TRENDS » Perspektiven
TRENDS » Perspektiven Trendinterview zu technischen Entwicklungen bei Frequenzumrichtern Digitalisierung macht Frequenzumrichter schlauer IM ÜBERBLICK Expertengespräch zum Einfluss der Digitalisierung auf die Entwicklung von Frequenzumrichtern Bedingt durch neue Technologien werden Frequenzumrichter immer intelligenter und kommunikativer. Im Trendinterview der KEM Konstruktion glauben manche Fachleute gar, dass Frequenz umrichter auch übergeordnete Steuerungsaufgaben übernehmen könnten. Andere hingegen sind da skeptischer. Einig sind sich die Experten aber darin, dass die Digitalisierung Auswirkungen auf die technische Entwicklung von Frequenzumrichtern hat. » Johannes Gillar, stellvertretender Chefredakteur KEM Konstruktion KEM Konstruktion: Welche Trends beobachten Sie aktuell bei Frequenzumrichtern? Torsten Blankenburg (Sieb & Meyer): Aus unserer Sicht gibt es eigentlich nicht mehr den „Standard-Frequenzumrichter“. Vielmehr ist der Trend, dass die Hersteller die spezifischen Anforderungen ihrer Zielmärkte berücksichtigen müssen, um so ein wettbewerbsfähiges Gerät anbieten zu können. Die Wettbewerbsfähigkeit bezieht hier auf die Kosten und/oder die Funktionalität, z.B. niedrige Kosten bei Frequenzumrichtern zur Drehzahlregelung von Normmotoren sein oder spezielle Technologiefunktionen zum Betrieb von Hochgeschwindigkeitsmotoren. Michael Burghardt (Danfoss Drives): Neben dem Dauerthema Energieeffizienz gewinnt die Digitalisierung immer mehr an Bedeutung. Aktuelle Frequenzumrichter erreichen bereits Wirkungsgrade von 98%, weshalb weitere nennenswerte Effizienzsteigerungen oft nur durch den grundsätzlichen Einsatz von Drehzahlregelungen oder eine Systemoptimierung erreichbar sind. Im Bereich der Digitalisierung stellt sich die Frage, welche Rolle Frequenzumrichter künftig in der Anlage bzw. der Maschine einnehmen werden. Längst erfüllen Umrichter nicht nur die Rolle eines Drehzahlstellers. Vielmehr können die Geräte heute durch Edge Intelligence die übergeordnete Steuerung beziehungsweise die Cloud entlasten indem sie nicht nur Daten liefern, sondern selbst Auswertungen vornehmen und anschließend die Ergebnisse zur Verarbeitung weiterleiten. Ein Torsten Blankenburg, Vorstand Technik, Sieb & Meyer AG, Lüneburg Beispiel dafür sind die Condition Monitoring Funktionen in Danfoss-Frequenzumrichtern. Allerding sehen wir dies erst als Anfang der Entwicklung. Frequenzumrichter bieten viel Potenzial, mit der Rolle des intelligenten Antriebs, diese Funktionen im Rahmen von Industrie 4.0 noch auszuweiten. Bild: Sieb & Meyer »Für den von Sieb & Meyer im Fokus stehenden Bereich der Hochgeschwindigkeitsmot oren und -generatoren sehen wir eine Lösung auf Basis von Matrix- und Direktumrichtern als nicht zielführend an.« Davide Cesaretti (Lenze): Die Innovationszyklen unserer Kunden werden immer kürzer, dadurch müssen immer mehr Projekte bei gleichem Personalstand durchgeführt werden. Geschwindigkeit und Einfachheit bei der Projektabwicklung gewinnen somit massiv an Bedeutung. Ein weiterer Punkt ist die Digitalisierung: Ob on Premise oder Cloud-basiert, Dienste wie Asset Management, Condition Monitoring oder Predictive Maintenance sind bereits Realität. Ein moderner Frequenzumrichter muss also alle notwendigen Daten, Funktionen und Schnittstellen unterstützen, um die Trends und Erwartungshaltungen zu erfüllen. Fred Donnabauer (ABB): Permanente und damit auch aktuelle Trends sind die Forderungen nach Kompaktheit, Energieeinsparung, geringen Netzrückwirkungen, erweiterten integrierten Sicherheits-Funktionen und Digitalisierung. Hierfür gibt es entsprechende Lösungen wie z. B. rückspeisefähige Frequenzumrichter, Ultra Low Harmonic Drives, fertige Sicherheitsfunktionsbausteine und Cloud-Anwendungen. Eine intuitive Benutzerführung und einfache Inbetriebnahme und Wartung werden heute vorausgesetzt. Gerade für den Maschinenbau ist es wichtig, dass der Antrieb ähnlich wie eine SPS programmiert werden kann und somit Anpassungen oder gar komplette Technologiefunktionen einfach und ohne zusätzliche Hardware realisiert werden können. Der Frequenzumrichter nimmt heute mehr und mehr die Rolle als zentrale Einheit für die Datensammlung ein. Im Zuge von digitalen Ser- 18 KEM Konstruktion » 01-02|2021
vices wie dem Condition Monitoring werden die Frequenzumrichter mit ihrer integrierten Intelligenz zu einer wertvollen Komponente. Ihre Daten können für die Diagnose und für Analysen direkt im Gerät selbst, sowie in Cloudapplikationen genutzt werden, um beispielsweise Prozesse zu optimieren, aber auch für präventive und vorausschauende Wartung. Ein weiterer Trend ist eine erhöhte IT-Sicherheit, die sich aus der zunehmenden Vernetzung und Digitalisierung in der Industrieautomation ergibt. Dafür müssen entsprechende Funktionalitäten im Frequenzumrichter implementiert sein. Bild: Lenze Andreas Kling (Keba Industrial Automation): Folgende Trends beobachten wir aktuell bei Frequenzumrichtern und Servoreglern: Der Trend zur Vernetzung hält an und es werden bevorzugt Ethernet-basierende Feldbusse, vornehmlich Ethercat nachgefragt. Das Thema Sicherheitstechnik gewinnt zunehmend an Bedeutung, sogar mit vermehrten Anfragen aus China. Weiterhin geht der Trend von Einzelachsgeräten zu Mehrachssystemen, die energieeffizienter und typischerweise auch preislich attraktiver sind. Davide Cesaretti, Executive Vice President Business Unit Drives, Lenze SE, Hameln »Ein moderner Frequenz - umrichter muss alle notwendigen Daten, Funktionen und Schnittstellen unter - stützen, um die Trends und Erwartungshaltungen zu erfüllen.« Frequenzumrichter werden immer intelligenter und kommunikativer. Sie optimieren den Motorbetrieb sowie das mit dem Motor verbundene System. Dabei geht es um eine verbesserte Prozessregelung sowie eine größere Leistungsfähigkeit Christian Lutsch (Yaskawa): Trends, die wir deutlich wahrnehmen, sind zum Beispiel die durch Industrie 4.0 getriebene, stetig zunehmende Vernetzung mit Ethernet-basierten Systemen wie Ethercat, Profinet etc. Funktionale Sicherheit ist ein weiteres Thema. Kein Umrichter kommt heute mehr ohne eine eingebaute STO-Funktion aus und erweiterte Sicherheitsfunktionen sind verfügbar. Energiesparende Motortechnologien werden immer populärer, das heißt, die Anforderungen an die Regelung wachsen. Außerdem werden Regelungs- und Steuerungsaufgaben bis hin zu Maschinendiagnose für vorbeugende Wartung immer häufiger direkt in den Umrichter verlagert. Kurzum, die Ansprüche und Anforderungen wachsen stetig, gleichzeitig muss alles einfacher werden, am besten Plug-and-Play. Ein interessantes Spannungsfeld. Christian Senger (Mitsubishi Electric): Ein Trend ist meiner Meinung nach die Netzwerkfähigkeit. Bei der aktuellen Bandbreite an verfügbaren Netzwerken wie CC-Link- TSN, Profibus, Profinet, Ethercat etc. erwartet der Kunde Flexibilität und Kompatibilität der Komponenten. Diese Anforderungen können wir bedienen, ob on-Board oder optional. Auch am Thema funktionale Sicherheit geht kein Weg dran vorbei. Der Mensch und seine Sicherheit steht im Mittelpunkt. Die mit IoT in Verbindung stehenden Trends wie vorausschauende Wartung werden ebenfalls immer wichtiger. Tobias Wenneker (KEB Automation): Wir sehen schon jetzt, wie unter dem Begriff Industrie 4.0 Trends wie OPC UA TSN und digitaler Zwilling die Entwicklung von Frequenzumrichtern beeinflussen. Metadaten werden vom Drive Controller hoch performant durch interne Messstellen zur weiteren Verarbeitung zur Verfügung gestellt und sind parallel zur Motion Control nutzbar. Das wird die Automatisierungswelt positiv im Bereich Machine Learning und Maintenance verändern. Außerdem rücken Themen wie Energieeffizienz und -management beim kompletten Antriebsstrang, dem Power- Drive-System, immer mehr in den Fokus. Niels Wessel (Schneider Electric): Gegenwärtig lassen sich zwei wesentliche Trends bei der Entwicklung von Frequenzumrichtern beobachten: Einerseits eine Komplexitätsreduzierung durch objektorientierte Programmierung, andererseits die zuneh- Bild: getti/stock.adobe.com KEM Konstruktion » 01-02|2021 19
