wie bei Python erfolgt auch bei JavaScript die<br />

Verschlüsselung auf Funktionsebene im Quellcode<br />

– ganz ohne Anpassung des Quellcodes. AxProtector<br />

JavaScript wird in das Build-System integriert<br />

und sorgt dort dafür, dass der Originalcode<br />

verschlüsselt und für die Auslieferung wieder in<br />

Form von JavaScript-Dateien abgelegt wird. Die<br />

beigefügten Bilder zeigen die Unterschiede. Welche<br />

Funktionen und Klassen verschlüsselt werden<br />

sollen, legt der Softwarehersteller in einer Konfigurationsdatei<br />

fest.<br />

Der AxProtector JavaScript ist zurzeit in drei Varianten<br />

erhältlich, die einzeln oder in Kombination<br />

erworben werden können: Basisfunktion, individuelle<br />

Lizenzierung (modular Licensing) und IP Protection<br />

Modus. Die Basisfunktion bietet die Verschlüsselung<br />

der gesamten Anwendung sowie eine<br />

automatisch integrierte Lizenzprüfung. Die individuelle<br />

Lizenzierung erlaubt die Freischaltung einzelner<br />

Features einer modular aufgebauten Anwendung.<br />

Der IP Protection Modus dient dem<br />

Schutz vor Reverse Engineering bei Anwendungen,<br />

die nicht an eine Lizenz gebunden sind, und ermöglicht<br />

damit zum Beispiel Demo-Anwendungen<br />

oder Freemium-Modelle.<br />

Sicherheit<br />

Die Funktionen des AxProtector JavaScript liegen verschlüsselt<br />

und signiert in den oben erwähnten Java-<br />

Script-Dateien, die vom Build-System erzeugt werden.<br />

Dabei wird die bereits beim Universal Firm Code<br />

bewährte Zertifikatsinfrastruktur eingesetzt. Zur<br />

Laufzeit werden diese Funktionen von der mitgelieferten<br />

CodeMeter Protection Suite Runtime (CSPRT)<br />

validiert, im Speicher entschlüsselt, dort auch ausgeführt<br />

und dann wieder aus dem Speicher entfernt.<br />

Die CodeMeter Protection Suite Runtime ist selbst<br />

über AxProtector geschützt, um zu verhindern, dass<br />

ein Angreifer sie manipuliert. Die verschlüsselte<br />

JavaScript-Anwendung kann auf verschiedene Betriebssysteme<br />

portiert werden und bietet Softwareherstellern<br />

somit eine hohe Flexibilität. Ohne weitere<br />

Anpassung kann die verschlüsselte Anwendung auf<br />

Windows, Linux oder macOS ausgeführt werden.<br />

Momentan steht die CodeMeter Protection Suite<br />

Runtime auf den x86-Plattformen von Windows,<br />

macOS und Linux zur Verfügung; weitere Plattformen<br />

werden folgen.<br />

Features<br />

AxProtector JavaScript bietet die bekannten Sicherheitsfeatures<br />

der CodeMeter-Technologie, egal ob<br />

mit oder ohne Lizenzbindung. Jeder Kunde erhält<br />

beim Erstkauf seinen Universal Firm Code, eine einzigartige<br />

Nummer für sein Unternehmen, das in die<br />

Verschlüsselung einfließt. Zu den Sicherheitsfeatures<br />

gehören Codeverschlüsselung, Laufzeitprüfung, Anti-<br />

Debugging, Integritätsschutz und<br />

Schutz auf Funktions- und Klassenebene.<br />

Aktuell werden folgende<br />

Zielbetriebssysteme und Zielplattformen<br />

unterstützt: Windows<br />

x86, Windows x86_64, Linux<br />

x86, Linux x86_64 und<br />

macOS x86_64.<br />

www.wibu.com<br />

INFO<br />

Details zum Schutz von<br />

Python-Anwendungen:<br />

hier.pro/11yrD<br />

<strong>elektro</strong> <strong>AUTOMATION</strong> » 04 (September) | 2022 31


Die Unabhängigkeit von der Hardware<br />

gibt Anwendern eine hohe<br />

Flexibilität bei der Auswahl der<br />

Automatisierungskomponenten.<br />

Bild: Schneider Electric<br />

IEC 61499 als offener Standard für die Automatisierung<br />

Events steuern den Prozess<br />

Im Alltag sind Industrie-4.0-Lösungen ganz selbstverständlich, und Anwendungen aus den App-Stores<br />

funktionieren ganz problemlos auf allen Endgeräten. Das klappt allerdings nur, weil eine gemeinsame<br />

Basis vorhanden ist. In der industriellen Automatisierung ist eine solch universelle Nutzung bisher<br />

nicht verfügbar. Das soll sich nach dem Willen der Non-Profit-Organisation Universalautomation.org in<br />

Zusammenarbeit mit Schneider Electric ändern. Der Verband will mit der Norm IEC 61499 neue Möglichkeiten<br />

für das Engineering effizienterer und flexiblerer Anlagen schaffen.<br />

32 <strong>elektro</strong> <strong>AUTOMATION</strong> » 04 (September) | 2022<br />

Die Vorteile von Industrie 4.0 sind inzwischen<br />

hinlänglich bekannt. Doch damit das digitale<br />

Zeitalter in der Industrie wirklich durchstarten kann,<br />

werden offene Standards benötigt. Viele Feldbusorganisationen<br />

und Branchenverbände wie die Namur<br />

sind damit beschäftigt, mehr Transparenz in die Industrieanlagen<br />

zu bringen und die zahlreichen Zusatzinformationen<br />

von Geräten verfügbar zu machen.<br />

Die Automatisierung selbst aber bleibt proprietär.<br />

Ein Umstand, der sich jetzt auf Basis der IEC<br />

61499 ändern soll. Sie schafft eine Grundlage für<br />

die Portabilität von Industrieautomatisierungs-Anwendungen,<br />

die weitreichende<br />

Vorteile mit sich bringt. Dazu gehören<br />

die einfache Konvergenz von IT- und<br />

OT-Systemen und eine Wiederverwendbarkeit<br />

von Softwarebausteinen,<br />

die jetzt unabhängig von der Hardwareplattform<br />

ausgeführt werden<br />

können.<br />

Verteilte SPSen nach IEC 61499<br />

Die IEC 61499 ist eine Erweiterung der bisher üblichen<br />

Industrienorm IEC 61131 und stammt bereits<br />

aus dem Jahre 2005. Während die Funktionsbausteine,<br />

wie sie in der IEC 61131 definiert sind, zyklisch<br />

abgearbeitet werden, verwendet die IEC 61499 ein<br />

abweichendes Konzept. Die objektorientierten Funktionsblöcke<br />

haben nicht nur Daten-Ein- und -Ausgänge<br />

sondern auch Ein- und Ausgänge für Ereignissignale,<br />

die sogenannten Events. Die Funktionsblöcke<br />

können ereignisgesteuert ausgeführt<br />

werden. Das hat den Vorteil, dass<br />

der häufige Leerlauf der zyklischen<br />

Programmbearbeitung<br />

IM ÜBERBLICK<br />

Die IEC 61499 schafft die<br />

Grundlage für die hardwareunabhängige<br />

Portabilität<br />

von Automatisierungsanwendungen,<br />

die viele Vorteile<br />

mit sich bringt.<br />

entfällt. Dies reduziert die<br />

Kommunikation zwischen<br />

verbundenen Steuerungen.<br />

Damit eignet sich das Konzept<br />

der IEC 61499 ideal für<br />

verteilte Steuerungen.


Steuerungstechnik/IPC/SPS « PRAXIS<br />

Endanwender wünschen offenen Standard<br />

Noch heute ist es so, dass Softwarebausteine für bestimmte<br />

Funktionen für jedes Automatisierungssystem<br />

geschrieben werden müssen. Dafür werden<br />

enorme Ressourcen bei der Softwareentwicklung benötigt.<br />

„Mit proprietären Systemen wird auf Dauer<br />

keine durchgängige Digitalisierung möglich sein“,<br />

sagt Gregory Boucaud, Chief Marketing Officer der<br />

Non-Profit-Organisation Universalautomation.org<br />

(UAO). „Daher ist es logisch, dass gerade die Anwender<br />

auf eine Überwindung proprietärerer Automatisierungssysteme<br />

pochen. Organisationen wie Namur<br />

oder das Open Process Automation Forum (OPAF) in<br />

der Prozesstechnik beispielsweise setzen sich schon<br />

heute für mehr Herstellerunabhängigkeit ein, etwa<br />

hinsichtlich der Datenkommunikation. Mit der von<br />

uns verwalteten Technologie möchten wir an diese<br />

Entwicklung anknüpfen und die Nutzung eines offenen<br />

Automatisierungskonzepts ermöglichen.“ Der<br />

Schlüssel zu dieser neuen Welt ist die Norm IEC<br />

61499. Die technologische Entwicklung ist mittlerweile<br />

so weit fortgeschritten, dass die Norm ihr volles<br />

Potenzial ausschöpfen kann. „Das heißt, die IEC<br />

61499 kann jetzt als wesentlicher Baustein für die<br />

Entwicklung einer wirklich offenen industriellen Automatisierungsumgebung<br />

dienen, in der Softwareanwendungen<br />

über Hardwareplattformen verschiedener<br />

Hersteller hinweg portabel sind“, sagt Boucaud.<br />

Runtime ist verfügbar<br />

„Universalautomation.org hat es sich zur Aufgabe gemacht,<br />

eine Runtime auf Basis der IEC 61499 zur Verfügung<br />

zu stellen und diese zu pflegen“, sagt Boucaud.<br />

„Mit der herstellerunabhängigen Runtime gelingt quasi<br />

der Wechsel von der proprietären in die offene Welt.“<br />

Portabilität und Interoperabilität werden dadurch<br />

möglich und OT und IT wachsen zusammen. Damit<br />

können Digitaltechniken wie Simulation, Big Data, Predictive<br />

Maintenance und vieles mehr ihr volles Potenzial<br />

entfalten. Musste bisher bei den Anwendern immer<br />

Know-how über die Software der jeweiligen Hersteller<br />

vorhanden sein, ist das in Zukunft nicht mehr<br />

notwendig, denn bei uns gibt es nur noch ein System.<br />

Beispiel in der Prozesstechnik<br />

Als Demonstrator dient ein ein Separator-Modul der<br />

Firma GEA, das Schneider Electric mit dem Ecostruxure<br />

Automation Expert auf Basis der Runtime von<br />

UAO automatisiert hat. Bei Schneider ist man der<br />

Meinung, dass in der softwarezentrierten, hardwareunabhängigen<br />

Automatisierung die Zukunft liegt. Die<br />

Möglichkeiten, die diese Technologie bietet, sind<br />

vielfältig. Unter dieser Prämisse wurde auch das Au-<br />

tomatisierungssystem Ecostruxure Automation Expert<br />

(EAE) von Schneider Electric entwickelt. Es unterstützt<br />

den Anwender bei der Neugestaltung des<br />

Engineerings durch einen softwarezentrierten Ansatz<br />

und ermöglicht ein effizientes Wrapping und eine<br />

Wiederverwendung von Automatisierungsobjekten.<br />

Die Software bietet rasche Anpassungen bei Prozessveränderungen<br />

per Drag & Drop und ist ideal geeignet<br />

für verteilte Systeme. Auf der Hardware eines<br />

Durchflussmessgerätes im Bypass könnte beispielsweise<br />

die Steuerung der umgebenden Ventile laufen.<br />

Dazu müssen lediglich die Funktionsblöcke in EAE<br />

auf die Hardware verschoben werden, die Verbindung<br />

wird automatisch generiert.<br />

Bild: Schneider Electric<br />

Plug-&-Produce rückt näher<br />

Der Übergang zu Automatisierungssystemen auf der<br />

Grundlage der IEC 61499 ist mehr als ein einfacher<br />

Technologiewechsel. Er hat das Potenzial, die Art und<br />

Weise, wie Prozesse und Maschinen gestaltet werden,<br />

grundlegend zu verändern. Mit der Einführung<br />

offener Automatisierungssystemplattformen wie<br />

Ecostruxure Automation Expert und der Umsetzung<br />

erster Feldtests ist der Startschuss in eine neue Automatisierungswelt<br />

gefallen. Bis<br />

zum flächendeckenden Einsatz ist<br />

es noch weit. Viele Hürden sind<br />

noch zu nehmen, beispielsweise<br />

das Thema Safety. Der Weg ist jedoch<br />

aufgezeigt, wie die Automatisierung<br />

in der Prozesstechnik zukünftig<br />

funktionieren kann. (ge)<br />

www.universalautomation.org<br />

Der Übergang zu Automatisierungssystemen<br />

auf der Grundlage<br />

der IEC 61499 ist mehr<br />

als ein einfacher Technologiewechsel.<br />

INFO<br />

Weitere Details zur Runtime:<br />

hier.pro/hkSjK<br />

<strong>elektro</strong> <strong>AUTOMATION</strong> » 04 (September) | 2022 33


PRAXIS » Steuerungstechnik/IPC/SPS<br />

High-End-Lebensmittelproduktion erfordert hohe Rechenleistung<br />

Saucen µs-genau portionieren<br />

und wiederholgenau platzieren<br />

Um die Düsen in seinen Lebensmitteldruckern MDL blitzschnell öffnen und schließen zu können,<br />

nutzt Foodjet die PC-basierte Steuerungstechnik von Beckhoff. Die Kunden des Maschinenbauers<br />

können damit Saucen exakt portionieren und positionieren – auch auf unregelmäßig angeordnetem<br />

Pizza-Teig. Die Anwendung erfordert eine hohe, flexibel nutzbare Rechenleistung.<br />

Jurjen Verhoeff, Managing Director Operations, Beckhoff Niederlande<br />

Das MDL-System von<br />

Foodjet berechnet in<br />

150 µs das Druckmuster<br />

für bis zu 48 Düsen,<br />

um beispielsweise<br />

Tomatensauce auf<br />

kontinuierlich bewegten<br />

Teigrohlingen präzise<br />

zu applizieren.<br />

Wie appliziert man bei einem kontinierlichen<br />

Produktstrom Tomatensauce<br />

auf einem Pizzarohling oder<br />

Knoblauchpaste auf einem Pitabrot?<br />

Und wie lassen sich Kekse blitzschnell<br />

mit einer Weihnachts- oder Osterdekoration<br />

versehen? Für solche Herausforderungen<br />

hat das niederländische<br />

Unternehmen Foodjet aus Nijmegen verschiedene<br />

Systeme zur Dosierung von Lebensmitteln<br />

entwickelt, wie zum Beispiel den Moveable<br />

Depositor Large (MDL).<br />

„Der Vorteil bei unserer Dosiereinheit MDL ist, dass<br />

sich das Muster flexibel an die Produktgeometrien<br />

anpassen lässt“, sagt Dirk Schindler, Marketing- und<br />

Vertriebsleiter bei Foodjet. Denn Pizzen sind längst<br />

nicht mehr nur rund, immer mehr Anbieter backen<br />

sogenannte handgestreckte Pizzen. Außerdem gibt<br />

es viele Lebensmittel, die generell<br />

nicht rund sind. Trotzdem<br />

soll der Rand dieser Produkte<br />

immer frei von Sauce bleiben.<br />

„Das bedeutet, dass wir<br />

jeden Teigrohling auf dem<br />

Fließband präzise scannen<br />

müssen, damit unser Druckkopf<br />

genau weiß, wo er die Sauce platzieren<br />

muss“, zeigt Schindler eine<br />

erste Herausforderung auf. Denn der Durchsatz<br />

der Anlage darf natürlich nicht beeinträchtigt<br />

werden.<br />

IM ÜBERBLICK<br />

Die Lebensmittel industrie<br />

fordert exaktes Portionieren<br />

und Platzieren – moderne<br />

PC-basierte Steuerungs -<br />

technik spielt hier ihre<br />

Stärken aus.<br />

Bild: 38C<br />

Unbeliebte Handarbeit am<br />

Fließband lässt sich eliminieren<br />

„Mit dem MDL therapieren wir auch einen Schmerz -<br />

trigger unserer Kunden“, betont Dirk Schindler. Denn<br />

trotz aller Automatisierung stehen sehr oft nach wie<br />

vor Mitarbeiter am Fließband und verteilen die Soße<br />

mit einem Löffel auf den Teigrohlingen: „Das ist<br />

stressig, unpräzise und es gibt Gewichtsschwankungen.“<br />

Foodjet kann diesen Kostenblock für interessierte<br />

Käufer bei Bedarf leicht quantifizieren.<br />

Bei der Applizierung von Dekorationen sind die ROI-<br />

Kalkulationen komplizierter: Wie viel trägt eine Dekoration<br />

zu den Verkaufszahlen bei? Lassen sich damit<br />

Marktanteile gewinnen? „Wahrscheinlich ja“, bekommt<br />

Schindler immer wieder zu hören.<br />

Foodjet spürt, dass der Markt das Thema aufgreift.<br />

Auch weil die ersten Hersteller von Nahrungsmitteln<br />

bereits umgestellt haben und keiner zurückbleiben<br />

möchte – und auch nicht darf. Daher wird es fast<br />

schon zur Pflicht, die eigenen Produkte flexibel verzieren<br />

zu können, beispielsweise um saisonale Elemente<br />

auf dem Nahrungsmittel zu applizieren: ein<br />

Stern zu Weihnachten, ein Hase an Ostern oder ein<br />

Herz am Valentinstag.<br />

34 <strong>elektro</strong> <strong>AUTOMATION</strong> » 04 (September) | 2022


Diese technische Herausforderung<br />

konnte Foodjet mit der PC-basierten<br />

Steuerungstechnik der Beckhoff<br />

Automation GmbH & Co. KG<br />

aus Verl meistern. Um etwa mit der<br />

hohen Geschwindigkeit einer Pizzaproduktionslinie<br />

Schritt halten zu können,<br />

müssen die Maschinen von Foodjet die Dosiermuster<br />

blitzschnell ermitteln. Bei einem typischen<br />

Abstand von 85 cm zwischen dem Kamerasystem<br />

und den Dosierköpfen bleibt für die Berechnung<br />

lediglich eine halbe Sekunde Zeit. „Die Pizza muss<br />

von der Kamera in einem Frame erfasst werden“,<br />

konkretisiert Steuerungstechniker Ed de Leur. „Nur<br />

wenn der Pizzarohling komplett gescannt ist, kann<br />

man ein Muster erzeugen, die einzelnen Punkte für<br />

den Druckkopf berechnen und alles mit dem Förderband<br />

synchronisieren.“<br />

48 Druckköpfe<br />

einzeln µs-genau ansteuern<br />

Die zweite Herausforderung liegt in der hohen Wiederholgenauigkeit.<br />

„Wir arbeiten mit einer Servopumpe,<br />

um genau im richtigen Moment die benötigte<br />

Menge an Sauce durch die Düsen drücken zu können“,<br />

sagt Ed de Leur. Dabei geht es um wenige Milliliter<br />

je Düse, deren präzise Ansteuerung die Form der<br />

Tröpfchen entscheidend beeinflusst – und damit<br />

auch, wie sauber die Sauce verteilt wird. „Mit der im<br />

MDL integrierten Steuerung von Beckhoff schaffen<br />

wir das mit einer Genauigkeit von 20 µs.“<br />

Zusätzlich ist die spezielle Anordnung der Druckköpfe<br />

zu beachten: Die bis zu 48 Druckköpfe sind in<br />

mehreren Reihen versetzt zueinander und zudem<br />

schräg zur Laufrichtung des Förderbands positioniert.<br />

Das kommt zwar der Auflösung zugute, weil es den<br />

effektiven Abstand zwischen den Düsen verringert.<br />

Allerdings müssen die vorderen Düsen viel früher mit<br />

der Arbeit beginnen als die hinteren Reihen. Die Konsequenz:<br />

„Wir müssen jede Düse einzeln ansteuern<br />

und trotzdem sicherstellen, dass jede die gleiche<br />

Menge an Sauce dosiert“, so Ed de Leur.<br />

Softwarefunktionalität ersetzt Mechanik<br />

„Wir sehen oft, dass sich Produzenten alle möglichen<br />

Tricks einfallen lassen, um die Rohlinge in ordentlichen<br />

Reihen auf dem Förderband anzuordnen“, fährt<br />

Bild: 38C<br />

Foodjet-Ingenieur Ed de Leur beim Aufbau eines MDL-Systems.<br />

Dirk Schindler fort. Beim Einsatz eines MDL fällt dieser<br />

Aufwand komplett weg, da Orientierung und<br />

Form des Teigs überhaupt keine Rolle spielen. Beim<br />

Erstellen der Rezeptur mit dem Foodjet Food Designer<br />

als Software muss lediglich der Abstand zwischen<br />

Sauce und Rand eines Rohlings parametriert<br />

werden. Danach weiß das System genug, um jedes<br />

Produkt exakt auszulegen. „Für die Kunden ist es ein<br />

großer Gewinn, dass sie der Maschine keine Muster<br />

mehr anlernen müssen“, betont Ed de Leur.<br />

Bei Bedarf können sogar Pizza und Baguettes willkürlich<br />

hintereinander auf dem Band laufen – sie<br />

werden dennoch korrekt belegt. Zudem erkennt der<br />

MDL beim Scannen bereits Rohlinge, die außerhalb<br />

der Spezifikation liegen, und kann diese unbelegt<br />

aussortieren. „Diese Kontrolle ist in unserem Prozess<br />

fest verankert“, so Dirk Schindler.<br />

Da die MDL-Anlagen die verschiedensten Muster am<br />

laufenden Band berechnen müssen, war für Ed de<br />

Leur klar: „Die Steuerungstechnik muss von Beckhoff<br />

kommen. Ich kenne alle Wettbewerber ziemlich gut,<br />

aber unsere Anwendung ist so speziell, dass man damit<br />

nicht zu vielen Steuerungsanbietern gehen kann.<br />

Die Rechenleistung, die Beckhoff zur Verfügung<br />

stellt, und die Tatsache, dass man direkt auf dem<br />

Windows-Kern programmieren kann, sind Features,<br />

die andere SPS-Hersteller nicht bieten – oft auch gar<br />

nicht leisten können.“ Nikolas Eimer, Business Deve -<br />

loper bei Beckhoff Niederlande ergänzt: „Nicht jeder<br />

Kunde nutzt die Rechenleistung unserer Embedded-<br />

PCs so exzessiv. Der Prozess von Foodjet ist eine der<br />

schnellsten Highend-Anwendungen.“<br />

Foodjet verwendet einen Embedded-PC CX2040 mit<br />

Intel-Core-i7-Quadcore-CPU. Die Hardware garantiert,<br />

dass die Berechnungen innerhalb von 150 µs<br />

»Im richtigen Moment müssen<br />

wir durch dutzende Düsen<br />

genau die richtige Menge<br />

Sauce drücken. Für diese anspruchsvolle<br />

Aufgabe kenne<br />

ich keine geeignetere Plattform<br />

als PC-based Control.«<br />

<strong>elektro</strong> <strong>AUTOMATION</strong> » 04 (September) | 2022 35


PRAXIS » Steuerungstechnik/IPC/SPS<br />

Vom Multiachs-Servosystem<br />

AX8000 angesteuerte<br />

Edelstahl-<br />

Servomotoren<br />

AM8800 pumpen die<br />

Sauce zuverlässig<br />

durch die Druckköpfe.<br />

abgeschlossen sind und ein Ergebnis über Ethercat<br />

zur Verfügung steht. Die wichtigste Aufgabe ist der<br />

eigentliche Druck. Das Befüllen der Puffer in den<br />

Druckköpfen dauert etwas länger. Und für die Fahraufträge,<br />

die die Servopumpen steuern, veranschlagt<br />

Ed de Leur 500 µs. Hinzu kommen die regulären<br />

Maschinenaufgaben wie das HMI, die Safety-Funk-<br />

tionen und die Druckmessungen, für die 50 ms Zykluszeit<br />

ausreichen. Ed de Leur ist sehr zufrieden mit<br />

der Wahlfreiheit, welche die Beckhoff-Plattform bietet:<br />

„Es gibt eine große Auswahl an I/Os, nicht nur<br />

die Standard-Klemmen für Ventile oder Pumpen,<br />

sondern auch sehr spezifische Ausführungen.“<br />

Beim HMI hat sich Foodjet entschieden, die Visualisierung<br />

in C# zu entwickeln und in einer Windows-<br />

Umgebung laufen zu lassen. Der Vorteil der PCbasierten<br />

Steuerungstechnik ist, dass auch diese Anwendung<br />

auf dem gleichen Rechner läuft – trotz der<br />

harten Echtzeitanforderungen, welche die Druckköpfe<br />

erfordern. Denn das HMI läuft einfach auf einem<br />

anderen CPU-Kern. „Die Freiheit, die man als Softwareentwickler<br />

hat, verschiedene Anwendungen auf<br />

der gleichen Hardware laufen zu lassen, ist eine weitere<br />

Stärke von PC-based Control“, so Ed de Leur. Der<br />

Automatisierungsspezialist lobt auch die Zusammen-<br />

Bild: 38C<br />

arbeit mit Beckhoff: „Ich bin ein typischer Software-<br />

Ingenieur, der einfach loslegt und versucht, die Dinge<br />

zu lösen.“ Die Vorlaufzeiten sind kurz und Probleme<br />

treten oft erst spät auf. Für Ed de Leur ist es daher<br />

wichtig, schnell Antworten und Unterstützung zu<br />

bekommen. „Auch in dieser Hinsicht funktioniert die<br />

Zusammenarbeit mit Beckhoff sehr gut.“<br />

Derzeit nutzt Foodjet noch einen separaten PC für<br />

das Bildverarbeitungssystem. Erklärtes Ziel ist allerdings,<br />

die Bildverarbeitung ebenfalls in die Beckhoff-<br />

Plattform zu integrieren. Der Grund: Das Timing zwischen<br />

den beiden Systemen kann ziemlich kompliziert<br />

sein. „An der Beckhoff-Technik liegt es nicht“,<br />

so Ed de Leur, „uns fehlte bisher nur die Zeit für die<br />

Umsetzung.“<br />

Vom vollflächigen Malen<br />

zum filigranen Zeichnen<br />

„Als nächster logischer Schritt soll die MDL-Technologie<br />

auch für die Dekoration von Lebensmitteln genutzt<br />

werden. Dann geht es um andere Geschwindigkeiten,<br />

andere Auflösungen und andere Mengen an<br />

Output“, skizziert Dirk Schindler die Herausforderung.<br />

Foodjet hat bereits Maschinen für diesen Markt<br />

entwickelt, die aber auf PC-based Control umgestellt<br />

werden müssen. Sein Ziel: nur noch eine einzige, generische<br />

Steuerungsplattform für alle Anwendungen<br />

und Branchen zu nutzen.<br />

Foodjet arbeitet außerdem intensiv daran, verschiedene<br />

Saucen über zwei hintereinander platzierte<br />

MDL-Systeme zu kombinieren. Der erste MDL druckt<br />

die Tomatensauce, die zweite Einheit dann Ricotta,<br />

Bechamelsauce oder Olivenöl. „Das funktioniert bereits<br />

gut“, so Dirk Schindler abschließend, „lässt sich<br />

aber weiter verbessern.“ Wird beispielsweise weniger<br />

Tomatensoße an den Stellen appliziert, auf denen<br />

später der Käse liegt, wird die Konsistenz der Pizza<br />

verbessert. Oder eine Hälfte bekommt normale<br />

Tomatensauce, die andere eine pikantere Variante.<br />

Solche Variationen sind denkbar und mithilfe der<br />

Software Foodjet Designer Studio sowie der PCbasierten<br />

Steuerungstechnik auch machbar. (co)<br />

www.beckhoff.com<br />

INFO<br />

Weitere Informationen zu Lösungen<br />

für die Prozessindustrie:<br />

hier.pro/ntTUr<br />

36 <strong>elektro</strong> <strong>AUTOMATION</strong> » 04 (September) | 2022


Sicherheitssysteme/Safety « PRAXIS<br />

Euchner bietet universelle Sicherheit mittels Flexfunktion<br />

Betätiger bestimmt die Funktion<br />

Eine maximale Flexibilität war der Leitgedanke bei der Entwicklung der Zuhaltung CTS von Euchner.<br />

Entstanden ist ein kompakter Sicherheitsschalter mit hoher Zuhaltekraft, der dank IO-Link sowie seines<br />

Designs für verschiedenste Einbaulagen und Anbauoptionen einen universellen Einsatz erlaubt.<br />

Die wesentliche Innovation des<br />

Geräts besteht aber in der<br />

neuen FlexFunction des CTS, die<br />

mit nur einem Gerät vielfältige<br />

Anwendungen ermöglicht, wo<br />

sonst mehrere Schaltervarianten<br />

benötigt werden. Das FlexFunction-<br />

Konzept eröffnet damit weitere Perspektiven<br />

in Planung und Betrieb.<br />

Hohe Zuhaltekraft und flexibler Einbau<br />

Aufgrund der Abmessungen von 135 x 31 x 31 mm<br />

verbunden mit einer maximalen Zuhaltekraft von<br />

3900 N ist der CTS für viele Einsatzgebiete geeignet.<br />

Ob Schwenk- oder Schiebetür oder für kleinste Türradien<br />

– durch drei verschiedene Montagerichtungen<br />

des Schalters und dem schwimmend gelagerten Universalbetätiger<br />

ist der CTS fast überall einsetzbar.<br />

Auch eine verlängerbare Fluchtentriegelung mit<br />

Druckmechanismus kann jederzeit nachgerüstet<br />

werden. Trotz der geringen Abmessungen gewährleistet<br />

der Schalter eine hohe Sicherheit. Auf Basis<br />

der bewährten Transpondertechnik erreicht der CTS<br />

Kategorie 4/ PL e nach EN ISO 13849-1 und erfüllt<br />

alle Anforderungen der EN ISO 14119.<br />

anderer Stelle eingebaut, erfolgt<br />

eine Neuparametrierung entsprechend<br />

der geänderten Aufgabenstellung.<br />

Hierfür ist lediglich<br />

ein anderer Betätiger erforderlich.<br />

Die FlexFunction macht den<br />

Sicherheitsschalter CTS damit zukunftsfähig<br />

für Retrofit- und Umrüstungsmaßnahmen<br />

und bringt zusätzliche<br />

Vorteile für eine reduzierte Lagerhaltung<br />

und schlankere Beschaffungsprozesse mit<br />

sich.<br />

IM ÜBERBLICK<br />

Der transpondercodierte Betätiger<br />

bestimmt die Funktion<br />

des Schalters. Bei<br />

Euchner wird dieses patentierte<br />

Konzept als Flex-<br />

Function bezeichnet.<br />

Einfach zu integrieren<br />

Ob Einzelbetrieb, Reihenschaltung oder die Anbindung<br />

an die übergeordnete Steuerungsebene – der<br />

CTS unterstützt diese Anforderungen. Die Anschlussleitung<br />

mit Steckverbinder oder offenem Leitungsende<br />

bietet für jeden Einsatz die passende Ausführung.<br />

In Kombination mit einem IO-Link-Gateway von<br />

Euchner ist der CTS auch kommunikationsfähig für<br />

Industrie-4.0-Anwendungen, die eine umfangreiche<br />

Diagnose erlauben.<br />

(ge)<br />

www.euchner.de<br />

Flexibler Einsatz mit nur einem Gerät<br />

Die eigentliche Innovation steckt nicht im Schalter,<br />

sondern im transpondercodierten Betätiger. Dieser<br />

bestimmt die Funktion des Schalters. Die Funktionsweise<br />

des Schalters erfolgt durch die Wahl des passenden<br />

Betätigers. Bei Euchner wird dieses neue, patentierte<br />

Konzept als FlexFunction bezeichnet. Dabei<br />

schaltet der Kunde mit einem ausgewählten Betätiger<br />

bei seinem CTS-Gerät genau die Funktionalität<br />

frei, die er benötigt. Mit einem immer gleichen<br />

Grundgerät kann der Anwender je nach Anforderung<br />

zwischen Prozessschutz- und Personenschutz-Zuhaltung<br />

umschalten und dabei zwischen niedrigerer<br />

oder hoher Codierungsstufe wählen. Beim ersten Lernen<br />

des Betätigers wird der Schalter konfiguriert und<br />

erhält so seine Funktion. Sollte sich die Anforderung<br />

im Lebenszyklus ändern oder wird der Schalter an<br />

Bild: Euchner<br />

Die FlexFunction macht<br />

den Sicherheitsschalter<br />

CTS zukunftsfähig für<br />

Retrofit- und Umrüstungsmaßnahmen.<br />

INFO<br />

Weitere Details:<br />

hier.pro/I4fiY<br />

<strong>elektro</strong> <strong>AUTOMATION</strong> » 04 (September) | 2022 37


PRAXIS » Sicherheitssysteme/Safety<br />

Bernstein sichert eine Ladebühne ab<br />

Manipulation ist ausgeschlossen<br />

Janzen Lifttechnik baut hydraulische Hubtische, Aufzüge und Hubarbeitsbühnen nach Kundenwunsch.<br />

Insbesondere, wenn es darum geht, Personen zu befördern, gelten dabei hohe Anforderungen an die<br />

Sicherheit. Einen verlässlichen Partner zur Realisierung von zuverlässiger Sicherheitstechnik hat das<br />

Unternehmen mit Bernstein gefunden.<br />

IM ÜBERBLICK<br />

Das Smart Safety System<br />

von Bernstein ermöglicht<br />

eine individuelle Lösung zur<br />

Absicherung von Maschinen<br />

und Anlagen gemäß der Anforderungen<br />

des Kunden.<br />

Ein vor einiger Zeit abgeschlossenes gemeinsames<br />

Projekt findet sich am Frachtterminal eines deutschen<br />

Flughafens: Mit Hilfe einer Ladebühne von<br />

Janzen Lifttechnik werden dort Frachten verfahren,<br />

während Bernsteins-Produkte für die Arbeitssicherheit<br />

sorgen und die Fehlersuche bei einer<br />

Störung enorm vereinfachen.<br />

Die Herausforderung<br />

Nur etwa 1 m Höhenunterschied liegt zwischen<br />

dem sicheren Erdboden und einer<br />

Laderampe am Frachtterminal eines Flughafens.<br />

Doch es ist ein entscheidender Meter,<br />

wenn es darum geht, tonnenschwere Paletten<br />

und Frachten dort hinauf- oder hinunterzubewegen.<br />

Die Umsetzung einer verfahrbaren Ladebühne übernahm<br />

Janzen Lifttechnik. Zur Realisierung wurden<br />

darüber hinaus eine Maschinensteuerung sowie Sicherheitstechnik<br />

zur Einhaltung der Arbeitssicherheit<br />

benötigt. Genau dafür arbeiteten die Unternehmen<br />

Eaton und Bernstein Hand in Hand: Während Eaton<br />

die Maschinensteuerung zur Verfügung stellte, kümmerte<br />

Bernstein sich um den Part der Sicherheitstechnik<br />

und die Bereitstellung von Diagnosedaten.<br />

Da sich die gesamte Technik sowie der Schaltschrank<br />

unterhalb der Bühne verbergen, ist die Suche<br />

nach einem auftretenden Fehler unter Umständen<br />

aufwändig. Eine Fehlerdiagnose per Tablet<br />

oder Handy zu ermöglichen, war daher eine zwingende<br />

Anforderung des Kunden Janzen Lifttechnik.<br />

Bernsteins Smart Safety System bietet eine individuelle<br />

Lösung zur Absicherung von Maschinen und<br />

Anlagen für den Bedarf der Kunden.<br />

Die Umsetzung<br />

Die Auswertung SCR P von Bernstein konnten die<br />

Verantwortlichen problemlos per Modbus/TCP an das<br />

Eaton-Steuerrelais EasyE4 anschließen. Dieses stellt<br />

einen Webserver bereit, auf den per W-LAN zugegriffen<br />

wird. Die vom SCR P bzw. der Sicherheitskette<br />

bereitgestellten Daten können dann auf dem<br />

Smartphone oder Tablet angezeigt werden.<br />

Überwacht werden<br />

die Geländer vom<br />

berührungslosen Sicherheitssensor<br />

SRF.<br />

Bild: Bernstein


Bild: Bernstein<br />

Bild: Bernstein<br />

Die Auswertung SCR P<br />

wurde per Modbus/TCP<br />

an das Steuerrelais easyE4<br />

angeschlossen.<br />

Mit Hilfe einer Ladebühne<br />

werden am Terminal eines<br />

großen deutschen Flughafens<br />

Frachten verfahren.<br />

Auch weitere Komponenten von Bernstein kommen<br />

zum Einsatz: Auf der Arbeitsbühne selbst sorgen vier<br />

Steckgeländer für Absturzsicherung der Ladung während<br />

eines Hebe- oder Senkvorgangs. Unten angekommen,<br />

können die Geländer entfernt werden, um<br />

die Bühne zu be- oder entladen. Überwacht werden<br />

die Geländer vom berührungslosen Sicherheitssensor<br />

SRF (Safety RFID). Der SRF sichert die Steckgeländer,<br />

indem er die Auf- oder Abwärtsbewegung der Hebebühne<br />

erst gar nicht zulässt, solange die Geländer<br />

nicht richtig gesteckt wurden. Im Gegensatz zu beispielsweise<br />

einem mechanischen Positionsschalter<br />

lässt der Sensor keine Manipulation zu. Der SRF bietet<br />

keine Möglichkeit, die Schutzmaßnahme zu umgehen.<br />

Solange die Geländer nicht richtig eingesteckt<br />

sind, lässt sich die Hebebühne nicht verfahren.<br />

Ein weiterer Sicherheitssensor SRF kommt zur Abfrage<br />

der oberen Position der Ladebühne zum Einsatz. Eben<br />

dort befindet sich auch eine Zugangstür zur Bühne.<br />

Sobald die Hebebühne sich bewegt, muss gewährleistet<br />

sein, dass diese sich nicht mehr öffnen lässt und<br />

Personen sich außerhalb des Gefährdungsbereichs aufhalten.<br />

Diese Aufgabe übernimmt der Verriegelungsschalter<br />

SLC von Bernstein. Er hält die Tür so lange geschlossen,<br />

bis sich die Ladebühne in der oberen Position<br />

befindet und diese vom SRF sicher bestätigt wird.<br />

Steuerrelais EasyE4<br />

Das Basisgerät easyE4 lässt sich durch bis zu 11 Erweiterungsmodule<br />

auf maximal 188 I/Os ausbauen.<br />

Dabei lassen sich im Mischbetrieb AC-, DC-, UC-Geräte,<br />

analoge und digitale Erweiterungen beliebig<br />

kombinieren und so die unterschiedlichsten Applikationen<br />

realisieren. Die Verbindung der Erweiterungsmodule<br />

erfolgt über den frontseitigen Verbinder<br />

easyConnector, was Montage und Demontage deutlich<br />

vereinfacht. Mit insgesamt 14 Ausführungen von<br />

Basisgerät und Erweiterungsmodulen konnte die Variantenzahl<br />

deutlich gegenüber den Vorgängerreihen<br />

reduziert werden, wobei das Anwendungsspektrum<br />

gleichzeitig erheblich erweitert wurde. Das minimiert<br />

den Aufwand bei Einkauf und Lagerhaltung immens.<br />

Mit der Micro-SD Karte im Basisgerät lassen sich zudem<br />

individuelle Applikationsmöglichkeiten realisieren,<br />

wie die Definition von Startprogrammen, Individualisierung<br />

des Steuerrelais oder die Anzeige von<br />

firmenspezifischen Grafiken.<br />

Über die integrierte Ethernet-Schnittstelle lässt sich<br />

die easyE4 mit allen Standard-LAN/WLAN-Routern,<br />

Repeatern oder dLans verbinden und so auch mit dem<br />

IIoT vernetzen. Informationen des Steuerrelais können<br />

so auf Webseiten (HTML 5 basierend)<br />

angezeigt oder mit dem integrierten<br />

easy Webserver zur Visualisierung<br />

genutzt werden. Der Nutzer<br />

kann ein eigenes Dashboard<br />

gestalten und mit dem Smartphone,<br />

Tablet oder Notebook auf die<br />

easyE4 zugreifen. (ge)<br />

www.bernstein.eu<br />

INFO<br />

Weitere Informationen zur<br />

Auswertung SCR P:<br />

hier.pro/jbS5X<br />

<strong>elektro</strong> <strong>AUTOMATION</strong> » 04 (September) | 2022 39


PRAXIS » Titelstory – Gehäuse/Komponenten<br />

Energieketten der Serie<br />

E4Q ermöglichen in der<br />

Fräsmaschine DMF 200|8<br />

eine sichere und vibrationsarme<br />

Führung der Leitungen<br />

und Schläuche –<br />

in der X-, Y- und Z-Achse.<br />

Bild: igus<br />

Energieketten für lange freitragende Verfahrwege unterstützen Fräsen im Mikrometerbereich<br />

Vibrationsarm auch<br />

über lange Strecken<br />

Speziell für lange freitragende Verfahrwege entwickelt, ermöglicht die Energiekette E4Q<br />

von igus den Bau von Werkzeugmaschinen mit hohen Ansprüchen an die Präzision.<br />

So dürfen etwa an der Fahrständermaschine DMF 200|8 von Deckel Maho Seebach keine<br />

Vibrationen auftreten – eine Forderung, die sich mit den Energieketten der Serie E4Q<br />

erfüllen lässt. Fräsen im Mikrometerbereich, dem Bruchteil eines Haardurchmessers,<br />

wird so möglich.<br />

40 <strong>elektro</strong> <strong>AUTOMATION</strong> » 04 (September) | 2022


Eine Maschine, so groß wie ein Zimmer, die in Präzisionsbereichen<br />

arbeitet, die für das Auge unsichtbar<br />

sind: Um solche Performancesprünge zu<br />

schaffen, müssen alle Bauteile perfekt zusammenarbeiten.<br />

Eine der Herausforderungen dabei: Leitungen<br />

und Schläuche derart zu führen, dass es nicht zu<br />

Vibrationen kommt. Denn schon leichte Erschütterungen<br />

können dazu beitragen, dass sich auf der<br />

Oberfläche des Werkstücks Wellen bilden. Ein No-Go<br />

in der Industrie – gerade in Branchen wie dem Werkzeug-<br />

und Formenbau ist die Oberflächenqualität der<br />

Bauteile ausschlaggebend.<br />

Das gilt insbesondere auch für die CNC-Hightech-<br />

Fräsmaschine DMF 200|8, die DMG Mori am Standort<br />

in Seebach entwickelt und baut. Der Arbeitsraum<br />

der Maschine hat sich im Vergleich zum Vorgängermodell<br />

um 54 % vergrößert, der Arbeitstisch misst<br />

2.300 mal 850 mm. Dennoch ist Präzision im Mikrometerbereich<br />

gefragt, weswegen besonders vibra -<br />

tionsarme Energieketten der igus GmbH aus Köln mit<br />

an Bord sind.<br />

Energieketten der Serie E4Q<br />

mit bionischem Design<br />

Die neue e-ketten-Serie E4Q ermöglicht lange freitragende<br />

Verfahrwege und eignet sich deshalb auch<br />

für den Einsatz in der DMF 200|8. Die Energieketten<br />

führen Leitungen und Schläuche für Energie,<br />

Die DMF 200|8 ohne Gehäuse: Der Fräsgigant<br />

arbeitet mit einem 2.300 mm langen und 850 mm<br />

breiten Arbeitstisch und ist geeignet für bis zu<br />

3.000 kg schwere Werkstücke.<br />

Bild: DMG Mori<br />

IM ÜBERBLICK<br />

Energieketten der Serie E4Q<br />

Hydraulik, Pneumatik und Schmierung<br />

vermeiden Vibrationen und<br />

entlang der X-Achse (2.000 mm), der<br />

ermöglichen so die<br />

Y-Achse (800 mm) und der Z-Achse<br />

Präzisionsbearbeitung im<br />

(850 mm). Bewegungen, bei denen die<br />

Mikrometerbereich.<br />

Energiekettensysteme nahezu keine Vibrationen<br />

verursachen. Der Grund ist zum einen ihr<br />

geringes Gewicht. „Wir haben ein bionisch inspiriertes<br />

Design realisiert und Material überall dort<br />

ausgespart, wo es keine Funktion erfüllt“, erläutert<br />

Yve Kirsch, Vertriebsleiter Norddeutschland bei igus.<br />

Am Standort in Seebach werden CNC-<br />

Hightech-Fräsmaschinen von DMG Mori<br />

entwickelt und gebaut. Das Unternehmen<br />

entwickelte sich im Laufe der Jahre zum<br />

wichtigsten Arbeitgeber der Region und beschäftigt<br />

heute am 155.000 m 2 großen<br />

Standort rund 700 Fachkräfte. Ihre Spezialität<br />

ist die Entwicklung und Produktion von<br />

Bild: DMG Mori<br />

Die Fünf-Achs-Fräsmaschine DMF 200|8<br />

von DMG Mori ist unter anderem für den<br />

Einsatz in der Automobil- und der Luftfahrtindustrie<br />

entwickelt.<br />

Der Anwender<br />

Fünf-Achs-Fräsmaschinen – unter anderem<br />

für die Automobil- und Luftfahrtindustrie.<br />

Das Unternehmen investiert dazu kontinuierlich<br />

in Forschung und Entwicklung.<br />

Eine der neuesten Entwicklungen der<br />

Seebacher ist die DMF 200|8, eine<br />

Fahrständermaschine, die den Anforderungen<br />

am Markt mehr als gerecht wird.<br />

Ihr Job: Werkstücke mit hochkomplexen<br />

Geometrien zerspanen, etwa Strukturbauteile<br />

für Flugzeuge. Dabei scheut<br />

die Maschine auch vor Schwergewichten<br />

nicht zurück. Denn der Arbeitsraum<br />

hat sich im Vergleich zum Vorgängermodell<br />

um 54 % vergrößert. Bis zu<br />

3.000 kg schwere Werkstücke lassen<br />

sich nun mit einem Kran auf den<br />

2.300 mm langen und 850 mm breiten<br />

Arbeitstisch laden.<br />

Trotz der enormen Größe ist die Fräs -<br />

maschine höchst präzise und beweglich in<br />

der Fünf-Achs-Simultanbearbeitung. Dabei<br />

bewegen sich fünf Achsen gleichzeitig:<br />

drei Linearachsen in XYZ-Richtung<br />

mit einer Vorschubgeschwindigkeit von<br />

50.000 mm/min und einer Beschleunigung<br />

von 8 m/s 2 , ein integrierter Rundtisch<br />

im Maschinenbett und der B-Achs-<br />

Fräskopf mit einem Schwenkbereich von<br />

± 120 Grad. Die Maschine überzeugt mit<br />

Fräsgeschwindigkeiten von bis zu<br />

20.000 min -1 und das mit einer maximalen<br />

Genauigkeit und Präzision im Mikrometer-Bereich.<br />

Zum Vergleich: Ein Mikrometer<br />

entspricht einem tausendstel Millimeter.<br />

Und ein Menschenhaar ist mit rund<br />

100 µm im Vergleich ein wahrer Gigant.<br />

https://de.dmgmori.com<br />

<strong>elektro</strong> <strong>AUTOMATION</strong> » 04 (September) | 2022 41


PRAXIS » Titelstory – Gehäuse/Komponenten<br />

Schnell befüllt und doppelt<br />

gesichert: Zunächst Fachboden<br />

flexibel in die Trennstege<br />

einschieben, dann Böden<br />

verriegeln und mit dem Verschlusslaschen-Öffnungssteg<br />

die Kette sicher verschließen<br />

und automatisch abriegeln.<br />

Bild: igus<br />

„Somit konnten wir das Gewicht im Vergleich zur<br />

Vorgängerserie E4.1 um 10 % reduzieren.“ Ausgeformte<br />

Konturen und integrierte Anlaufbremsen im<br />

Anschlagsystem der Kettenglieder reduzieren Geräusche<br />

und Vibrationen und sorgen für ein sanftes<br />

Anlaufen und Abbremsen der Energieführung.<br />

Vorteile der Bionik<br />

Das Design der neuen Energiekettengeneration E4Q spart Gewicht, steigert<br />

die Stabilität und reduziert die Montagezeit um 40 %. Entwicklungsziel<br />

war eine Energiekettenserie für freitragende und lange Verfahrwege. Naturalistisch<br />

inspirierte Formen sorgen dabei für ein geringes Gewicht. Für<br />

dieses Design erhielt die E4Q den renommierten German Design Award.<br />

„Um Material und damit das Gewicht der Energiekette zu optimieren, haben<br />

sich unsere Entwickler von der Natur inspirieren lassen“, erklärt Michael<br />

Blaß, Leiter Unternehmensbereich e-kettensysteme bei igus. „Das<br />

abgerundete Design erinnert an einen Bachkiesel und findet sich außen<br />

an den Kettengliedern sowie an den Anschlägen. Das senkt das Gewicht<br />

um 10 % im Vergleich zur vorherigen Serie E4.1 und damit den Bedarf an<br />

Antriebsenergie.“ Trotz der Materialaussparungen besitzt die Neuentwicklung<br />

aber eine um 20 % höhere Festigkeit und Stabilität.<br />

Mehr zur E4Q im Video:<br />

hier.pro/3ToTB<br />

Berechenbare Lebensdauer<br />

reduziert Ausfallzeiten<br />

Die Energieketten der Serie E4Q sind aber nicht nur<br />

leise und vibrationsarm, sondern auch langlebig und<br />

wartungsfreundlich. Hier punkten die Energieführungen<br />

der Kölner mit einem Hochleistungskunststoff,<br />

der tribologisch optimiert ist. Speziell auf die Tribologie<br />

und damit die Reduzierung von Reibung und Verschleiß<br />

ist das Unternehmen seit Jahrzehnten spezialisiert.<br />

Auch nach jahrelangem Einsatz zeigen die<br />

Energiekettensysteme daher kaum Abnutzung in den<br />

Bolzen-Bohrungsverbindungen der Kettenglieder.<br />

Ihre Lebensdauer lässt sich sogar genau berechnen.<br />

Hier kommt ein Online-Lebensdauerrechner ins Spiel,<br />

der mit Testdaten aus dem Labor in Köln – dem nach<br />

eigenen Angaben größten Testlabor der Branche –<br />

die Anzahl der Doppelhübe unter spezifischen Kundenbedingungen<br />

errechnet. Der Rechner funktioniert<br />

so zuverlässig, das igus auf die e-ketten eine Garantie<br />

von 36 Monaten gibt.<br />

Energieketten senken<br />

Montagezeiten um bis zu 40 %<br />

DMG Mori nutzte zudem den readychain Service von<br />

igus. Will heißen: Die Experten von igus befüllen die<br />

Energieführungen in Köln mit den hochflexiblen Leitungen<br />

und Schläuchen und bauen mit Trennstegen<br />

und Fachböden eine Innenaufteilung, die dafür sorgt,<br />

dass die Beladung in der Bewegung nicht aneinander<br />

reibt und vorzeitig verschleißt. Auch für den War-<br />

42 <strong>elektro</strong> <strong>AUTOMATION</strong> » 04 (September) | 2022


Energieketten der Serie E4Q sind prädestiniert für lange<br />

freitragende Verfahrwege in Werkzeugmaschinen.<br />

Bild: igus<br />

Die e-ketten erreichen Deckel Maho in Seebach vorkonfektioniert<br />

– alle erforderlichen Leitungen und Schläuche sind<br />

bereits sicher in die einzelnen Kammern eingelegt.<br />

Bild: igus<br />

tungsfall ist die Kette einfach mit neuen Leitungen befüllbar,<br />

denn sie besitzt Öffnungsstege, die sich ohne<br />

Werkzeuge öffnen lassen. Ein Techniker muss lediglich<br />

zwei Schieber betätigen, um den Öffnungssteg entriegeln<br />

und entnehmen zu können. Leitungen und<br />

Schläuche wechseln Servicetechniker so mit schnellen<br />

Handgriffen. Am Ende profitierten sowohl Hersteller<br />

als auch Kunden von der Zusammenarbeit – in Form<br />

von präzisen Fräsergebnissen, reduzierten Stillstandzeiten<br />

und gesenkten Montagekosten.<br />

Speziell der werkzeuglos zu öffnende und schließende<br />

Öffnungssteg der E4Q mit Verschlusslaschen reduziert<br />

die Montagezeit um 40 % – ein Konzept, das<br />

Anwender und die Jury des German Design Awards<br />

2021 überzeugte. Ergänzend entwickelte igus die flexible<br />

Inneneinteilung, um die E4Q noch schneller mit<br />

Leitungen befüllen zu können. Das System besteht<br />

dabei aus Universal-Trennstegen sowie verriegelbaren<br />

Zwischenböden. Die leitungsschonenden Trennstege<br />

besitzen eine Rasterung, die dem Einschub der<br />

Fachböden dient. Für die Montage der Innenaufteilung<br />

werden zunächst die Trennstege auf die Öffnungsstege<br />

gesetzt. Anschließend können die Fachböden<br />

von beiden Seiten aus in die gewünschte Stufe<br />

eingeschoben werden.<br />

Doppelt abgeriegelt mit<br />

Schieber und Öffnungssteg<br />

Durch einen integrierten Schieber lassen sich die Böden<br />

formschlüssig verriegeln, so dass sie auch bei<br />

»Ausgeformte Konturen und integrierte<br />

Anlaufbremsen im Anschlagsystem der Kettenglieder<br />

reduzieren Geräusche und Vibrationen<br />

und sorgen für ein sanftes Anlaufen und<br />

Abbremsen der Energieführung.«<br />

hohen Beschleunigungen sicher an ihrem Platz bleiben.<br />

„Selbst wenn der Monteur vergessen hat den<br />

Fachboden zu sichern, ist das kein Problem“, so Vertriebsleiter<br />

Yve Kirsch abschließend. „Mit dem Einsetzen<br />

des Öffnungsstegs wird die Verriegelung automatisch<br />

betätigt. Ein kinderleichtes und sicheres<br />

Konzept für alle Fälle.“ Möchte der Anwender die Innenaufteilung<br />

der Energiekette verändern, kann er<br />

den Öffnungssteg im Innenradius<br />

oder im Außenradius, je nach Zugänglichkeit,<br />

einfach öffnen, den<br />

Zwischenboden über den seitlichen<br />

Schieber entriegeln und herausziehen.<br />

Die neue Innenaufteilung<br />

bietet igus übrigens für<br />

seine vier E4Q-Größen in unterschiedlichen<br />

Breiten an. (co)<br />

www.igus.de<br />

Yve Kirsch, Vertriebsleiter Norddeutschland, igus<br />

INFO<br />

Weitere Details zur neuen<br />

Energiekettenserie E4Q:<br />

hier.pro/fgBGr<br />

<strong>elektro</strong> <strong>AUTOMATION</strong> » 04 (September) | 2022 43


PRAXIS » Gehäuse/Komponenten<br />

Bocube-Industriegehäuse verwenden UL-gelistete Materialien<br />

Halogenfreie Elektronikgehäuse<br />

Die Gehäusebestandteile der Bocube-Baureihe von Bopla werden ausschließlich<br />

aus Materialien gefertigt, welche die UL-Sicherheitsnormen erfüllen und<br />

halogenfrei sind. Das gilt auch für die PU-Schaumdichtung. Damit entspricht<br />

jedes Bocube-Kunststoffgehäuse den höchsten Branchenstandards. Die Gehäuse<br />

aus Polycarbonat (PC) erfüllen zusätzlich die strenge Brandschutznorm<br />

für Schienenfahrzeuge EN 45545 und Outdoor-Fähigkeit nach UL 746 C f1.<br />

Sie lassen sich in vielen Varianten und Sondergrößen ordern.<br />

IM ÜBERBLICK<br />

Elektronikgehäuse aus<br />

UL-gelisteten Materialien<br />

punkten mit Flammwidrigkeit<br />

und Outdoor-<br />

Fähigkeit.<br />

Doch die Bocube-Varianten aus PC können noch<br />

mehr: Sie bewiesen ebenfalls ihre besondere Eignung<br />

für den Außeneinsatz nach UL 746 C f1. Das heißt,<br />

ihr Material bestand selbst nach künstlicher Bewitterung<br />

(1000 Stunden Bestrahlung mit UV-Licht und<br />

siebentägigem Tauchgang in 70 °C heißem Wasser)<br />

alle relevanten Flammschutz- und mechanischen<br />

Prüfungen.<br />

Die Bocube-Industrie -<br />

gehäuse sind komplett<br />

aus UL-gelisteten<br />

Materialien gefertigt<br />

und halogenfrei.<br />

Die Bopla Gehäuse Systeme GmbH aus Bünde fertigt<br />

ihre Gehäuse nahezu durchgängig aus ULgelisteten<br />

Materialien. Da macht auch das Industriegehäuse<br />

Bocube mit seinen Varianten in ABS und<br />

Polycarbonat keine Ausnahme. Nach erfolgreicher<br />

Materialzertifizierung nach UL 50 gilt dies auch für<br />

die eingespritzte Dichtung aus Polyurethanschaum.<br />

Die Modelle aus Polycarbonat setzen sich in Sachen<br />

Sicherheit und Robustheit an die Spitze. Ihr Material<br />

wird gemäß der weltweit maßgeblichsten Norm für<br />

die Beurteilung der Flammwidrigkeit von Kunststoffen<br />

– der UL 94 – als flammwidrig und selbstver -<br />

löschend mit der Flammschutzklasse UL 94 V-0 eingestuft.<br />

„Zusätzlich erfüllt es sogar die besonders<br />

strengen Anforderungen der Brandschutznorm für<br />

Schienenfahrzeuge EN 45545 für den Einsatz in der<br />

höchsten Gefährdungsklasse HL3“, erklärt Mathias<br />

Bünte, Produktmanager bei Bopla.<br />

Bild: Bopla Gehäuse Systeme<br />

Scharnierverschlusstechnik<br />

und Variantenvielfalt als Plus<br />

Die robusten Industriegehäuse der Bocube-Serie überzeugen<br />

durch ihre durchdachte mechanische Konstruktion<br />

und ihr elegantes Design mit farblich kontrastierenden<br />

Scharnierverschlüssen. Die unverlierbaren<br />

blickdichten oder glasklaren Deckel werden mit<br />

Hilfe einer patentierten Scharnierverschlusstechnik<br />

ohne Schrauben montiert. Sie lassen sich aufschwenken<br />

– bei frei wählbarer Scharnierseite.<br />

Bereits in der Standardausführung besitzen Bocube-<br />

Gehäuse die Schutzart IP 68. Da ausschließlich sortenreine<br />

Kunststoffe ohne eingespritzte Metallteile<br />

verbaut werden, lassen sich die Gehäuse besonders<br />

gut recyclen. Die Gehäuseserie umfasst mehr als<br />

25 Größen und 150 Standard-Kombinationsmöglichkeiten.<br />

Sondergrößen oder -kombinationen lassen<br />

sich auf Wunsch realisieren.<br />

(co)<br />

www.bopla.de<br />

INFO<br />

Weitere Infos zu den Bocube-<br />

Gehäuselösungen:<br />

hier.pro/KYrFp<br />

44 <strong>elektro</strong> <strong>AUTOMATION</strong> » 04 (September) | 2022


Mit praktisch einem Knopfdruck erreicht man<br />

mit VeriSafe 2.0 geprüfte Sicherheit sowohl<br />

bei 3- als auch bei 1-phasigen Anwendungen<br />

im jetzt erweiterten Spannungsbereich bis zu<br />

1000 V für 690-V-Wechsel- und Gleichstrom-Anwendungen.<br />

Noch einfacher die Spannungsfreiheit von Schaltschränken feststellen<br />

Sicher ist sicher auf Knopfdruck<br />

Bild: Panduit<br />

Das System VeriSafe von Panduit minimiert das Risiko elektrischer Gefahren, indem<br />

es die Spannungsfreiheit des Schaltschranks überprüft. Im Vergleich zu bisherigen<br />

tragbaren Testinstrumenten prüfen Anlagenbetreiber und Maschinenbauer<br />

so deutlich schneller, ob ein elektrisch sicheres Umfeld vorliegt.<br />

Gemäß der NEC, festgelegt im NFPA 70E, ist vor<br />

dem spannungsfreien Arbeiten mit elektrischen<br />

Installationen für ein elektrisch sicheres Umfeld zu sorgen.<br />

Der Messablauf ist exakt festgelegt. Mit VeriSafe<br />

2.0 stellt man automatisch sicher, dass der gesamte<br />

Prüfprozess bei jeder einzelnen Prüfung eingehalten<br />

wird. Mit praktisch einem Knopfdruck erreicht man geprüfte<br />

Sicherheit sowohl bei 3- als auch bei 1-phasigen<br />

Anwendungen im jetzt erweiterten Spannungsbereich<br />

bis zu 1000 V für 690-V-Wechsel- und Gleichstrom-<br />

Anwendungen. Das ausfallsichere Design verwendet<br />

aktive Anzeigen für den Anlagenstatus und erfüllt die<br />

Sicherheitsfunktionen gemäß SIL 3 (IEC 61508-1).<br />

VeriSafe 2.0 eignet sich ideal für 480/600 V-CAT-IV-<br />

Anwendungen einschließlich dem Außenbereich, für<br />

Service-Zugänge und alle Stromverteilungsanlagen<br />

auch mit Frequenzumrichtern und ferngesteuerten<br />

Motortrennschaltern. Mit dem jetzt erweiterten Veri-<br />

Safe erhöhen sich die Möglichkeiten, den gesamten<br />

elektrischen Bereich abzusichern. Das Isolationsmodul<br />

lässt sich auf Wunsch über redundante Halbleiter-Signalausgänge<br />

(SIL 3) in Steuerungssysteme einfach<br />

integrieren. Darüber hinaus erhält man auch ein<br />

Netzwerkmodul für Echtzeitdiagnose und Leistungsberichte.<br />

Somit lassen sich einerseits die Testergebnisse<br />

mit Zeitstempel oder Datenprotokollen aufzeichnen.<br />

Andererseits kann man damit auch fernge-<br />

eingehalten wird.<br />

steuert Fehler beheben, den Status der Sensor-Leitungen<br />

überwachen genauso wie die Batterielebensdauer<br />

oder die Temperaturentwicklung.<br />

Über die EtherNet/IP- und Modbus-TCP-Verbindung<br />

integriert man VeriSafe 2.0 einfach z. B. in Scada-<br />

Systeme oder man nutzt den integrierten Webserver.<br />

Das Testsystem lässt sich einfach montieren und in<br />

EMV-gerechten Aufbauten integrieren.<br />

Hintergrund der Neuentwicklung von Panduit ist,<br />

dass Gefahren und Risiken in Schaltanlagen für Menschen,<br />

Produktion und Gebäude unter allen Umständen<br />

zu vermeiden sind. Anlagenbauer müssen ihre<br />

Konstruktion und die Einhaltung der Normen, die<br />

elektrische Sicherheit, den Brandschutz und die mechanische<br />

Sicherheit garantieren. Die entscheidende<br />

Grundlage ist der National Electrical Code (NEC) – in<br />

den USA gesetzlich als Stand der Technik akzeptiert.<br />

Die NEC ist mit VDE 0100 bzw. IEC 60364 vergleichbar<br />

und wird von der National<br />

Fire Protection Association<br />

(NFPA) unter dem Arbeitstitel<br />

NFPA 70E veröffentlicht. Im Datenblatt<br />

weist Panduit auf alle<br />

weiteren internationalen und<br />

europäischen Normen hin, wonach<br />

VeriSafe geprüft ist. (co)<br />

www.panduit.com<br />

IM ÜBERBLICK<br />

Mit VeriSafe 2.0 stellt man<br />

mit praktisch einem Knopfdruck<br />

automatisch sicher,<br />

dass der gesamte Prüfprozess<br />

bei jeder einzelnen Prüfung<br />

INFO<br />

Ein Video zeigt die Verwendung<br />

von Verisafe:<br />

hier.pro/x6JU4<br />

<strong>elektro</strong> <strong>AUTOMATION</strong> » 04 (September) | 2022 45


PRAXIS » Stromversorgung/Energieverteilung<br />

Emtron Electronic kombiniert Komponenten mit Kompetenz<br />

Modulare DC/DC-Lösungen<br />

Modulare Stromversorgungssysteme gewinnen an Relevanz, das bestätigt auch die Emtron Electronic<br />

GmbH, die als Mitglied der Fortec-Gruppe und Lösungsanbieter rund um die Stromversorgung am Markt<br />

aktiv ist. Neben Lösungen zur modularen AC/DC-Stromversorgung zählen bei den Systemexperten in<br />

Riedstadt auch innovative Gleichspannungswandler zum modulare Produkt- und Leistungsportfolio.<br />

Was sich in der AC/DC-Praxis bewährt hat, überzeugt<br />

auch in den Anwendungsbereichen der<br />

DC/DC-Stromversorgung: Ein modularer Systemaufbau<br />

schafft hohe Reaktionsfähigkeit, Flexibilität und<br />

eine präzise Versorgung nach tatsächlichen Anforderungen.<br />

Sogar spezielle Applikationen – sei es in Nischenbereichen<br />

oder aufgrund außergewöhnlicher<br />

Strukturen – können bis ins kleinste Detail per modularem<br />

DC/DC-System passgenau versorgt werden.<br />

Modulares System –<br />

flexible Stromversorgung<br />

Die Handlungs- und Wandlungsfähigkeit modular<br />

versorgter Betriebe oder anderer Einrichtungen beschränkt<br />

sich nicht allein auf ein starres Konstrukt,<br />

eine feste Unternehmensstruktur oder immer gleichbleibende<br />

Produktionsabläufe. Sowohl langfristig betrachtet<br />

als auch hinsichtlich fluktuierender Umstände<br />

am Markt oder im Betriebsumfeld gewinnt die Flexibilität<br />

und Anpassungsfähigkeit durch modulare<br />

Stromversorgungssysteme enorm an Bedeutung.<br />

Die verfügbaren DC/DC-Module können<br />

entsprechend unterschiedlicher Eigenschaften<br />

ausgewählt und ggf. mit zusätzlichen<br />

Features abgeglichen werden.<br />

Bild: Emtron<br />

Als Lösungsanbieter mit mehr als 40 Jahren Erfahrung,<br />

breitgefächertem Know-how und tiefgreifender<br />

Fachexpertise entwickelt Emtron individuelle sowie<br />

vollumfänglich anwendungsorientierte Modul-<br />

Systeme. Getreu den Anforderungen moderner Systemdesigns<br />

kann eine zentrale AC/DC-Versorgungsspannung<br />

mithilfe mehrerer nachgelagerter Gleichspannungswandler<br />

genau nach Bedarf verteilt und<br />

angepasst werden. Die unterschiedlichen, im modularen<br />

System eingebundenen DC/DC-Wandler sind<br />

dabei in der Lage, die Eingangsspannung in eine<br />

niedrige, höhere oder invertierte Ausgangsspannung<br />

zu wandeln.<br />

Anforderungen kennen,<br />

Systemaufbau planen<br />

Um die modulare DC/DC-Stromversorgung in ein<br />

maßgeschneidertes, bedarfsgerechtes und wandlungsfähiges<br />

System zu bringen, sollten im ersten<br />

Schritt zunächst die angestrebten Basisspezifikationen<br />

in den Fokus gesetzt werden. Welche grundlegenden<br />

Anforderungen bestehen in puncto Eingangsspannung<br />

sowie Ausgangsspannung, Ausgangsstromstärke<br />

und Ausgangsleistung? Auch Effizienzvorgaben<br />

sowie die physischen Abmessungen<br />

der DC/DC-Wandler und des gesamten Systems sind<br />

hier bei Bedarf zu berücksichtigen.<br />

In erster Linie entscheiden die Branche und das<br />

konkrete Anwendungsgebiet über die Wahl der passenden<br />

Gleichstromwandler. Emtron arbeitet herstellerunabhängig,<br />

baut aber auf ein festes Partnernetzwerk<br />

aus etablierten Lieferanten. Zum Pool der<br />

professionellen Komponenten zählen u. a. die Produkte<br />

von Cincon Electronics, deren Gleichstromwandler<br />

sich in die Bereiche Industrie und Schienenverkehr<br />

gliedern. Gibt es darüber hinaus spezifische<br />

Anforderungen wie eine besonders breite Input-Range<br />

oder eine hohe Spannung, so sollten<br />

auch diese Faktoren die Vorauswahl geeigneter Module<br />

frühzeitig beeinflussen. Ebenfalls ein wichtiger<br />

Aspekt beim Abgleich der richtigen Systemkomponenten<br />

sind branchenspezifische Prüfnormen. Für<br />

46 <strong>elektro</strong> <strong>AUTOMATION</strong> » 04 (September) | 2022


Bild: Emtron<br />

DC/DC-Konverter<br />

sind mit den verschiedensten<br />

Parametern<br />

verfügbar.<br />

spätere Zulassungsverfahren oder die zielgerichtete<br />

Auswahl geeigneter Netzteile können schon beim<br />

Arrangieren des Systems wertvolle Vorkehrungen<br />

getroffen werden.<br />

Ist der Rahmen der Systemvoraussetzungen abgesteckt,<br />

können verfügbare DC/DC-Module mit unterschiedlichen<br />

Eigenschaften und ggf. zusätzlichen<br />

Features abgeglichen und ausgewählt werden. Beispielhaft<br />

wird angenommen, das Anforderungsprofil<br />

eines zu installierenden DC/DC-Stromversorgungssystems<br />

soll bei einer Eingangsspannung V in<br />

zwischen<br />

24 V und 110 V sowie bei einer Ausgangspannung<br />

V out<br />

von 12 V und 24 V liegen. Selbstredend<br />

sind dann auch solche Module geeignet, deren Eingangs-<br />

und Ausgangsbereich diese Anforderungen<br />

übersteigt, bspw. mit einer Eingangsspannung von 14<br />

bis 160 V. Wenn auch die Leistung sowie der Wirkungsgrad<br />

des Moduls den gesetzten Anforderungen<br />

entsprechen, gilt es ferner, die gewünschte Bauform<br />

zu berücksichtigen. Zusätzliche Faktoren, die eine<br />

Wahl von Gleichstromwandler-Modulen beeinflussen<br />

können, stellen z. B. die Kapazitätsbelastung,<br />

<strong>elektro</strong>magnetische Verträglichkeit (EMV), die Holdup-<br />

und Start-Up-Zeit oder auch die Betriebstemperatur<br />

dar.<br />

Rund um den zentralen<br />

DC/DC-Hauptwandler<br />

Sind alle Komponenten gemäß den individuellen Anforderungen<br />

zusammengestellt, gilt es den Grundaufbau<br />

der Stromversorgung sowie etwaige Besonderheiten<br />

genauer zu beleuchten. Im Regelfall ist von<br />

einer Versorgung über die Netzspannung und damit<br />

auch über ein vorgeschaltetes AC/DC-Netzteil auszugehen.<br />

Doch auch Systeme mit verschiedenen Zuströmen<br />

sind gängige Modelle, so z. B. bei zusätzlich<br />

vorhandenen Anlagen zur unterbrechungsfreien<br />

Stromversorgung.<br />

Unabhängig davon, ob es sich um eine zentrale Netzversorgung<br />

oder um mehrere Versorgungsquellen<br />

handelt, läuft die modulare Gleichstromversorgung<br />

nachgeschaltet<br />

zum AC/DC-Netzteil zunächst<br />

über einen zentralen DC/DC- IM ÜBERBLICK<br />

Hauptwandler. Durch diesen<br />

Hauptwandler müssen ein<br />

Emtron Electronic bietet<br />

entsprechend weiter Eingangsspannungsbereich<br />

ein breites Portfolio an<br />

DC/DC-Stromversorgungen.<br />

Die Geräte lassen<br />

und eine ausreichende<br />

Überbrückungszeit (Hold-upsich<br />

individuell an die<br />

Time) gewährleistet sein. Dies<br />

Applikation anpassen.<br />

bezieht sich vor allem auf übliche<br />

Schwankungen von AC/DC-Netzteilen<br />

und/oder Akkus sowie auf die Umschaltphase<br />

und kurzzeitige Unterbrechung zwischen<br />

Netzspannung und USV.<br />

Vom DC/DC-Hauptwandler können entweder direkt<br />

eine Last versorgt oder auch mehrere Ausgangsspannungen<br />

erzeugt werden. In diesem Fall wird dem<br />

Hauptwandler eine dem Bedarf entsprechende Anzahl<br />

von weiteren Gleichstromwandlern nachgeschaltet,<br />

die in dieser Funktion auch als Point-of-<br />

Load- bzw. POL-Wandler bezeichnet werden. Diese<br />

Gleichspannungswandler ermöglichen es nun, die<br />

DC/DC-Eingangsspannung des vorgeschalteten<br />

Hauptwandlers in Gleichspannung mit höherem,<br />

niedrigerem oder gar invertiertem Spannungsniveau<br />

zu konvertieren. Zur Erzeugung dieser unterschiedli-<br />

<strong>elektro</strong> <strong>AUTOMATION</strong> » 04 (September) | 2022 47


PRAXIS » Stromversorgung/Energieverteilung<br />

Module die Voraussetzungen zum Teil selbst oder sie<br />

müssen im Bedarfsfall durch zusätzliche Maßnahmen<br />

erweitert werden.<br />

Bestehende Systeme können durch spezielle Filtermodule erweitert werden.<br />

In speziellen Anwendungsfällen können zusätzliche Schutzmaßnahmen auf<br />

Grundlage spezifischer Normen erforderlich werden.<br />

chen Teillasten ist in vielen Fällen ein einfacher, kostengünstiger<br />

und nicht isolierter Konverter als POL<br />

ausreichend.<br />

Sicherheit, Steuerung und Status<br />

Je nach Systemkomponenten und verwendeten Modulen<br />

sind Funktionen der Sicherheit, der Steuerung<br />

und des Status bereits integriert oder teilweise durch<br />

externe Beschaltung erforderlich. Um gegebene Normen<br />

zu erfüllen sind in der Regel durch die Hersteller<br />

entsprechende Referenzschaltungen in den Datenblättern<br />

der jeweiligen Module aufgeführt. Anforderungen<br />

wie Eingangsschutz, EMV-Filter, Eingangskondensator<br />

und Ausgangskondensatoren, aber auch<br />

optionale Schaltungen sind dabei berücksichtigt.<br />

Steuerungs- und Statusfunktionen sind weder Pflicht<br />

noch Erfordernis, jedoch in<br />

vielen Bereichen besonders<br />

INFO<br />

Weitere Details über die<br />

Geräte für die Industrie:<br />

hier.pro/KCLxf<br />

Bild: Emtron<br />

Bild:Emtron<br />

vorteilhaft und ratsam. Als<br />

beispielhafte Funktionen sind<br />

hier das Remote-Ein-/Ausschalten,<br />

der Laststatus, oder<br />

die Spannungsregelung an<br />

der Last zu nennen. Auch bei<br />

diesen Prüf- und Steuerungsfunktionen<br />

erfüllen einige<br />

EMV und Absicherung<br />

Moderne Schaltnetzteile überzeugen durch entscheidende<br />

Vorteile: Mit einem Wirkungsgrad von mehr<br />

als 95 % bei kompakten Abmessungen, geringem Gewicht<br />

und weiten Eingangsspannungsbereichen sind<br />

sie aus der modernen Elektrotechnik längst nicht<br />

mehr wegzudenken. Geht es jedoch um <strong>elektro</strong>magnetische<br />

Störungen (EMI) bzw. <strong>elektro</strong>magnetische<br />

Verträglichkeit (EMV) sind die zeitgemäßen Leistungswunder<br />

mit erheblichem Mehraufwand verbunden.<br />

Verglichen mit klassisch linear geregelten<br />

Netzteilen arbeiten Schaltnetzteile mit einer hohen<br />

Taktfrequenz, einhergehend mit entsprechend hohen<br />

EMI-Werten. An effektiven Entstörmethoden arbeiten<br />

die Hersteller der DC/DC-Module gezielt, sodass<br />

bestehende Systeme mitunter durch speziell entwickelte<br />

Filtermodule erweitert werden können.<br />

Um das modulare DC/DC-Stromversorgungssystem<br />

schließlich zuverlässig zu schützen und abzusichern,<br />

ist ein entsprechendes Design von Sicherheitsschaltungen<br />

oberstes Gebot. Die Auswahl der richtigen Sicherungen<br />

und Suppressordioden (TVS) ist dabei für<br />

den Aufbau passender Front-End-Sicherheitsschutzschaltungen<br />

entscheidend. Bei modular aufgebauten<br />

DC/DC-Stromversorgungssystemen ist eine eingangsseitige<br />

Platzierung der Sicherung erforderlich,<br />

um im Ernstfall das gesamte System von der Stromversorgung<br />

zu trennen. Hier gilt es, die richtige Balance<br />

auszuloten – zwischen rechtzeitigem Abschalten,<br />

um Systemschäden zu vermeiden, und gleichzeitig<br />

nicht allzu empfindlichem Reagieren der Sicherung,<br />

um den laufenden Betrieb nicht unnötig häufig<br />

zum Erliegen zu bringen.<br />

Um Sicherheitserkennungsprobleme zu vermeiden,<br />

rät Emtron grundlegend zur Auswahl von Produkten,<br />

die sowohl in Amerika als auch in Europa zertifiziert<br />

sind. Der Grund: Ein Großteil verfügbarer Sicherungen<br />

ist lediglich für den AC-Einsatz zertifiziert. Eine<br />

DC-zertifizierte Sicherung bringt ein wertvolles Plus<br />

an Sicherheit und Zuverlässigkeit und sollte aus Sicht<br />

der Experten jederzeit ernsthaft in Betracht gezogen<br />

werden. Abschließend bleibt zu bemerken, dass in<br />

speziellen Anwendungsfällen zusätzliche Schutzmaßnahmen<br />

auf Grundlage spezifischer Normen erforderlich<br />

werden können.<br />

(ge)<br />

www.emtron.de<br />

48 <strong>elektro</strong> <strong>AUTOMATION</strong> » 04 (September) | 2022


Automatisieren / OT « NEWS<br />

System-on-Module mit NXP-Cortex-A7Prozessor von Kontron<br />

Mit Codesys großen SPS-Funktionsumfang erschließen<br />

Bild: Kontron Europe<br />

Kontron hat sein System-on-Module SL<br />

i.MX6 UL um die Automatisierungssoftware<br />

Codesys zur Projektierung von industriellen<br />

Steuerungssystemen erweitert.<br />

Über die moderne und hardwareunabhängige<br />

Entwicklungsoberfläche lassen<br />

sich komplexe Steuerungsaufgaben<br />

einfach und schnell umsetzen. Das SoM<br />

SL i.MX6 UL im kompakten Formfaktor<br />

von nur 25 x 25 mm schafft als vollwertiger<br />

Industrierechner die Grundlage für<br />

individuelle Board- und Systementwicklungen.<br />

Das SoM kombiniert den Mikroprozessor<br />

NXP i.MX6 Ultra-Light, 1x<br />

Arm Cortex-A7, den Flash und RAM sowie<br />

die Stromversorgung auf einer Leiterplatte.<br />

Das kompakte Modul ist ein effizienter<br />

Rechenkern als Basis für die<br />

Entwicklung maßgeschneiderter Anwendungen.<br />

Das Programmiertool eignet sich<br />

für Applikationsentwicklungen im Bereich<br />

der Industrieautomation. Mit der preisgünstigen<br />

Codesys-Lizenz lässt sich<br />

der große SPS-Funktionsumfang auf der<br />

Linux-Plattform, inklusive geprüfter Feldbusprotokolle<br />

nutzen. Dies reduziert den<br />

Entwicklungsaufwand und das Entwicklungsrisiko<br />

und verkürzt so die Time-to-<br />

Market.<br />

www.kontron.com<br />

Llüfterloser DIN-Rail-Embedded-PC von Compmall<br />

Für Automatisierung und Anlagensteuerung<br />

Der Embedded PC DRPC-240AI von Compmall ist ein kleiner, lüfterloser<br />

DIN-Rail-PC mit einem Intel-Core-i5-Prozessor der 11. Generation. Damit<br />

sowie mit 8 GB vorinstalliertem 3200-MHz-DDR4 SO-DIMM, der bis<br />

auf 64 GB erweiterbar ist, bietet der PC die Voraussetzungen für Machine-Learning-Anwendungen<br />

an der Edge, aber auch für Aufgaben in der<br />

Bildverarbeitung, Automatisierung und Anlagensteuerung. Die Extended-Version<br />

bietet einen PCIe-x4-Gen3-Erweiterungsslot, der sich mit<br />

der Beschleunigerkarte Mustang-V100-MX8 bestücken lässt oder mit<br />

Grafikkarten bzw. oder anderen Erweiterungskarten. Zur Datenspeicherung<br />

steht ein 2,5 Zoll SATA-III-Slot zur Verfügung, wobei eine SSD mit<br />

256 GB bereits vorinstalliert ist. Die TPM-2.0-Funktion lässt sich über Intel<br />

PTT herstellen. Konstant hohen Datendurchsatz zum Netzwerk gewährleisten vier Ethernetports mit 2,5 GbE. Alle Ports bieten<br />

als Option Power-over-Ethernet. Displays werden mit DisplayPort++ mit einer Auflösung von 4096 x 2160 und 60 Hz sowie<br />

HDMI mit 3840 x 2160 und 30 Hz angeschlossen.<br />

www.compmall.de<br />

Bild: Compmall<br />

Steckverbinder von Ilme für die Automatisierung und Maschinenbau<br />

Vergoldung erlaubt bis zu 10.000 Steckzyklen<br />

Bild: Ilme<br />

Anlagen, die modular aufgebaut sind<br />

oder Maschinen, die an unterschiedlichen<br />

Orten Einsatz finden, werden oft<br />

mehrfach täglich verbunden und getrennt.<br />

Hier erreichen Standard-Stecker<br />

oft nicht die gewünschte Lebenszeit. Die<br />

Steckverbinder der Serie HNM (High<br />

Number of Matings) von Ilme bieten hier<br />

eine Lösung. Durch spezielle Kontakte<br />

mit einer galvanischen Hochleistungs-<br />

vergoldung erreichen die Einsätze<br />

10.000 Steckzyklen. Mit den Kontakteinsätzen<br />

RXC 4/2 und RXC 4/8 lassen sich<br />

Leistungen bis zu 80 A mit 830 V und<br />

Signale bis zu 16 A mit 400 V kombiniert<br />

in nur einem Einsatz übertragen. Die<br />

Steckverbinder eignen sich damit für die<br />

Automatisierung, den Maschinenbau<br />

und die Robotik.<br />

www.ilme.com<br />

<strong>elektro</strong> <strong>AUTOMATION</strong> » 04 (September) | 2022 49


NEWS » Automatisieren / OT<br />

Zustandsüberwachung von igus für gleitende E-Ketten<br />

Lebensdauer schnell und einfach bestimmen<br />

Aluminiumgehäuse von Fischer aus zwei gesteckten Halbschalen<br />

Dekorativ, mit vielen Details in sechs Farben<br />

Das Aluminiumgehäuse Curve von Fischer<br />

Elektronik besteht aus zwei gegeneinander<br />

gesteckten Halbschalen und bietet mit seinen<br />

Führungsnuten und Führungskanälen<br />

einige praktische Details. Der Abschluss<br />

und die Fixierung der Halbschalen erfolgt<br />

über die Frontplatte und Rückwand, welche<br />

durch im Profil eingebrachte Gewinde<br />

mittels einer Schraubbefestigung arretiert<br />

werden. Ein moderner Designrahmen verdeckt<br />

die Verschraubungen. Der Rahmen<br />

wird ohne zusätzliches<br />

Werkzeug auf die zusammengebauten<br />

Gehäuseprofile<br />

aufgeschoben<br />

und rastet in<br />

die dafür vorgesehenen<br />

Nuten ein. Die umlaufenden<br />

und leicht<br />

überstehenden Antirutsch-Zierstreifen<br />

unterstreichen<br />

das elegante<br />

Design und ermöglichen<br />

eine sichere<br />

Bild: Igus<br />

Der i.Sense-EC.W-Lebensdauersensor von<br />

igus für gleitende E-Kettensysteme ermöglicht<br />

eine kostengünstige Echtzeit-<br />

Verschleißerkennung und lässt sich dank<br />

integrierter, potentialfreier Kontakte ohne<br />

Internetanbindung direkt an die SPS-Maschinensteuerung<br />

anschließen. Enthalten<br />

sind dabei der Sensor, die Leitung sowie<br />

die Auswerte<strong>elektro</strong>nik. Anwender haben<br />

auch die Möglichkeit, den Sensor per<br />

i.Cee-Modul an vielfältige Netzwerke und<br />

IoT-Systeme anzuschließen und so in ein<br />

vorausschauendes Wartungskonzept einzubinden.<br />

Erhältlich ist der Lebensdauersensor<br />

derzeit für die E-Ketten E4.32,<br />

E4.42, E4.56 und E4.80 – weitere Größen<br />

für die Serien E4Q, E2.1 und E2/000 sind<br />

in Planung. Das Grundprinzip der neuen<br />

Low-Cost-Sensorik ist einfach: Leitfähige<br />

Elemente werden an den tribologisch belasteten<br />

Stellen in die Hochleistungspolymere<br />

fast aller igus-Produkte eingebracht.<br />

Durch geschickte, geometrische Positionierung<br />

dieser Elemente können bei elektrischer<br />

Unterbrechung oder Widerstandveränderung<br />

klare Aussagen über den prozentualen<br />

Produktlebensdauerzustand getroffen<br />

werden.<br />

www.igus.de<br />

und rutschfeste Anwendung als Tischgehäuse.<br />

Die Rahmen werden standardmäßig<br />

in sechs verschiedenen Farbkombinationen<br />

sowie in sechs verschiedenen Längenvarianten<br />

angeboten. Die Oberflächen sind in<br />

schwarz (SA) und naturfarbig eloxiert (ME)<br />

erhältlich. Das Grundgehäuse sowie die<br />

Deckelplatten können auf Kundenwunsch<br />

mechanisch bearbeitet, oberflächenbehandelt<br />

und bedruckt werden.<br />

www.fischer<strong>elektro</strong>nik.de<br />

Bild: Fischer Elektronik<br />

Bild: Murr<strong>elektro</strong>nik<br />

Steckverbinder<br />

Für schnelle Power<br />

an der Maschine<br />

Die Steckverbinder der MQ15-Serie von<br />

Murr<strong>elektro</strong>nik lassen sich durch den<br />

werkzeuglosen Schnellanschluss einfach<br />

installieren. Eine ¼-Drehung genügt<br />

zum sicheren Einrasten und der<br />

Steckverbinder ist nach IP67 dicht. Die<br />

Montagezeit bei Neuinstallation, Service<br />

und Wartung verkürzt sich so um<br />

bis zu 80 %. Zur sicheren Montage<br />

trägt bei, dass der Verschlusszustand<br />

des Steckverbinders sowohl optisch als<br />

auch haptisch gekennzeichnet ist, zudem<br />

hilft bei der Montage ein Klick als<br />

akustisches Feedback. Die PUR-Vollumspritzung<br />

gewährleistet Manipulationssicherheit<br />

sowie Knick- und Vibrationsschutz<br />

bei erschwerten Bedingungen.<br />

Für weiteren Schutz sorgen eine Rastsicherung<br />

und ein Schutzschlauchanschluss<br />

am Steckverbinder. Das Produktprogramm<br />

umfasst umspritzte,<br />

vorkonfektionierte Steckverbinder mit<br />

hochbeständiger PUR oder kostengünstiger<br />

PVC-Leitung, passende Flanschsteckverbinder<br />

für die Motorintegration<br />

sowie feldkonfektionierbare Varianten.<br />

Dabei stehen eine 4– und eine 6-polige<br />

Ausführung mit Aderquerschnitten von<br />

1,5 bzw. 2,5 mm² zur Verfügung. Abgerundet<br />

wird das umfangreiche Produktportfolio<br />

durch die h-Verteilerlösung<br />

mit angespritzten Leitungen, mit der<br />

sich die Energieverteilung flexibel an<br />

beliebigen Stichen abführen lässt und<br />

damit die Zahl der Steckstellen erheblich<br />

reduziert werden kann.<br />

www.murr<strong>elektro</strong>nik.de<br />

50 <strong>elektro</strong> <strong>AUTOMATION</strong> » 04 (September) | 2022


M12-Steckverbinder-Portfolio von Binder<br />

Installationszeit verkürzen und Fehler vermeiden<br />

Bild: Franz Binder<br />

Anwender in der industriellen Automation<br />

können mit den M12-Steckverbindern<br />

die Installationszeit verkürzen und Fehler<br />

vermeiden, weil die Einzeladerverdrahtung<br />

entfällt. Verbindliche nationale und<br />

internationale Normen gewährleisten zudem<br />

den schnellen und einfachen Austausch<br />

der Produkte. Daher gelten<br />

M12-Rundsteckverbinder heute als unverzichtbar<br />

für die Anbindung von Senso-<br />

ren, Aktoren sowie weiteren Komponenten<br />

im Feld – sowohl zur Signal- und Datenübertragung<br />

als auch für die Leistungsversorgung<br />

der Geräte. Entsprechend<br />

ihrer jeweiligen Kodierung eignen<br />

sie für verschiedene industrielle Netzwerke<br />

wie CAN, Profibus oder Profinet geeignet.<br />

Das Binder-Portfolio anschlussfertiger<br />

Leitungen umfasst im M12-Segment<br />

eine Vielzahl von Steckverbindervarianten<br />

unterschiedlicher Kodierungen. In den<br />

Polzahlen 3 bis 12 ausgeführt, sind gerade<br />

sowie gewinkelte Produkte, ein- oder<br />

beidseitig umspritzt, in verschiedenen<br />

Leitungsqualitäten erhältlich. Neben der<br />

Baugröße M12 hat Binder weitere anschlussfertige<br />

Produkte, etwa für die kleinere<br />

und ebenfalls standardisierte Bauform<br />

M8, im Programm.<br />

www.binder-connector.de<br />

ASi-Safety-at-Work-Sicherheitsrelais von Bihl+Wiedemann<br />

Funktionale Sicherheit in der Schutzart IP67<br />

Mit dem E/A-Modul BWU4379 für ASi Safety at Work<br />

in Schutzart IP67 erweitert Bihl+Wiedemann sein Sortiment<br />

für die funktionale Sicherheit. Es ist das erste<br />

Safety Relais in IP67 des Anbieters. Es bietet einen sicheren<br />

Relaisausgang mit galvanisch getrennten Kontaktsätzen,<br />

einen zweikanaligen sicheren Eingang bis<br />

SIL3/Kat. 4 für potentialfreie Kontakte sowie einen digitalen<br />

Eingang. Über den sicheren Ausgang lässt sich<br />

zum einen ein sicher geschalteter AUX-Abzweig im<br />

Feld und damit passive Sicherheit erzeugen. Zum anderen<br />

können dank des Relais verschiedene Anlagenteile<br />

mit unterschiedlichen Potentialen sicher gekoppelt<br />

werden – in IP67 mit einem einfachen M12-Kabel.<br />

Die Versorgung des Moduls mit ASi und AUX erfolgt<br />

jeweils über Profilkabel per Durchdringungstechnik.<br />

Die Anbindung der Peripherie wird über vier fünfpolige<br />

M12-Buchsen realisiert.<br />

www.bihl-wiedemann.de<br />

Bild: Bihl+Wiedemann<br />

Universelle Positionsschalter von Steute<br />

Auch mit Sicherheitsfunktion bis PL e und SIL 3<br />

Die Positionsschalter-Baureihe ES/EM 97<br />

von Steute zeichnet sich unter anderem<br />

durch ihre modulare Bauweise aus. Die Betätigerköpfe<br />

der Schaltgeräte können mit<br />

vier unverlierbaren Schrauben befestigt<br />

und ausgetauscht oder in 90°-Schritten<br />

gedreht werden. Die Schalteinsätze lassen<br />

sich nach dem Öffnen der schraubenlosen<br />

Deckelbefestigung herausnehmen – das<br />

vereinfacht die Installation. Mit diesen Ei-<br />

Bild: Steute<br />

genschaften zielt Steute auf universelle<br />

Einsatzmöglichkeiten der Baureihe ES/<br />

EM 97 in der gesamten industriellen Automation.<br />

Dazu passen das breite Spektrum<br />

der Betätiger (unterschiedliche<br />

Drehhebel, Rollenhebel, Tastfedern…) und<br />

die Abmessungen nach EN 50047, die in<br />

der Automatisierungstechnik als Standard<br />

weit verbreitet sind. Die neue Baureihe<br />

kann in sicherheitsgerichteten Anwendungen,<br />

d. h. als Positionsschalter mit Sicherheitsfunktion,<br />

eingesetzt werden. In<br />

Verbindung mit einer geeigneten Auswerteeinheit<br />

lässt sich mit ihnen eine Absicherung<br />

gemäß Performance Level e<br />

nach EN ISO 13849-1 und SIL 3 nach<br />

EN 62061 erreichen.<br />

www.steute.com<br />

<strong>elektro</strong> <strong>AUTOMATION</strong> » 04 (September) | 2022 51


Kameras helfen bei der Ausrichtung von Kleinteile-Transportbehältern.<br />

Bild: Framos<br />

Kameratechnik von Framos für die intelligente Industrie<br />

KI-basierte Robotik-Lösung<br />

positioniert Kleinladungsträger<br />

In der Vergangenheit hatten Roboter in dynamischen Prozessen Schwierigkeiten, flexibel auf Abweichungen<br />

zu reagieren, beispielsweise wenn sie Bauteile greifen sollten, die nicht exakt ausgerichtet waren. Solche<br />

Herausforderungen lassen sich mit Tiefenkameras von Framos gut in den Griff bekommen. Mit einer D435e<br />

Tiefenkamera können Roboter Kleinladungsträger erkennen, greifen und positionieren.<br />

In Automatisierten Prozessen gemäß Industrie 4.0<br />

spielen intelligente Industrieroboter eine herausragende<br />

Rolle. Sie kommen unter anderem in der automatischen<br />

Sortierung und Palettierung zum Einsatz,<br />

arbeiten autonom oder mit den Menschen Hand<br />

in Hand bei sich ständig ändernden Arbeitsabläufen<br />

und Ist-Situationen. Dafür ist es notwendig, dass sie<br />

ihre Umgebung wahrnehmen können – also mit Sensoren<br />

ausgestattet werden, die jene Daten liefern, die<br />

mittels KI-Unterstützung komplexe Automatisierungen<br />

ermöglichen. Dank KI-basierter Vision-Systeme<br />

sind Roboter heute in der Lage, ihre Umgebung auf<br />

völlig neue Weise wahrzunehmen oder mit<br />

ihr zu interagieren. Intelligente Roboter<br />

können somit Aufgaben übernehmen,<br />

die bislang undenkbar waren.<br />

Anwendungsfelder und<br />

Herausforderungen<br />

IM ÜBERBLICK<br />

3D-Kameras für den industriellen<br />

Einsatz an Robotern<br />

zur Kleinteilelogistik unterstützen<br />

innovative Industrie-4.0-Konzepte.<br />

Während der letzten Jahre hat<br />

sich die industrielle Bildverarbeitung<br />

einen festen Platz in der Automation<br />

gesichert, vor allem in den traditionellen Feldern<br />

wie Produktion und Qualitätskontrolle. Mit<br />

3D-Vision folgt nun der nächste Schritt – die Technik<br />

hat das Potenzial, ganze Branchen zu verändern. Intelligenten,<br />

sehenden Geräten wird die Zukunft gehören.<br />

Robotik, autonome Transportsysteme oder<br />

medizinische Geräte können von Machine-Vision-<br />

Anwendungen profitieren, zumal es mittlerweile industriegerechte<br />

Kamerasysteme gibt, die selbst<br />

schnelle Objekte unter rauen Umgebungsbedingungen<br />

zuverlässig erkennen. Ihre Tiefendaten bilden die<br />

Basis für vollautomatisierte Prozesse in Produktionslinien.<br />

Zum Beispiel in der Logistik und bei<br />

Industrieanwendungen, in denen intelligente<br />

Geräte autonom Entscheidungen<br />

treffen.<br />

3D-Kameras für den industriellen<br />

Einsatz müssen in rauen Produktionsumgebungen<br />

funktionieren<br />

und schnell bewegte Objekte zuverlässig<br />

erkennen. So beispielsweise<br />

an einem Roboterarm. Eine<br />

52 <strong>elektro</strong> <strong>AUTOMATION</strong> » 04 (September) | 2022


Tiefenkamera direkt<br />

am Greifer montiert.<br />

Bild: Framos<br />

stabile und latenzfreie Datenübertragung über längere<br />

Entfernungen, etwa mit GigE-Vision, ist genauso<br />

ein Muss wie die unkomplizierte Integration.<br />

Mit kamerabasierter 3D-Sensorik und KI lassen sich<br />

viele Anwendungsgebiete erschließen – beispielsweise<br />

in der Montage und der Logistik, etwa bei der<br />

Kommissionierung von Bauteilen und bei der Positionierung<br />

von Kleinladungsträgern (KLTs). Intelligente<br />

Industrieroboter müssen Zielobjekte (Ausrichtungen,<br />

Abmessungen und Abstände) eindeutig identifizieren,<br />

um sie aufnehmen und exakt positionieren zu<br />

können. In einigen Fällen müssen sie auch ihre Umgebung<br />

wahrnehmen können, beispielsweise um Kollisionen<br />

mit Menschen und Objekten zu vermeiden.<br />

Hierfür ist eine leistungsfähige Sensorik notwendig.<br />

Die D435e Tiefenkamera von Framos kann unter anderem<br />

in Kombination mit dem ROS (Robotic Operating<br />

System) Framework für die Steuerung genutzt<br />

werden. So kann sie beispielsweise<br />

auch in der automatischen Sortierung<br />

und Palettierung<br />

mit Robotern zum Serieneinsatz<br />

kommen.<br />

Am Beispiel<br />

Palettierung<br />

Bei der Palettierung<br />

erfasst die<br />

Kamera Maße und<br />

Lage der Zielobjekte,<br />

bestimmt die bestimmt<br />

die optimale Greifposition und löst<br />

Bild: Framos<br />

Tiefenkamera für den Einsatz<br />

im Industrieumfeld.<br />

die<br />

Aufnahme, Ausrichtung und Stapeln aufauf Paletten<br />

ohne Kollision aus. Das robuste Gehäuse der Tiefenkamera<br />

D435e in Schutzart IP66 und die verriegelbaren<br />

Anschlüsse wurden speziell für anspruchsvolle<br />

Industrieumgebungen entwickelt. Vier Montagebohrungen<br />

auf der Rückseite der Kamera ermöglichen eine<br />

flexible Installation, um Verdeckungen im Sichtfeld<br />

zu minimieren. Die Tiefenkamera bietet damit<br />

die Möglichkeit, Prozesse in der Produktion, Montage<br />

und Logistik auf die Anforderungen der Industrie 4.0<br />

umzustellen. Die Sortierung und Palettierung sind<br />

zwei Beispiele von vielen weiteren Aufgaben, die sehende<br />

Roboter mit KI-Unterstützung bei einer Umstellung<br />

auf Industrie 4.0 ausführen können.<br />

Leistungsfähige Kamera<br />

Die Tiefenkamera D435e von Framos ist für solche<br />

Anwendungen wie geschaffen. Sie nutzt das Intel-<br />

RealSense-Kameramodul voll aus, um die benötigten<br />

Informationen bereitzustellen. Über den integrierten<br />

Intel-Realsense-Vision-Processor D4 wird die Tiefeninformation<br />

direkt in der Kamera generiert und über<br />

die Gigabit-Ethernet-Schnittstelle bereitgestellt. Somit<br />

wird keine zusätzliche Leistung auf dem Host-<br />

System für die Erstellung des Tiefenbilds benötigt.<br />

Zudem können Farbinformationen und Tiefendaten<br />

überlagert werden, um eine genaue Identifizierung<br />

und Orientierung der Kleinladungsträgern zu gewährleisten.<br />

Der Trend, immer mehr Roboter in der Logistik einzusetzen,<br />

wird sich nach Einschätzung<br />

von Framos weiter fortsetzen –<br />

beim Bestücken von Boxen,<br />

beim Beladen von Paletten<br />

und beim Platzieren<br />

von Kisten auf der Fördertechnik.<br />

Speziell die<br />

mobilen Roboter bieten ein<br />

hohes Maß an Flexibilität.<br />

Um alle Potenziale voll auszuschöpfen,<br />

beispielsweise bei der Ermittlung<br />

der idealen Greifpunkte,<br />

kommt es auf ein optimales Zusammenspiel<br />

von Sensorik, Kameratechnik und künstlicher Intelligenz<br />

an. Das Unternehmen hat hier viele Erfahrungen<br />

gesammelt, um bei der Realisierung entsprechender<br />

Vision-Lösungen einen wichtigen Beitrag zu<br />

leisten.<br />

www.framos.com<br />

INFO<br />

Weitere Details zu den<br />

3D-Kameras<br />

hier.pro/rAgnz<br />

<strong>elektro</strong> <strong>AUTOMATION</strong> » 04 (September) | 2022 53


PRAXIS » Sensorik<br />

Smarte Ganzmetall-Sensoren für Industrie-4.0-Applikationen in rauer Umgebung<br />

Volle Leistungsfähigkeit auch<br />

unter Extrembedingungen<br />

Die smarten induktiven Ganzmetallsensoren von Contrinex bieten gute<br />

Voraussetzungen für IoT-Anwendungen. Sie vereinen nicht nur verschiedene<br />

Sensormodi in einem einzigen Gerät, sondern sind auch äußerst robust und<br />

lassen sich einfach in die Applikation integrieren.<br />

Dipl. Ing. Norbert Matthes, Technical Sales Manager, Contrinex<br />

IM ÜBERBLICK<br />

Smarte Induktivsensoren<br />

vermessen Positionen hochgenau<br />

– im Ganzmetall -<br />

gehäuse aus Edelstahl nun<br />

auch unter besonders rauen<br />

Bedingungen.<br />

Smarte Induktivsensoren vermessen<br />

etwa in der Pneumatik die Kolbenverschiebung<br />

und -geschwindigkeit der Zylinder,<br />

sorgen bei Lineartischen für eine<br />

hochpräzise Positionierung, ermöglichen<br />

in modernen CNC-Bearbeitungszentren<br />

unterschiedliche Material-, Werkstückund<br />

Schnittgeschwindigkeiten oder identifizieren<br />

in Industrieanlagen zuverlässig<br />

metallische Werkstoffe.<br />

Da es bei diesen Anwendungen oft sehr<br />

rau zugeht, hat der Schweizer Sensorspezialist<br />

Contrinex seine smarten induktiven<br />

Ganzmetallsensoren mit einem Gehäuse<br />

Die neuen smarten Induktivsensoren<br />

von Contrinex arbeiten im 2-Kanal-Betrieb<br />

(IO-Link/SIO) und können deshalb<br />

auch dezentrale Prozessaufgaben unter<br />

lokaler Kontrolle lösen.<br />

Bild: Contrinex<br />

aus Volledelstahl ausgestattet. Das Gehäuse<br />

ist mit oder ohne Gewinde erhältlich<br />

und kann in der Form individuellen<br />

Wünschen angepasst werden.<br />

Die induktiven smarten Ganzmetallsensoren<br />

von Contrinex erfassen Objekte aus Stahl,<br />

Aluminium und Buntmetall effektiv ohne<br />

dabei den Schaltabstand zu verringern.<br />

Dank der integrierten Mehrkanalüberwachungsschaltkreise<br />

kann der Anwender zudem<br />

individuelle Ausgangsschaltpunkte definieren<br />

(Wire teach). Die IO-Link-Schnittstelle<br />

sorgt für eine einfache Integration in<br />

das jeweilige Steuerungssystem.<br />

Predictive-Maintenance-<br />

Anwendungen profitieren<br />

Im IO-Link-Modus unterstützen die induktiven<br />

smarten Ganzmetallsensoren<br />

darüber hinaus die vorausschauende<br />

Instandhaltung. Durch die einfache<br />

Aktivierung eines IO-Link-Parameters<br />

können aus dem jeweiligen Register<br />

verschiedene Arten von Daten für die<br />

Anzeige und Live-Überwachung ausgegeben<br />

werden. Darüber hinaus lassen<br />

sich bis zu 3 Systemalarme auch<br />

auf verschiedene Schwellenwerte<br />

einstellen.<br />

Die smarten Sensoren geben zudem<br />

binäre Ausgangssignale auch während<br />

des Betriebs im IO-Link-Modus direkt<br />

an die Steuerung ab, so dass Maßnahmen<br />

nahezu ohne Zeitverlust eingeleitet<br />

werden können. Da ihre Datenstruktur<br />

mit dem IO-Link Common<br />

Profile für digitale Messsensoren<br />

(DMS) kompatibel ist, bieten die smarten<br />

Sensoren die Flexibilität einer<br />

standardisierten Datenabbildung,<br />

-übertragung und -verarbeitung – und<br />

zwar unabhängig von Hersteller und<br />

Sensortyp.<br />

Signalaufbereitung mit<br />

bewährter ASIC-Technologie<br />

Die Signalaufbereitung der robusten<br />

smarten Sensoren erfolgt auf einem<br />

hochkomplexen applikationsspezifischen<br />

Chip (ASIC) aus eigener Entwicklung.<br />

Außerdem verfügen die<br />

Volledelstahl-Sensoren über eine IO-<br />

Link-Schnittstelle, die benutzerkon-<br />

54 <strong>elektro</strong> <strong>AUTOMATION</strong> » 04 (September) | 2022


figurierbare Ausgänge ermöglicht und<br />

sie damit geeignet zum Einsatz für<br />

Smart-Factory-Aufgaben macht. Denn<br />

IO-Link ermöglicht neben der kontinuierlichen<br />

Überwachung der Prozessdaten<br />

unter anderem auch das ständige<br />

Monitoring des Sensorstatus, die Empfindlichkeitseinstellung<br />

und die Überprüfung<br />

der Sensor-ID, die einer Installation<br />

am falschen Ort vorbeugt.<br />

Dank zahlreicher Features bieten die<br />

smarten induktiven Ganzmetallsensoren<br />

von Contrinex Konstrukteuren außergewöhnlich<br />

vielseitige Einsatzmöglichkeiten.<br />

„Wir haben die robusten smarten<br />

Sensoren speziell für die Verwendung in<br />

einem rauen Umfeld entwickelt, beispielsweise<br />

für Anwendungen, in denen<br />

die Sensoren wiederholten Stößen ausgesetzt<br />

sind oder permanent mit Reinigungs-<br />

und Prozessflüssigkeiten in Kontakt<br />

kommen“, berichtet Norbert Matthes,<br />

Technical Sales Manager bei Contrinex.<br />

„Neben ihrer extremen Widerstandsfähigkeit<br />

vereinen sie sämtliche<br />

Smart Features, die Anwendern aus unserem<br />

Produktsortiment an smarten<br />

Sensoren bekannt sind.“<br />

Hochauflösende<br />

Multimode-Messung<br />

Wie alle smarten Sensoren von Contrinex<br />

verfügt auch die Volledelstahl-Version<br />

über eine hochauflösende Multimode-<br />

Messung von Prozessdaten oder kritischen<br />

Ereignisdaten. Ein einziger intelligenter<br />

Sensor macht es möglich, mehrere<br />

Parameter direkt oder indirekt zu messen.<br />

Zu den direkten Messungen zählen Ent-<br />

Contrinex passt seine smarten induktiven Ganzmetallsensoren exakt an die Anforderungen<br />

der Kundenapplikation an.<br />

Smarte induktive Sensoren gibt es in verschiedenen<br />

Gehäuseformen- und -größen.<br />

fernungen und seitliche Position (konstanter<br />

Abstand) sowie die Oberflächenerkennung.<br />

Indirekt werden Winkel, seitliche<br />

Position (schiefe Ebene), Kraft und<br />

Schwingung gemessen und eine Schrittzählung<br />

vorgenommen. So lässt sich beispielsweise<br />

mit den smarten Sensoren eine<br />

lineare metallische Schräge hochgenau<br />

per Induktion erfassen und messen.<br />

Verschiedene Start- und Endpunkte können<br />

vom Anwender frei gesetzt werden.<br />

Bild: Contrinex<br />

Ganz neu im Produktprogramm sind die smarten<br />

induktiven Ganzmetallsensoren aus Volledelstahl<br />

für Anwendungen in besonders rauen Umgebungen.<br />

Anwender profitieren von hochpräzisen<br />

Messungen, deren Wiederholgenauigkeit<br />


Bild: Maksym Yemelyanov/stock.adobe.com<br />

In der Logistik zählt jede Minute – weswegen Rollbahnsensoren eine wichtige Rolle spielen. Die von Telemecanique Sensor lassen sich<br />

schnell und einfach montieren, austauschen und bieten einen zuverlässigen Schutz vor Dejustage.<br />

Innovative Sensorik in der Fördertechnik<br />

Rollenbahn-Sensor minimiert Ausfallzeiten<br />

Schnell muss es in der Logistik gehen – und möglichst ohne Unterbrechungen. Um die Verfügbarkeit<br />

von Förderanlagen zu erhöhen, hat Telemecanique Sensors daher spezielle Rollenbahnsensoren entwickelt.<br />

Dahinter verbirgt sich ein ausgeklügeltes Konzept: Die Sensoren werden nicht wie üblich auf<br />

einem Haltewinkel seitlich vom Förderband installiert, sondern zwischen den Rollen des Fördersystems.<br />

Das vereinfacht nicht zuletzt auch Montage und Austausch der Sensoren.<br />

Andreas Gérard, Produktmanager Sensorik DACH bei Telemecanique Sensors<br />

IM ÜBERBLICK<br />

Förderanlagen müssen<br />

Der Onlinehandel hat in den vergangenen<br />

Jahren eine beispiel-<br />

stetig in Betrieb sein.<br />

Zwischen die Rollen integrierte<br />

Sensoren bieten dalose<br />

Erfolgsgeschichte hingelegt und<br />

das Kaufverhalten nachhaltig verändert.<br />

Wenige Klicks, schon liegt die<br />

bei Vorteile gegenüber solchen<br />

auf Haltewinkeln.<br />

Montagezange neben dem Fernseher im<br />

digitalen Warenkorb. Einige Sekunden später<br />

ist die Bestellung abgeschlossen. Der voraussichtliche<br />

Liefertermin: Ein bis zwei Tage. Ob beim Frühstück,<br />

in der Mittagspause oder vor dem Schlafengehen,<br />

rund um die Uhr werden Waren verglichen, bestellt<br />

und gekauft. Und der Paketdienst klingelt am<br />

besten noch heute an der Tür.<br />

Verfügbarkeit versus Stillstand<br />

Mit dem rasanten Wachstum des E-Commerce sind<br />

auch die Anforderungen an die Logistik und die Vertriebszentren<br />

gestiegen. Immer mehr Waren müssen<br />

tagtäglich entgegengenommen und ausgeliefert<br />

werden. 24 Stunden am Tag und an sieben Tagen die<br />

Woche laufen die Förderanlagen. Effizienz, Geschwindigkeit,<br />

Verfügbarkeit und durchgängige Lieferfähigkeit<br />

sind die Gebote der Stunde.<br />

Der natürliche Feind dieser Bestrebungen ist seit jeher<br />

der Stillstand. Schon kleinere Störungen können<br />

die Logistikkette ins Wanken bringen und hohe Folgekosten<br />

nach sich ziehen. Um längere Ausfallzeiten<br />

56 <strong>elektro</strong> <strong>AUTOMATION</strong> » 04 (September) | 2022


Sensorik « PRAXIS<br />

und damit wirtschaftliche Schäden zu reduzieren,<br />

wurde in der Vergangenheit an zahlreichen Stellschrauben<br />

gedreht – immer mit dem Ziel, die<br />

Betriebszeit zu maximieren und die Ausfallzeit zu<br />

minimieren.<br />

Die Auswirkungen<br />

einer Störung minimieren<br />

Bei einer Störung gilt daher zu allererst: Schnell reagieren<br />

und das Problem ohne Umwege lösen. Ist beispielsweise<br />

ein Gerät<br />

defekt, muss es<br />

in kürzester Zeit<br />

repariert oder ausgetauscht<br />

werden<br />

können. Aber nicht<br />

immer ist die Ursache<br />

der Störung<br />

sofort ersichtlich.<br />

Hier können Remote-Ansätze<br />

hilfreich<br />

sein. Diese<br />

ermöglichen eine gezielte Ferndiagnose und in den<br />

meisten Fällen auch einen schnellen Zugriff auf die<br />

Anlage.<br />

Ein Ansatz, ungeplante Stillstandszeiten bereits im<br />

Keim zu ersticken, kann unter dem Schlagwort Predictive<br />

Maintenance zusammengefasst werden. Dabei<br />

werden mit Hilfe intelligenter Sensoren und Tools<br />

zahlreiche Betriebsparameter der Anlage erfasst,<br />

analysiert und ausgewertet. Anhand der Ergebnisse<br />

können potenzielle Störungen rechtzeitig erkannt<br />

und durch proaktive Gegenmaßnahmen verhindert<br />

werden.<br />

Schwachstelle Sensoren<br />

Eine bekannte Stellschraube mit Blick auf die Betriebszeit<br />

ist die Fördertechnik. Denn wenn ein Förderband<br />

ausfällt, steht bald der gesamte Betrieb still.<br />

Eine weniger offensichtliche Stellschraube in der<br />

Fördertechnik sind die Sensoren. Diese werden üblicherweise<br />

an einem Haltewinkel seitlich vom Förderband<br />

angebracht. Gegenüber von den Sensoren liegen<br />

die Reflektoren, die ebenfalls an einem Haltewinkel<br />

montiert sind. Ein bewährter Ansatz, der aber<br />

auch Risiken birgt, da sowohl die Sensoren als auch<br />

die Reflektoren weitgehend ungeschützt und entsprechend<br />

anfällig für Fremdeinwirkungen sind. Es<br />

muss lediglich ein größeres Paket oder ein Mitarbeiter<br />

gegen die Konstruktion stoßen, schon ist der Sensor<br />

verstellt. In der Folge kann es passieren, dass Störungen<br />

angezeigt werden, die keine sind. Obwohl<br />

weit und breit kein Paket zu sehen ist, wird dann zum<br />

Beispiel an einer bestimmten Stelle dauerhaft ein<br />

Objekt detektiert und ein Stau gemeldet. Die Folge:<br />

Die Förderbänder stehen erst einmal still.<br />

Im schlimmsten aller Fälle wird der Sensor aber nicht<br />

nur verstellt, sondern beschädigt und muss ausgetauscht<br />

werden. Das bedeutet: Schrauben lösen, alten<br />

Sensor abnehmen, neuen Sensor hinhalten,<br />

Schrauben wieder festziehen. Ist dann auch noch der<br />

Haltewinkel verbogen, muss auch dieser demontiert<br />

und ein neuer angebracht werden. Was nach einer<br />

Lappalie klingt, kann gut und gerne 30 min in Anspruch<br />

nehmen.<br />

Natürlich muss an<br />

»Weil die Sensoren sowohl der Beleuchtung<br />

als auch herabfallendem Staub<br />

ausgesetzt sind, wurden die Widerstandsfähigkeit<br />

gegenüber Umgebungslicht<br />

verstärkt und staubresistente<br />

Konvexlinsen integriert, die<br />

Schmutzablagerungen verhindern.«<br />

dieser Stelle erwähnt<br />

werden,<br />

dass die entsprechenden<br />

Sensoren<br />

in aller Regel Industrieprodukte<br />

sind und nicht bei<br />

der kleinsten Berührung<br />

abbrechen.<br />

Auf den ersten<br />

Blick mag das Risiko daher gering erscheinen.<br />

Führt man sich jedoch vor Augen, dass in Vertriebszentren<br />

oft mehrere tausend Sensoren verbaut sind,<br />

wird die Relevanz schnell ersichtlich. Denn je mehr<br />

Sensoren vorhanden sind, desto höher ist die Wahrscheinlichkeit,<br />

dass eben doch etwas passiert.<br />

Die Alternative<br />

Diese Szenarien im Blick, hat sich Telemecanique<br />

Sensors für ein gänzlich neues Konzept entschieden<br />

und spezielle Sensoren für Rollengänge entwickelt.<br />

Bild: Telemecanique Sensors<br />

Die länglichen Sensoren müssen<br />

lediglich über ein Federsystem –<br />

ähnlich einer Duschstange – zwischen<br />

die beiden Führungsschienen<br />

geklickt werden, schon sind sie<br />

mechanisch montiert.<br />

<strong>elektro</strong> <strong>AUTOMATION</strong> » 04 (September) | 2022 57


PRAXIS » Sensorik<br />

Gut geschützt: Weil<br />

die Sensoren in den<br />

Rollengang geklemmt<br />

sind, ist es nahezu<br />

ausgeschlossen, dass<br />

jemand versehentlich<br />

in die Rollenbahn<br />

greift und gegen den<br />

Sensor stößt.<br />

Der Aufbau dieser Sensoren unterscheidet sich<br />

grundlegend von der üblichen Herangehensweise.<br />

Denn die Rollenbahnsensoren von Telemecanique<br />

Sensors werden nicht auf einem Haltewinkel seitlich<br />

vom Förderband installiert, sondern zwischen den<br />

Rollen des Fördersystems. Weder Haltewinkel noch<br />

Werkzeug werden hierfür benötigt – zusätzliche Reflektoren<br />

sind ebenfalls überflüssig. Die länglichen<br />

Sensoren müssen lediglich über ein Federsystem –<br />

ähnlich einer Duschstange - zwischen die beiden<br />

Führungsschienen geklickt werden, schon sind sie<br />

mechanisch montiert. Jetzt nur noch einen Stecker<br />

(zum Beispiel M8- oder M12) in die entsprechende<br />

Kabeldose stecken und das System ist auch elektrisch<br />

angeschlossen und betriebsfertig.<br />

Geschützt und<br />

in wenigen Minuten ausgetauscht<br />

Vor allem mit Blick auf die Betriebszeit bringt dieser<br />

Ansatz entscheidende Vorteile mit sich. So entfällt<br />

zunächst einmal das Risiko einer ungewollten Kolli -<br />

sion zwischen den Sensoren und sich bewegenden<br />

Objekten. Schließlich werden die Sensoren in den<br />

Rollengang geklemmt und sind damit unmittelbar in<br />

die Förderanlage integriert und gut geschützt. Dementsprechend<br />

ist es nahezu ausgeschlossen, dass jemand<br />

versehentlich in die Rollenbahn greift und gegen<br />

den Sensor stößt. Dasselbe gilt für Pakete. Und<br />

auch Vibrationen können dem Rollenbahnsensor<br />

nichts anhaben, denn dieser ist über eine Verzahnung<br />

fest im Förderrahmen fixiert. Damit geht die Gefahr,<br />

dass die Sensoren durch äußere Einflüsse verstellt<br />

oder beschädigt werden, gegen Null.<br />

Bild: Telemecanique Sensors<br />

Sollte der Sensor dennoch ausgetauscht werden<br />

müssen, ist das Konzept von Telemecanique Sensors<br />

ebenfalls ein Sprung nach vorn. Wo üblicherweise<br />

erst Schrauben gelöst, Sensoren ausgewechselt,<br />

Schrauben wieder festgezogen und womöglich gar<br />

die Haltewinkel erneuert werden müssen, können die<br />

Rollenbahnsensoren einfach von oben eingehängt<br />

werden. Innerhalb weniger Minuten ist dieser Prozess<br />

abgeschlossen und es kann weitergehen. Gegenüber<br />

dem klassischen Ansatz ergibt sich dadurch eine<br />

Zeitersparnis von bis zu 50 %– ein bedeutender Vorteil<br />

im Rahmen von Montage- oder Wartungsarbeiten<br />

und ein wichtiger Schritt, um die Stillstands -<br />

zeiten weiter zu minimieren.<br />

Herausforderungen durch Einbauposition<br />

Der besondere Aufbau der Rollenbahnsensoren –<br />

Detektion von unten nach oben – bringt aber auch besondere<br />

Herausforderungen mit sich. Denn dadurch<br />

sind die Sensoren sowohl der Beleuchtung als auch herabfallendem<br />

Staub ausgesetzt. Telemecanique Sensors<br />

hat daher die Widerstandsfähigkeit gegenüber Umgebungslicht<br />

verstärkt und staubresistente Konvexlinsen<br />

integriert, die Schmutzablagerungen verhindern.<br />

In der Logistik zählt jede Minute. Und wie in kaum einer<br />

anderen Branche sind die Betreiber von Förderanlagen<br />

auf reibungslose Prozesse und maximale Verfügbarkeit<br />

angewiesen. In diesem Gesamtkomplex sind die Rollenbahnsensoren<br />

von Telemecanique Sensors von großer<br />

Bedeutung. Sie lassen sich schnell und einfach montieren,<br />

können ebenso schnell ausgetauscht werden und<br />

bieten einen zuverlässigen Schutz vor Dejustage. Und<br />

wie die Logistik befinden sich auch die Rollenbahnsensoren<br />

in einem permanenten Wandel. Aktuell werden<br />

sie beispielsweise für jeden Kunden in der Länge individuell<br />

angefertigt, da die Breite der Rollengänge nicht<br />

genormt ist. Telemecanique Sensors arbeitet daher an<br />

der Entwicklung einer neuen Generation, die sich flexibler<br />

an unterschiedliche Breiten anpassen kann. Die<br />

Sensoren dieser nächsten Generation werden zudem<br />

über eine IO-Link-Schnittstelle verfügen und eine höhere<br />

Abdichtung besitzen. Alles in allem keine schlechten<br />

Aussichten, um Ausfallzeiten zu minimeren. (co)<br />

www.tesensors.com<br />

INFO<br />

Weitere Details zu Sensoren<br />

für die Intralogistik:<br />

hier.pro/87fg7<br />

58 <strong>elektro</strong> <strong>AUTOMATION</strong> » 04 (September) | 2022


Daten erfassen « NEWS<br />

Condition-Monitoring-Sensor von Turck<br />

Smarte Überwachung in Produktion und Lager<br />

Der kombinierter Feuchte- und Temperatursensor<br />

CMTH von Turck ist jetzt in einer<br />

kompakten Variante mit verbesserter IIoT-<br />

Integration für Condition-Monitoring-Anwendungen<br />

verfügbar. Mit 57 mm Länge<br />

und einem Betriebstemperaturbereich von<br />

–40 bis +100 °C ist der IP67-Sensor im<br />

M12-Gehäuse auch in anspruchsvollen<br />

Umgebungen leicht einsetzbar. Die einfache<br />

Integration wird laut Anbieter auch<br />

schnittstellenseitig unterstützt: Das standardisierte<br />

IO-Link-Smart-Sensor-Profil<br />

(Stand 4.1.2.) mit 64 Bit auf zwei Kanälen<br />

vereinfacht die herstellerübergreifende<br />

Einrichtung von vernetzten Systemen. Der<br />

CMTH eignet sich insbesondere zur Überwachung<br />

des Klimas in Produktions- und<br />

Lagergebäuden in allen Branchen, die mit<br />

feuchte- und temperatursensiblen Gütern<br />

umgehen. Der Sensor gibt im Simple-<br />

I/O-Modus (SIO) für Temperatur und<br />

Feuchte je ein Schaltsignal aus. Insbesondere<br />

zur Nachrüstung von Klimadaten in<br />

bestehenden Applikationen eignet sich<br />

dieser Modus gut, da selten digitale<br />

Schnittstellen wie IO-Link vorliegen. In<br />

moderneren Anlagen oder Maschinen bietet<br />

der IO-Link-Modus-Vorteile, denn der<br />

CMTH-Sensor kann so nicht nur kontinuierliche<br />

Prozesswerte ausgeben, sondern<br />

Bild: Hans Turck<br />

beispielsweise auch selbstständig den situativen<br />

Taupunkt ermitteln. Nutzer, die<br />

Langzeitanalysen benötigen, werden die<br />

vorkonfigurierte Histogramm-Funktion zu<br />

schätzen wissen.<br />

www.turck.com<br />

Schlanker Näherungsschalter von EGE für anspruchsvolle Anwendungen<br />

Der Sensor passt auch dann, wenn’s eng wird<br />

Für anspruchsvolle Anwendungen mit begrenztem Einbauraum und Umgebungstemperaturen<br />

zwischen –5 und 120 °C bietet EGE mit dem induktiven Näherungsschalter<br />

IGMF 202 GSP eine Problemlösung. Aufgrund seines schlanken Edelstahlgehäuses mit<br />

M8-Außengewinde lässt sich der Näherungsschalter auch an Stellen montieren, für die herkömmliche<br />

Modelle zu groß sind. In der bündigen Bauform erreicht der temperaturwechselfeste Näherungsschalter<br />

einen Schaltabstand von 2 mm für Stahl ST 37. Zur optischen Kontrolle des Schaltzustands befindet<br />

sich am Kabelabgang ein spezielles Kunststoff-Leuchtelement, das Objekterfassungen mit gelbem Licht signalisiert.<br />

Dank des wasserdichten Gehäuses kann der Näherungsschalter problemlos in Waschstraßen sowie anderen Anwendungen<br />

verwendet werden, in denen regelmäßige Reinigungsprozesse durchgeführt werden. Das Dichtungskonzept<br />

eignet sich auch zum Einsatz in ölhaltigen Umgebungen. Der Betrieb des Sensors erfolgt mit einer Gleichspannung<br />

zwischen 10 und 30 V. EGE liefert das Gerät standardmäßig mit einem 2 m langen FEP-Kabel.<br />

www.ege-<strong>elektro</strong>nik.com<br />

Bild: EGE Elektronik Spezial-Sensoren<br />

Sensor von Ahlborn für drahtlose Messnetzwerke<br />

Misst Kohlendioxid, Temperatur und Luftdruck<br />

Bild: Ahlborn Mess- und Regelungstechnik<br />

Der Funkfühler FY 1700–1CO2 von<br />

Ahlborn misst Kohlendioxid, Lufttemperatur<br />

und Luftdruck mit einem eingebauten<br />

Sensormodul. Damit kann unter anderem<br />

die Luftqualität über die Messung der<br />

CO 2<br />

-Konzentration und die Aufenthaltsqualität<br />

(Behaglichkeit) über die Messung<br />

der Lufttemperatur beurteilt werden. Sind<br />

mehrere Funksensoren im Raum verteilt,<br />

lässt sich über die zeitsynchrone Messung<br />

ein aussagekräftiges Raumprofil erstellen.<br />

Eine aufwendige Verkabelung entfällt.<br />

Über das integrierte Multisensorelement<br />

werden die Messgrößen CO 2<br />

bis 5.000<br />

ppm, Temperatur von –5 bis +50 °C und<br />

der Luftdruck von 700 bis 1.100 mbar<br />

gleichzeitig gemessen. Die Messdaten des<br />

drahtlosen Sensors werden über den Wireless-Datenlogger<br />

Almemo 470–1 erfasst.<br />

Mit dem Funkmesssystem lassen sich<br />

drahtlose Messnetzwerke für Raumklimaüberwachung<br />

in Produktion und Lagerüberwachung<br />

aufbauen.<br />

www.ahlborn.com<br />

<strong>elektro</strong> <strong>AUTOMATION</strong> » 04 (September) | 2022 59


NEWS » Daten erfassen<br />

Laser-Sensor von Micro-Epsilon<br />

Smart dank EtherCAT<br />

Bild: Micro-Epsilon Messtechnik<br />

Mit der Einführung des neuentwickelten<br />

Laser-Triangulationssensors Opto-<br />

NCDT 1900 mit EtherCAT hat Micro-Epsilon<br />

eine leistungsfähige Sensorlösung<br />

für den Einsatz in der Fabrik- und Anlagenautomatisierung<br />

entwickelt. Der<br />

Sensor ermöglicht genaue Weg-, Abstands-<br />

und Positionsmessungen in einer<br />

Vielzahl von Messaufgaben bei<br />

gleichzeitig hoher Wirtschaftlichkeit.<br />

Mit der integrierten Industrial-Ethernet-<br />

Schnittstelle (EtherCAT) bietet der Sensor<br />

insbesondere bei schnellen Prozessen und<br />

bei der Vernetzung von mehreren Geräten<br />

und Maschinen Vorteile. Die Einbindung<br />

via EtherCAT in ein Bus-System kann<br />

nach Standard-Protokollen (TCP, UDP,<br />

FTP) erfolgen und erleichtert so die Kom-<br />

munikation. Dank direkter Datenausgabe<br />

per EtherCAT stehen die Messwerte in<br />

Echtzeit zur Verfügung. Zur schnellen<br />

Messwertaufnahme trägt zudem eine<br />

Oversampling-Funktion bei. Damit lassen<br />

sich Messdaten viermal schneller übertragen<br />

als es die Zykluszeit der SPS ermöglicht.<br />

www.micro-epsilon.de<br />

Drehgeber von EBE ohne jegliche mechanische Teile<br />

Fügt sich nahtlos in die Applikation ein<br />

Lichtleiter-Sensoren von ifm für beengte Verhältnisse<br />

Objekterkennung auf engem Raum<br />

EBE hat einen Drehgeber ohne jegliche mechanische Teile<br />

entwickelt. Er wird durch eine Gleitbewegung mehrerer<br />

Finger über den Zylinder eingestellt. Die Finger des Anwenders<br />

dienen als einzelne Einflussgrößen, die via kapazitiver<br />

Messung ermittelt werden können. Von innen eingebrachte<br />

Elektroden werden<br />

innerhalb des<br />

Drehgebers über ein<br />

Trägerelement<br />

justiert. Die Gehäusewand<br />

bleibt durchgängig<br />

geschlossen<br />

und<br />

beinhaltet keine<br />

mechanischen oder<br />

anderweitig drehenden<br />

Komponenten. Die unempfindliche<br />

Technik schützt vor äußeren Umwelteinflüssen.<br />

Da die Ausbuchtung für den Sensor-Drehgeber direkt mit<br />

in das Frontpanel des Endgeräts eingegossen wird, bleibt<br />

die Oberfläche vollständig geschlossen. Ideal integrierbar<br />

ist er in Acrylglas- oder Kunststoff-Oberflächen. Da keine<br />

beweglichen Teile vorhanden sind, ist ein Verschleiß durch<br />

Reibung oder Verschmutzungen ausgeschlossen. Das ganze<br />

System ist somit extrem robust gegenüber äußeren<br />

Umweltbedingungen und die Montage leicht umsetzbar.<br />

www.ebe.de<br />

Bild: EBE Elektro-Bau-Elemente<br />

Lichtleiter-Sensoren sind immer dann das Mittel der Wahl, wenn<br />

wenig Platz zur Verfügung steht. Für solche Anwendungen<br />

bringt ifm jetzt die neuen Fiberoptiksensoren der Serie OCF auf<br />

den Markt. Sie arbeiten nach dem gleichen Prinzip wie herkömmliche<br />

opto<strong>elektro</strong>nische Sensoren. Optik und Auswerte<strong>elektro</strong>nik<br />

sind hier allerdings räumlich voneinander getrennt,<br />

was für viele Anwendungen einen wichtigen Vorteil bietet: Die<br />

Lichtwellenleiter können unter sehr beengten Bedingungen<br />

exakt positioniert werden und erkennen dort auch sehr kleine<br />

Teile. Der abgesetzte Fiberoptiksensor befindet sich dann an einer<br />

geeigneten Stelle – beispielsweise an der Maschine montiert<br />

oder auch in einem Schaltschrank. Die schmalen Gehäuse sind<br />

für die Montage auf DIN-Tragschienen geeignet. Dort lassen sie<br />

sich mit einem Handgriff einfach aufrasten. Der Anschluss der<br />

Lichtwellenleiter erfolgt durch<br />

das sogenannte Fiberlocking<br />

ebenfalls werkzeuglos. Da der<br />

OCF die Schutzklasse IP65 erfüllt,<br />

ist auch eine Montage im<br />

Feld zum Beispiel direkt an der<br />

Maschine möglich.<br />

www.ifm.com<br />

Bild: ifm electronic<br />

60 <strong>elektro</strong> <strong>AUTOMATION</strong> » 04 (September) | 2022


<strong>elektro</strong> <strong>AUTOMATION</strong> präsentiert Ihnen<br />

Partner für Automatisierungstechnik.<br />

Hier finden Sie leistungsstarke Lieferanten, Dienstleister und kompetente lösungsorientierte Partner<br />

für Automatisierungs technik!<br />

Antriebe Bediengeräte Bildverarbeitung Displays<br />

Drehgeber Embedded-PCs Energieeffizienz<br />

Energieverteilung Feldbusse Fernwarten<br />

Gehäuse HMI<br />

Frequenzumrichter<br />

Industrial-Ethernet<br />

MES<br />

Industrie-PCs<br />

Identifikation<br />

Kabel/Leitungen<br />

Messdatenerfassung Messtechnik<br />

M2M-Kommunikation Motion Control<br />

OPC RFID<br />

Safety<br />

Scada<br />

Sensoren<br />

Steuerungen<br />

Panels Relais Router<br />

Schaltschränke Schütze Security<br />

Software SPS Steckverbinder<br />

Stromversorgungen Wireless<br />

Weitere Fakten zu Unternehmen, Details zum Angebots- und Leistungs spektrum finden Sie im<br />

Firmenverzeichnis auf wirautomatisierer.de.<br />

Unter folgendem Link gelangen Sie zur Übersicht aller Online-Firmenprofile.<br />

Bookmark!<br />

www.wirautomatisierer.de/firmenverzeichnis<br />

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SENSORIK<br />

STECKVERBINDER<br />

Fakten zu Unternehmen, Details zum<br />

Angebots- und Leistungsspektrum finden<br />

Sie im Firmenverzeichnis auf<br />

wirautomatisierer.de.<br />

Unter folgendem Link gelangen Sie zur<br />

Übersicht aller Online-Firmenprofile.<br />

Bookmark!<br />

www.wirautomatisierer.de/firmenverzeichnis<br />

Schönbuch Sensor GmbH & Co. KG<br />

www.schoenbuch-sensor.de<br />

Schönbuch Sensor bietet ein breites Standardprogramm<br />

an industrieller Sensorik im Bereich von induktiven<br />

und optischen Schaltersystemen, Lichtschranken,<br />

Lichtgittern mit entsprechendem Zubehör sowie<br />

Kabeldosen und Netzteilen.<br />

Der Schwerpunkt liegt auf applikationsspezifischen<br />

Lösungen, die in Zusammenarbeit mit den Kunden<br />

realisiert werden.<br />

Sonderapplikationen realisieren wir nach individuellen<br />

Kundenwünschen. Anfertigungen auch in Kleinserien<br />

möglich! Das Unternehmen ist nach DIN ISO<br />

9001:2015 zertifiziert.<br />

Stäubli Electrical Connectors GmbH<br />

www.staubli.com<br />

Stäubli entwickelt elektrische Verbindungslösungen<br />

für industrielle Anwendungen in Branchen wie erneuerbare<br />

Energien, Automatisierungstechnik, Energieübertragung,<br />

Bahnindustrie, Schweißautomatisierung,<br />

Prüf- und Messtechnik, Medizintechnik und E-Mobility.<br />

Das umfangreiche Angebot an standardisierten und<br />

kundenspezifischen Steckverbindern zeichnet sich<br />

durch Langlebigkeit, Effizienz und hohe Leistung aus.<br />

Komplettlösungen inklusive Kabelkonfektionierung<br />

reduzieren die Montagekosten und vereinfachen die<br />

Logistik.<br />

Stäubli – Steckverbinderlösungen, die Unternehmen<br />

voranbringen.<br />

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<strong>elektro</strong> <strong>AUTOMATION</strong> » 04 (September) | 2022 61


INSERENTENVERZEICHNIS<br />

IMPRESSUM<br />

Automation24 GmbH, Essen<br />

www.automation24.com 19 –22<br />

Beckhoff Automation GmbH & Co. KG, Verl<br />

www.beckhoff.de 64<br />

Conrad Electronic SE, Hirschau<br />

www.conrad.de 11<br />

Deutsche Hochschulwerbung und -vertriebs GmbH, Düsseldorf<br />

www.hochschulwerbung.de 27<br />

Easyfairs GmbH Büro Stuttgart, Stuttgart<br />

www.easyfairs.com 17<br />

igus GmbH, Köln<br />

www.igus.de 15<br />

Metrofunkkabel-Union GmbH, Berlin<br />

www.metrofunk.de 63<br />

MICRO-EPSILON-MESS- TECHNIK GmbH & Co. KG, Ortenburg<br />

www.micro-epsilon.com 3<br />

Panduit GmbH, Schwalbach<br />

www.panduit.com 25<br />

Schönbuch Sensor GmbH & Co. KG, Bad Teinach-Zavelstein<br />

www.schoenbuch-sensor.de 61<br />

Stäubli Electrical Connectors GmbH, Weil am Rhein<br />

www.staubli.com/electrical 9,61<br />

WAGO Kontakttechnik GmbH & Co. KG, Minden<br />

www.wago.com 2<br />

Wöhner GmbH & Co. KG Elektrotechnische Systeme, Rödental<br />

www.woehner.de 7<br />

VORSCHAU<br />

Bild: Wöhner<br />

LEITTECHNIK/MES<br />

Digitalisierung geht nicht ohne Daten –<br />

doch wie kommt man an diese heran, wenn<br />

sie in Steuerungen und Geräten verschiedenster<br />

Hersteller liegen? Rittal, Eplan und<br />

German Edge Cloud (GEC) haben dazu auf<br />

der Hannover Messe 2022 eine Lösung vorgestellt.<br />

Diese soll es erlauben, die Fertigung<br />

agiler zu managen als es heutige MES-<br />

Systeme können.<br />

STROMVERSORGUNG<br />

Wöhner hat das Crossboard<br />

entwickelt, um einfach Motorstarter-Kombinationen<br />

aufbauen zu können. Dank<br />

zahlreicher Funktionserweiterungen<br />

eignet es sich nun<br />

als universelles Energieverteilsystem<br />

für den Schaltschrank.<br />

ANTRIEBSSYSTEME<br />

2009 wurde eine weltweit geltende Normierung<br />

für die Energieeffizienzklassen bei<br />

Elektromotoren eingeführt, die in der EN<br />

60034-30:2009 festgeschrieben ist. Nicht<br />

ohne Grund, denn Elektromotoren sind für<br />

etwa 30 % des weltweiten Energieverbrauchs<br />

verantwortlich. Wir hinterfragen<br />

den aktuellen Stand rund um IE4- und<br />

IE5-Motoren.<br />

<strong>elektro</strong><br />

<strong>AUTOMATION</strong><br />

Konzepte • Systemlösungen • Komponenten<br />

ISSN 1430–5887<br />

Herausgeberin: Katja Kohlhammer<br />

Verlag: Konradin-Verlag<br />

Robert Kohlhammer GmbH<br />

Ernst-Mey-Straße 8,<br />

70771 Leinfelden-Echterdingen, Germany<br />

Geschäftsführer: Peter Dilger<br />

Verlagsleiter: Peter Dilger<br />

Redaktion:<br />

Chefredakteur:<br />

Dipl.-Ing. Michael Corban (co),<br />

Phone + 49 711 7594–417,<br />

Ernst-Mey-Straße 8,<br />

70771 Leinfelden-Echterdingen, Germany<br />

Stellvertretende Chefredakteure:<br />

Dipl.-Ing. Andreas Gees (ge), Phone +49 711 7594–293;<br />

Johannes Gillar (jg), Phone + 49 711 7594–431<br />

Korrespondent:<br />

Nico Schröder M.A. (sc), Phone +49 170 6401879<br />

Redakteure:<br />

Dr.-Ing. Ralf Beck (bec), Phone +49 711 7594–424;<br />

Evelin Eitelmann (eve), Phone +49 711 7594–4653;<br />

Bettina Tomppert (bt), Phone +49 711 7594–286<br />

Redaktionsassistenz:<br />

Carmelina Weber,<br />

Phone +49 711 7594–257, Fax: –1257,<br />

carmelina.weber@konradin.de<br />

Layout:<br />

Anja Carolin Graf,<br />

Phone +49 711 7594–297<br />

Gesamtanzeigenleiter:<br />

(Verantwortlich für den Anzeigenteil:)<br />

Andreas Hugel,<br />

Phone +49 711 7594–472,<br />

E-Mail: ea.anzeigen@konradin.de<br />

Auftragsmanagement:<br />

Katja Mayr,<br />

Phone +49 711 7594–5843<br />

Leserservice:<br />

<strong>elektro</strong> <strong>AUTOMATION</strong> +49 711 7252–209,<br />

E-Mail: konradinversand@zenit-presse.de<br />

Erscheinungsweise: 6 x im Jahr<br />

<strong>elektro</strong> <strong>AUTOMATION</strong> wird nur an qualifizierte Empfänger<br />

kostenlos geliefert.<br />

Bezugspreise: Inland 69,60 € ein schl. Versandkosten und<br />

MwSt., Ausland 69,60 € einschl. Versandkosten. Einzelverkaufspreis:<br />

11,70 € ein schl. MwSt., zzgl. Versandkosten.<br />

Bestellungen erbitten wir direkt an den Verlag. Sofern die<br />

Lieferung nicht für einen bestimmten Zeitraum ausdrücklich<br />

bestellt war, läuft das Abonnement bis auf Widerruf.<br />

Bezugszeit: Das Abonnement kann erstmals vier Wochen<br />

zum Ende des ersten Bezugs jahres gekündigt werden. Nach<br />

Ablauf des ersten Jahres gilt eine Kündigungsfrist von jeweils<br />

vier Wochen zum Quartalsende. Bei Nichterscheinen<br />

aus tech nischen Gründen oder höherer Gewalt entsteht kein<br />

Anspruch auf Ersatz.<br />

Auslandsvertretungen: Großbritannien: Jens Smith Partnership,<br />

The Court, Long Sutton, Hook, Hamp shire RG29 1TA,<br />

Phone 01256 862589, Fax 01256 862182, jsp@trademedia.<br />

info; USA, Kanada: D.A. Fox Advertising Sales, Inc., Detlef Fox,<br />

5 Penn Plaza, 19th Floor, New York, NY 10001, Phone +1 212<br />

8963881, Fax +1 212 6293988, detleffox@comcast.net<br />

Druck:<br />

Konradin Druck,<br />

Kohlhammerstraße 1–15,<br />

70771 Leinfelden-Echterdingen<br />

Printed in Germany<br />

© 2022 by Konradin-Verlag<br />

Robert Kohlhammer GmbH, Leinfelden-Echterdingen<br />

<strong>elektro</strong> <strong>AUTOMATION</strong> 05/2022 erscheint am 27.09.2022<br />

62 <strong>elektro</strong> <strong>AUTOMATION</strong> » 04 (September) | 2022


Die DNA von Metrofunk<br />

für Systemerhalt<br />

hinter der Kulisse<br />

Metrofunk Kabel-Union GmbH<br />

Lepsiusstraße 89, D-12165 Berlin, Tel. 030 79 01 86 0<br />

info@metrofunk.de – www.metrofunk.de<br />

<strong>elektro</strong> <strong>AUTOMATION</strong> » 04 (September) | 2022 63


| PC11-55G |<br />

Höchst individuell:<br />

kundenspezifische<br />

Panel-PCs und<br />

Control Panel<br />

Als Spezialist für PC-basierte Steuerungstechnik bietet Beckhoff eine Vielzahl hochwertig verarbeiteter<br />

Panel-PCs und Control Panel, die auch als kundenspezifi sche Lösungen zur Verfügung stehen. Das Spektrum<br />

reicht dabei von optischen Anpassungen und Logos im Corporate Design des Kunden über die individuelle<br />

Ausstattung mit Sondertastern wie z. B. Not-Halt-Tastern, Scanner- oder RFID-Lesegeräten bis hin zum komplett<br />

kundenspezifi schen Gehäusedesign. Die sorgfältige Entwicklung und Integration von <strong>elektro</strong>nischen<br />

Komponenten, Displays und Touchscreens ermöglichen hohe Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit im Betrieb.<br />

Beckhoff Panel-PCs und Control Panel können wahlweise als Stand-alone-Gerät, als DVI/USB-Extended-<br />

Control-Panel oder via CP-Link 4 betrieben werden.<br />

Ob Schaltschrankeinbau oder<br />

Tragarmmontage: kundenspezifische<br />

Panel-PCs und Control Panel decken<br />

vielfältigste Anforderungen ab.<br />

Halle C2,<br />

Stand 2E31<br />

Scannen und das<br />

komplette Panelund<br />

Panel-PC<br />

Portfolio erleben<br />

64 <strong>elektro</strong> <strong>AUTOMATION</strong> » 04 (September) | 2022

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