Intelligente Umrichter für die moderne Antriebstechnik – Funktionen, Best Practice & Perspektiven

Was verstehen wir unter "smart"?

Neben der effizienten Anbindung von drehzahlvariablen Antrieben an das Versorgungsnetz bieten Stromrichter heute bereits intelligente Funktionen zur Steigerung der Produktivität, Verfügbarkeit, Fehlerdiagnose und flexible Einsatzmöglichkeiten.

Eine Vielzahl an Daten werden bereits aktuell in Fertigungsanlagen durch Stromrichter generiert, welche durch intelligente Auswertung und Korrelation einen zusätzlichen Kundennutzen generieren.

Die technologischen Möglichkeiten zur Adaption, Autonomie und Eigenwahrnehmung stehen dabei erst am Anfang ihrer Entwicklung.

Hochautomatisierte Intralogistik-Anlagen, wie z.B. in Flughäfen oder Warenlager, stellen einen hohen Anspruch an Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit. Stillstände oder Verzögerungen im Materialfluss führen zu gravierenden Folgekosten. Am Beispiel des Lenze-eigenen vollautomatisierten Hochregallagers im Mechatronic Competence Campus wird eine durchgängige und praxisnahe IIoT-Umsetzung von den Antrieben bis zur Cloud, vom Asset Management über Predictive Maintenance bis hin zu Service Notifications vorgestellt. Die Zustandsüberwachung ausfall- und verschleißkritischer Komponenten wie Lauf- und Führungsrädern von Regalbediengeräte oder die Spannung von Riemen basiert hierbei ausschließlich auf den Daten der Materialflusssteuerung, Bewegungssteuerung und – vor allem – der Antriebssysteme. So können ohne zusätzliche Sensorik real vorkommende Verschleißerscheinungen vorzeitig erkannt und ungeplante Stillstände reduziert werden.

Algorithmen + Hardware

Herstellerunabhängige Anlagendigitalisierung mit IIoT as a Service: Wie sidion für seine Kunden weltweit verteilte Industrieanlagen in die Cloud bringt und dabei nachhaltig Prozesse digitalisiert – vom Knowledge Management über die Produktionsoptimierung bis hin zu Wartung und Ersatzteilverwaltung.

Die Erfassung von Prozessdaten in automatisierten Fertigungsprozessen ist heutzutage im Rahmen von Industrie 4.0 und der digitalen Transformation gängige Praxis. Dabei helfen die Daten dem Betreiber, Ausfälle und Stillstände zu vermeiden, Energieverbräuche zu optimieren sowie Produktivität, Zuverlässigkeit und Qualität zu verbessern. Gerade in komplexen Systemen mit miteinander interagierenden Steuerungen, Aktoren und Sensoren sowie bei bestehenden Wechselwirkungen zwischen Anlagenkomponenten und dem bearbeiteten Material ist die Analyse der Daten ein wichtiges Werkzeug.

Es wird gezeigt, dass zeitgemäße Systeme zur Erfassung von Messdaten überwiegend die in Automatisierungssystemen und Umrichtern bereits enthalten Informationen verwenden. So entsteht ein kostengünstiger Weg, in Großanlagen tausende von Messsignalen in der erforderlichen zeitlichen Auflösung kostengünstig zu erfassen, ohne dass in großem Umfang zusätzliche Sensoren erforderlich wären. Es werden Beispiele für vorhandene Konnektivität zu Antriebsystemen und Automatisierungsgeräten gegeben.

Das durch die Analyse der Daten gewonnene Wissen kann dann dazu verwendet werden, Prozesse automatisch zu überwachen, um Störungen, Verschleiß und Anomalien frühzeitig zu erkennen und Aussagen über den Verschleißzustand eines Aggregats zu gewinnen.

Als praktisches Beispiel wird die automatische Überwachung eines Sägeblatts in einer Blocksäge vorgestellt.

Das Projekt "Antrieb 4.0", das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz gefördert wird, hat das Ziel, eine digitale Serviceplattform für Antriebe zu entwickeln und geeignete Anwendungsfälle in einem „Reallabor“ (Demonstrator) zu demonstrieren. Dafür wurden im Rahmen des Projekts zunächst interessante Anwendungsszenarien rund um den Antrieb 4.0 durch Recherche und Workshops mit Antriebsherstellern gesammelt. Das interne Kernteam aus Forschungs- und Industriepartnern (Antriebshersteller) hat dann die entstandene Long-List mit 36 Anwendungsszenarien anhand der Kriterien des Neuheitsgrades und der Machbarkeit priorisiert. Eine Liste mit 10 potenziellen Anwendungsszenarien mit hohem Neuheitsgrad und Machbarkeit wurde abschließend mithilfe einer Online-Befragung von externen Akteuren des Wertschöpfungsnetzwerks (insbesondere Kunden von Antriebsherstellern) bezüglich des Nutzens und der Implementierbarkeit bewertet. Im Rahmen des Seminars sollen das Forschungsprojekt, die Methodik des Auswahlprozesses sowie die Ergebnisse vorgestellt werden.