advance Industrielle Bildverarbeitung auf dem Vormarsch Im Fokus: Produkte, Systeme, Lösungen für Totally Integrated Automation

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1 2. Jahrgang November 4/2003 advance s Produkte, Systeme, Lösungen für Totally Integrated Automation Automatisierungstechnik Flexibilität in allen HMI-Applikationen Projektieren und Visualisieren mit Simatic Antriebstechnik Best Practice für Motion Control Simotion und Simatic Technologie-CPU Sicherheitstechnik Fehlersichere SPS erfolgreich im Einsatz Simatic S7-416F steuert Schokoladengießanlage Im Fokus: Industrielle Bildverarbeitung auf dem Vormarsch

2 Ein neuer Sound geht um die Antriebswelt Heute betritt ein Orchester die Bühne der Antriebstechnik, das in seiner Besetzung bislang einmalig ist. Auf einer einheitlichen Basis spielen unsere SINAMICS-Antriebe fortan nach den gleichen Noten in Sachen Flexibilität, Funktionalität und im Engineering. So entsteht eine komplette und durchgängige Antriebsfamilie modular und skalierbar für jede Leistung, jede Performancestufe, jede Spannung. Interesse am Tourneeplan? Mehr Infos unter

3 advance Inhalt News 4 Fokus Industrielle Bildverarbeitung auf dem Vormarsch 6 Intelligente Lösungen mit Simatic Machine Vision Automatisierungstechnik Flexibilität in allen HMI-Applikationen 10 Projektieren und Visualisieren mit Simatic WinCC flexible Vollautomatische Halbleiterfertigung mit TIA 14 Hohe Taktraten und Flexibilität beim vollautomatischen MoF-Cluster von IBM Positionieren per SPS 15 Wirtschaftliche Lösung durch Standard-SPS und Software- Funktionsbausteine Antriebstechnik Umrichter von A Z 16 Siemens-Umrichter: für jede Anlage geeignet Best Practice für Motion Control 19 Simotion und Simatic Technologie-CPU Hochbelastbare und präzise Antriebe für die Kunststoffextrusion 20 Micromaster 440 als Extruderantrieb Schalttechnik Niederspannungs- Schaltanlagen für globalen Einsatz 22 Voll TSK-geprüfte Schaltanlagen Sivacon 8PT als weltweit verfügbare Komplettlösungen Sicherheitstechnik Personenschutz mit Optoelektronik 23 Optoelektronische Schaltleisten zur Absicherung von Quetschkanten Fehlersichere SPS erfolgreich im Einsatz 24 Simatic S7-416F steuert Schokoladengießanlage Sichere Bahn durch sicheren Bus 26 AS-Interface Safety at Work in Wartungsanlage für Straßenbahnen Spektrum Let s Talk 29 Mobic als Kommunikationshelfer für nicht sprechende Menschen Produktneuheiten 30 Dienstleistungen Tipps und Tricks für Micro Memory Cards 33 Dialog 34 Impressum 35 Simatic HMI vereint Projektierung und Visualisierung unter einem gemeinsamen Dach: mit der neuen HMI-Software Simatic WinCC flexible. Seite 10 Der leistungsstarke Niederspannungsumrichter Micromaster 440 mit 32-Bit- Microprozessortechnologie sorgt für die nötige Präzision in Ein- und Zwei-Schneckenextrudern. Seite 20 Sicherheits- und Standardbetrieb auf einer Linie in der Schokoladengießanlage der Bühler Bindler GmbH erstmals realisiert mit Simatic S7-416F und Profisafe. Seite 24 advance

4 News Siemens präsentiert eine Informationsplattform speziell für die Halbleiterindustrie Branchenportal für Wafer & Co Seit Mitte dieses Jahres hat Siemens für seine Kunden aus der Halbleiterbranche ein maßgeschneidertes Portal entwickelt, das ausgehend von den Kundenprozessen die Welten der Automatisierungs- und Energietechnik zu einem umfassenden, modular aufgebauten Branchenangebot bündelt. Im Portal Semiconductor finden alle Kunden aus dem Bereich der Halbleiter, Flat Panels, Solarzellen und MEMS speziell auf ihre Bedürfnisse abgestimmte Lösungen und Produkte für die Equipment-Automatisierung, die Gebäudeautomatisierung der Produktionsanlagen und IT-Anwendungen in dieser Branche. Ergänzt werden diese Themen durch die Rubriken Material Handling Automation und Electronics Assembly Systems. Abgerundet wird das Angebot durch eine Vielzahl von Applikationsbeispielen und Referenzen von weltweit erfolgreich ausgeführten Projekten. Neues Internet-Branchenportal freigeschaltet Metals and Mining auf einen Klick Am 17. Juni 2003 wurde das Internetportal für die Branche Metals and Mining Technologies freigeschaltet. Das neue Branchenportal erschließt dem Kunden das Siemens-Angebot anhand seiner eigenen Prozesse und bietet einen strukturierten Zugang zu Produkten, spezifischen MES-Lösungen, Dienstleistungen oder Services. Hier wird, aufgeteilt in Teilschritte entlang der Prozesskette von der Erzaufbereitung über die Flüssigphase, den Warm- und Kaltwalzprozess, bis hin zu Bandbehandlungslinien gezeigt, welches Leistungs- und Produktspektrum Siemens dieser Branche bietet. Die Stärken von Siemens liegen in der technologischen Kompetenz, der Fähigkeit zur Integration von erprobten Standards und deren Anpassung an branchen- und kundenspezifische Bedürfnisse und ermöglichen dadurch eine deutliche Verringerung des spezifischen und individuellen Integrationsaufwandes. Niederspannungsmotoren für chinesischen Markt zertifiziert CCC -Hürde genommen Seit dem 1. August 2003 können Niederspannungsmotoren kleiner Leistung nur noch mit einer CCC-Zertifizierung (China Compulsory Certification) in die Volksrepublik China eingeführt oder dort verkauft werden. Siemens hat folgende Niederspannungsmotoren zertifizieren lassen: 1LA7 - Improved Efficiency und polumschaltbar 1LA9 - High Efficiency und leistungsgesteigert 1MA7 - Erhöhte Sicherheit EEx e II T1-T3 1MJ6 - Druckfeste Kapselung EEx de IIC T4 Neben den Produkten sind auch die beiden europäischen Siemens-Motorenwerke Bad Neustadt an der Saale und Mohelnice (Tschechische Republik) von der chinesischen Behörde CQC (China Quality Certification Center) zertifiziert. Zertifizierungspflichtige Katalog-Motoren mit Logo CCC auf Leistungsschild und Verpackung sind ab sofort unter Angabe einer zusätzlichen Bestellangabe (D01 = CCC-China Compulsory Certification) bestellbar. Nach wie vor nicht zertifizierungspflichtig sind Motoren, die in eine Maschine eingebaut sind, die nach China geliefert wird, sowie Reparaturteile. 4 advance

5 Einmillionstes Kabel aus Cavenago Mit Verbindung zum Weltmarkt Dr. Siegfried Russwurm, Leiter Motion Control Systems bei Siemens, erhielt bei seinem Besuch im Siemens-Werk Cavenago bei Mailand das einmillionste konfektionierte Kabel aus der Fertigung. Basierend auf den Erfahrungen in der Großserien-Fertigung von Schaltgeräten wird an diesem Standort seit Anfang der 80er Jahre konfektionierte Verbindungstechnik gefertigt. Die Produktion beschränkte sich anfangs auf die Belieferung des italienischen Marktes mit Kabeln und Leitungen für Steuerungsund Antriebssysteme von Siemens. Dank der langjährigen Erfahrung und eines hochmodernen Fertigungs- und Logistikkonzeptes ist es dem Werk in Cavenago mittlerweile gelungen, sich als Weltmarktfabrik für hochwertige Verbindungstechnik zu etablieren und auch Dienstleistungen für die Verkabelung von Produktions- und Werkzeugmaschinen anzubieten. In diesem Anwendungssegment ist das oberitalienische Werk inzwischen europäischer Marktführer. Besonderes Augenmerk wird auf höchste Qualitätsstandards gelegt. Diese werden sichergestellt durch PC-überwachte Crimpautomaten, regelmäßige Laborprüfungen und nicht zuletzt durch eine 100%ige Endprüfung der Produkte. News Borland jetzt mit Web-Site für Siemens-Kommunikationsprozessoren Der Software-Hersteller Borland hat ab sofort in seinem Internet-Auftritt spezielle Support-Seiten für die Java-Programmierung der Kommunikationsprozessoren Simatic CP IT, CP IT und CP Die Seiten richten sich an Anwender, die bereits Erfahrungen mit Simatic S7 und dem Simatic-Manager haben und bieten Unterstützung bei der Installation und Konfiguration der Java-Entwicklungsumgebung. Cavenago Werksleiter Manfred Schlögel (rechts) übergibt Dr. Siegfried Russwurm das einmillionste Kabel aus der Fertigung in Cavenago Messe mit Visionen Vom 25. bis 27. November 2003 stellen rund 880 Aussteller auf der SPS/IPC/ DRIVES 2003 in Nürnberg die aktuellen Trends der elektrischen Automatisierungstechnik vor. In mittlerweile sechs Messehallen mit über Quadratmetern präsentieren Aussteller aus 22 Ländern Spitzentechnolologie rund um das Thema Antreiben und Steuern. Schwerpunktthema der diesjährigen SPS/IPC/DRIVES ist die Industrielle Bildverarbeitung (IBV) und hier insbesondere die intelligenten Vision Sensoren. Um die Bedeutung dieser Technologie auch optisch herauszustellen und die in diesem Segment tätigen Aussteller zu kennzeichnen, wurde ein eigenes Logo entwickelt, mit dessen Hilfe der Messebesucher sich einen Marktüberblick über Lösungen und industrietaugliche Produkte für die Fabrikautomatisierung mit industrieller Bildverarbeitung verschaffen kann. Dem Heft liegt eine Einladung zur SPS/IPC/DRIVES mit kostenlosem Eintrittsgutschein bei. advance

6 Fokus Industrielle Bildverarbeitung auf dem Vormarsch Die Anforderungen an die Genauigkeit und Qualität vieler Produkte werden immer höher. Inzwischen sind ein Materialfluss von zahllosen Teilen und immer höhere Taktraten in normalen Fertigungen an der Tagesordnung. Das erfordert ausgeklügelte Prüfverfahren, wie sie zum Beispiel die industrielle Bildverarbeitung bietet. Sie wird immer stärker zum integralen Bestandteil einer Automatisierungslösung und entwickelt sich mehr und mehr zur Standarddisziplin in der Automatisierungstechnik. Dass die industrielle Bildverarbeitung mehr an Bedeutung gewinnt, zeigt auch die Tatsache, dass sie als Schwerpunktthema der diesjährigen SPS/IPC/DRIVES in Nürnberg gewählt wurde. Auch Siemens Automation and Drives präsentiert mit den Vision Sen- soren VS 100-Reihe und den Vision Sensoren VS 720-Reihe (siehe auch Seite 8 und 9) ein breites Spektrum von skalierbaren Systemen für alle Einsatzgebiete der Fertigungsindustrie. Wie ein roter Faden zieht sich die industrielle Bildverarbeitung schon durch zahlreiche Industriezweige und erobert sukzessive einen Industriesektor nach dem anderen. Für die Elektronikindustrie, besonders bei der hochpräzisen Positionsermittlung von Wafern oder der Lagekorrektur und Bauelementeprüfung zur SMD-Bestückung (Surface Mounted Devices), gilt schon seit einigen Jahren: Nur mit flexiblen Bildverarbeitungsverfahren lassen sich die derzeit herrschenden hohen Produktivitätsund Qualitätsstandards erfüllen. Aber auch im Automobilsektor, wo dreidimensionale Robotermontagen höchste Präzision bieten und auf den Montagebändern inzwischen viele unterschiedliche Typen und Modifikationen bearbeitet werden, ist die industrielle Bildverarbeitung inzwischen unverzichtbar. Standard für alle Bisher war der Einsatz von industriellen Bildverarbeitungssystemen jedoch Spezialisten vorbehalten. Seit der Einführung intelligenter Vision-Systeme, die sich sehr einfach in Automatisierungslösungen integrieren lassen, verzeichnet die Bildverarbeitung in der Automatisierungstechnik überproportionale Zuwachsraten. Das Angebot von Siemens reicht von applikationsspezifischen Komplettsystemen bis hin zu General Purpose- Systemen für den universellen Einsatz und bietet für nahezu jede Anforderung die optimale Lösung. Die Automobilindustrie prüft mit den Vision-Systemen von Siemens Teile in der Motoren- und Getriebefertigung und er- B Fortsetzung auf Seite 8 6 advance

7 Fokus Automatisierung mit intelligenter Bildverarbeitung Autor: Prof. Dr.-Ing. Klaus Bender Die stetige Individualisierung von Produkten führt zu einer hohen Produktvielfalt. Dies hat immense Auswirkungen auf die Produktions- und Fertigungsprozesse. Sie müssen bei kleiner werdenden Losgrößen und immer höheren Taktraten sehr flexibel gestaltet sein. Maschinenstillstandszeiten sind zu minimieren, um die geforderte Produktivität und Qualität möglichst schnell zu erreichen. Bedarf an flexiblen und universellen Prüfmittel industrie an. Nicht zu vernachlässigen sind ISO 9000 und die Produkthaftung, die eine 100%ige Teilekontrolle mit lückenloser Datenspeicherung erfordern, bei der Qualitäts- und Teiledaten umfassend erfasst und gespeichert werden müssen. Defizite bisheriger Bildverarbeitung Trotz dieser vielfältigen Vorteile nahm die Bildverarbeitung bis vor kurzem ein Nischen- Dasein ein. Für ihre schlechte Akzeptanz sind drei wesentliche Gründe zu nennen: B Die Anwendung der Bildverarbeitung erforderte ein enormes Spezialwissen, womit die Systeme wiederum praktisch inflexibel wurden. B Die hohen Kosten für Hardware und Software schmälerten den erwarteten Nutzen. B Die Bildverarbeitungssysteme konnten hinsichtlich Funktionalität und Schnittstellen nicht ohne weiteres in die etablierte Automatisierungslandschaft integriert werden. Intelligente Bildverarbeitung der neuen Generation Professor Dr.-Ing. Klaus Bender ist Lehrstuhlinhaber des Lehrstuhles für Informationstechnik im Maschinenwesen im Institut für Mechatronik der Technischen Universität München Heute sind benutzerfreundliche Komplettlösungen vorhanden, die eine nahtlose Integration in bestehende Automatisierungsstrukturen erlauben. Unterschieden wird zwischen applikationsspezifischen Geräten (sog. intelligente Vision Sensoren ) und Universalgeräten (sog. intelligente Kameras ). Attraktive Hardwarepreise und anwenderfreundliche Software führen zu einer rasanten Verbreitung der Bildverarbeitung. Trainieren statt aufwändigem Programmieren ist heute das Motto Bildverarbeitungskenntnisse werden nicht verlangt. Die Bedienung der Geräte erfolgt über integrierte Displays ohne komplizierte Projektiersoftware. Damit wird die Bildverarbeitung auch dem Anwender Speicherprogrammierbarer Steuerungen zugänglich. Moderne Bildverarbeitungsgeräte besitzen robuste und schnelle Auswertealgorithmen sowie offene Schnittstellen, z. B. Profibus, wodurch einer einfachen Integration in die etablierte Automatisierungswelt nichts mehr im Weg steht. Somit kann das Umrüsten der Zuführeinrichtung auf andere Chargen und Typen in Sekundenschnelle erfolgen. In einer Fertigungsanlage können Bearbeitungszentren an die Fertigungsparameter der Produkte angepasst werden, und in der Logistik sind Waren anhand der DMC-Markierung steuerund kontrollierbar. Fazit Die industrielle Bildverarbeitung eignet sich perfekt zur automatischen Inspektion, Produktionsüberwachung und Teileerkennung in der Montage- und Verpackungstechnik, Metallbearbeitung, Automobilindustrie, Nahrungs- und Genussmittel- sowie Pharmaindustrie. Dank kostengünstiger, anwenderfreundlicher und integrierter Geräte ist die industrielle Bildverarbeitung im Vormarsch und besitzt hohe unausgeschöpfte Potenziale, die es zu erschließen gilt. TU München Zur Steuerung solcher Fertigungsprozesse und Kontrolle von Kleinteilen und Werkstücken sind statt starrer mechanischer Lösungen äußerst flexible und universelle Prüfmittel erforderlich. Hier bietet heute die industrielle Bildverarbeitung sehr flexible und hoch funktionale Möglichkeiten zu günstigen wirtschaftlichen Bedingungen an. Mit Hilfe der Bildverarbeitung können sehr genau Abmessungen von Teilen sowie die Position und Fertigungsdaten von Montageteilen erfasst werden. Kleinteile werden hinsichtlich Form, Typ und Position kontrolliert. Zu den Vorteilen der Bildverarbeitung gehören weiterhin die Überprüfung der Maßhaltigkeit und der fehlerfreien Bedruckung. Ebenso wird damit die Codierung von fertigungsrelevanten Daten mittels so genannter 2D-Codes, wie dem vielfältig eingesetzten Data-Matrix-Code (DMX), möglich. In der Pharmaindustrie können Tabletten in Verpackungen gezählt und die Lesbarkeit und Richtigkeit von Haltbarkeitsdaten und Chargennummern überprüft werden. Flexible Füllstandsmessungen und Reinigungsinspektionen bieten sich für die Ernährungsadvance

8 Fokus Die intelligente Lösung in der Applikation Simatic VS 100 Bei der Kontrolle von Kleinteilen auf Form, Typ und Position oder dem Lesen von 2D-Codes nach ECC200 engagiert sich Siemens in einer ganz neuen Geräteklasse, der Simatic-Reihe VS 100. Die dafür konzipierten Vision Sensoren VS 110, VS 120 und VS 130 gibt es als Komplettpakete, bestehend aus Beleuchtung, Auswerteeinheit, Sensor und Kabeln. Alle Vision Sensoren der VS 100-Reihe sind im Handumdrehen installiert und in Betrieb genommen. Die Bedienung ist so einfach, dass keine Schulungen nötig sind. Selbst Nichtexperten kommen auf Anhieb mit der Bildverarbeitung zurecht, da das System trainiert statt programmiert wird. Bis zu 15 verschiedene Trainingsergebnisse lassen sich netzausfallsicher speichern. Dadurch ist das sekundenschnelle Umrüsten auf andere Chargen und Typen kein Problem. Die kompakte Sensorik von Simatic VS 100 erlaubt den Einsatz in unterschiedlichen Zuführsystemen wie Schwingförderern, Förderbändern oder Greifereinheiten. Dank standardisierter Schnittstellen wie RS 232, Profibus und Industrial Ethernet kann das Vision System flexibel in ein komplexes Automatisierungsumfeld eingebunden werden. B Überzeugend einfach Die Einfachheit der intelligenten Vision Sensoren VS 100 wurde durch die Beschränkung auf eine einzige Funktion erreicht. Der leistungsfähigen Simatic VS 110 bewältigt die Formprüfung von Kleinteilen. Drei verschiedene Aufgaben korrektes Teil, fehlerhaftes Teil, lagerichtige Zuführung werden in einem Prüfschritt gelöst. Das Prüfergebnis wird über digitale Signale an Pneumatik-Ventile oder Kleinrelais zum Ausschleusen oder Drehen der Prüflinge ausgegeben. Simatic VS 120 übernimmt die Objektprüfung mit Positionserfassung. Das Gerät stellt sich dabei flexibel auf unterschiedlichste Teile- oder Musterprüfungen ein. Die erkannte Lage zeigt der Vision Sensor als x-/y-koordinate und Drehwinkel an. Das Lesen von Data-Matrix-Codes ist die Aufgabe des robusten und zuverlässigen Simatic VS 130. Selbst unter schwierigen Bedingungen wie Verzerrungen, Oberflächenstörungen oder Rotation findet er automatisch den Code im Bild. Dabei liest er gelaserte, gedruckte, gestanzte und gebohrte Codes. So können neue Teile in wenigen Schritten trainiert, feste Optiken und eine passende Beleuchtung eingesetzt und verlässliche Auswertungen gemacht werden. Seine Anpassungsfähigkeit an unterschiedlichste Objektoberflächen und Codierverfahren ermöglicht eine sichere Teile-Identifikation in der Fertigung. fasst Positionen sowie Fertigungsdaten von Montageteilen. Zulieferer kontrollieren Maßhaltigkeit und fehlerfreien Druck von Pkw- Einbauteilen sowie die korrekte Montage von Gurtstraffern und ähnlichen sicherheitsrelevanten Bauteilen. In der Pharmaindustrie werden Ampullen auf Füllstand und korrekten Sitz des Verschlusses geprüft, Tabletten gezählt, Lesbarkeit und Richtigkeit von Haltbarkeitsdaten und Chargennummern überprüft. Fast klassisch sind die Anwendungen im Verpackungsbereich, wo überstehende Außenverpackungen gemeldet, die Position und der Typ von Etiketten überwacht oder Verschlüsse kontrolliert werden. Optische Prüfvorrichtung zur Vollständigkeitskontrolle von Federpaketen in der Automobilindustrie Im Dienst der Qualität Qualitäts- und Produktivitätssteigerung waren auch für einen der weltweit führenden Automobilzulieferer die wichtigsten Gründe, um in intelligente Vision-Systeme zu investieren. Ein Beispiel ist die optische Prüfvorrichtung zur Vollständigkeitskontrolle von Federpaketen in der Automobilindustrie. Für das hierzu entworfene kundenspezifische System lieferte der Siemens Automation Solution Provider, die Heitec AG aus Erlangen, die aus Handlingsystem und industrieller Bildverarbeitung bestehende Komplettlösung. Die Prüfvorrichtung soll den richtigen Zusammenbau eines Federpaketes optisch kontrollieren. Das Federpaket besteht aus einer metallischen Achse, auf die ein Keramikzylinder, zehn gewölbte Federscheiben und ein Abschlussstück gesteckt werden. Um den richtigen Zusammenbau zu prüfen, werden die Federpakete auf eine Schiene aufgesteckt und von einem Förderband an einer Kamera vorbei transportiert. Die von der 8 advance

9 Heitec AG iindustrielle Bildverarbeitung mit Simatic Machine Vision Links zum Thema: Fokus Simatic VS 720 stark bei individuellen Anforderungen Für anspruchsvollere Aufgaben hat Siemens die universell einsetzbaren Kameras der VS 700-Reihe um die VS 720-Reihe erweitert. Damit wurde der Bereich der flexiblen General Purpose Systeme verstärkt. Alle Funktionen wie Bildaufnahme, Bildverarbeitung, Ergebnisbildung und Kommunikation sind in einem kompakten Gehäuse vereint ideal, um mehrere Prüfaufgaben in einem Prüfzyklus zu erledigen. Die neue Reihe besteht derzeit aus fünf intelligenten Kameras für unterschiedliche Anforderungen der industriellen Bildverarbeitung wie automatische Inspektion, Produktionsüberwachung und Teileerkennung. VS 721 CMOS und VS 722 Basic ermöglichen kostengünstige Lösungen für das Gros normaler Aufgaben. Einen besonderen Preisvorteil bietet die VS 721 mit CMOS-Sensor, wenn keine genauen Messergebnisse gefordert sind. VS 723 Performance ist eine Kamera für schnelle Anwendungen, etwa in der Verpackungstechnik, und Aufgaben mit vielen zu überprüfenden Merkmalen, wie Oberflächenkontrollen. Die VS 724 High Resolution bietet eine Auflösung von bis zu 1,3 Millionen Pixel, so dass mehrere Details erfasst oder hochgenaue messtechnische Aufgaben gemeistert werden können. Einen weiteren Anwendungsbereich erschließt die VS 725 Color, die Farben auswerten und auch das Vorhandensein bestimmter Farbwerte prüfen kann. Damit lassen sich Teile sicher durch Farbkodierungen unterscheiden, Druckfarben auf Etiketten kontrollieren oder Kleberaupen identifizieren. Kamera erkannten so genannten Schlechtteile werden von einem Pneumatikzylinder ausgeworfen, während die Gutteile auf eine Staustrecke transportiert werden, von wo sie zur weiteren Verwendung abgenommen werden können. Das verwendete Bildverarbeitungssystem ist ein Vision Sensor des Typs Simatic VS 110 und einer Infrarot-LED-Beleuchtungseinheit (Durchlicht). Zum Handlingsystem gehören die automatische Fördereinrichtung, die bis zu zehn Federpakete stauen kann, sowie die automatische Auswurfeinheit für Schlechtteile. Gesteuert wird die gesamte Prüfvorrichtung von einer Simatic S Heitec AG Offen zur Automatisierungswelt Die Kameras der VS 720-Reihe haben eine integrierte Ethernet-Schnittstelle und acht frei konfigurierbare digitale Ein- und Ausgänge. Über Ethernet lassen sich die Kameras komfortabel in Netzwerke integrieren und von praktisch jedem PC aus ansprechen, was Wartung und Diagnose deutlich vereinfacht. Über das Schnittstellenmodul VS Link können die Bilder mehrerer Kameras auf einem Monitor visualisiert werden, über VS Link Profibus ist zusätzlich ein Profibus-Anschluss möglich. Das erspart den zusätzlichen PC für Überwachungsfunktionen. Dank der Bandbreite von Industrial Ethernet können Fehlerbilder und Qualitätsdaten in rascher Folge auf externen Geräten gesichert werden. Die Projektiersoftware Simatic Spectation unterstützt das bedienerfreundliche Erstellen individueller Bildverarbeitungslösungen durch einen umfangreichen Vorrat an Prüfelementen wobei ein Emulator das Projektieren ohne angeschlossene Kamera ermöglicht. Mit dieser Vorrichtung konnten Produktivität und Qualität deutlich gesteigert werden, so dass sich die Investitionskosten unserer Kunden in kürzester Zeit amortisieren davon ist man bei Heitec überzeugt. Weitere Informationen zur Applikation: Besuchen Sie das aktuelle Trendbarometer zum Thema industrielle Bildverarbeitung im Internet unter:

10 Automatisierungstechnik Flexibilität in allen HMI-Applikationen: Simatic WinCC flexible Wer Maschinen und Anlagen für komplexe Prozesse in der Industrie konzipiert, muss auch dafür sorgen, dass sie beherrschbar sind. Und nur wer immer genau weiß, was wo läuft, und entsprechend darauf reagiert, kann den Prozess auch wirklich beherrschen. Voraussetzungen dafür sind eine übersichtliche Darstellung des Prozesses mit allen wichtigen Parametern sowie komfortable Bedienmöglichkeiten. Simatic HMI hat für die vielfältigen Aufgaben der Visualisierung und Bedienung von Prozessen immer die richtige Lösung und vereint Projektierung und Visualisierung unter einem gemeinsamen Dach: mit der neuen HMI-Software Simatic WinCC flexible. Simatic WinCC flexible Version 1.0 eignet sich für alle Anwendungen im maschinenund prozessnahen Bereich des Anlagen-, Maschinen- und Serienmaschinenbaus. WinCC flexible ist die konsequente Weiterentwicklung der bestehenden Softwareprodukte WinCC und ProTool und vereint dabei die Vorteile des offenen und erweiterbaren WinCC mit denen des einfach bedienbaren und robusten ProTool, ergänzt um innovative Technologien. WinCC flexible erlaubt die durchgängige Projektierung aller Windows CE-basierten Simatic HMI-Bediengeräte, vom kleinsten Micro Panel bis hin zur Lösung auf PC. Bestehende ProTool-Projekte können kompatibel übernommen bzw. konvertiert werden, was Investitionssicherheit garantiert. WinCC flexible Runtime bietet zu einem attraktiven Preis B+B-Basisfunktionen inklusive Melde- und Protokollsystem und ist bei Bedarf gezielt über Optionen erweiterbar. Flexibel einsetzbar Die neue Software, ablauffähig unter Windows 2000 und XP, ist flexibel einsetzbar in unterschiedlichsten Automatisierungslösungen. Für den richtigen Anschluss sorgen die zahlreichen Kopplungsmöglichkeiten an Simatic S7 Controller über PPI, MPI, Profibus DP und Industrial Ethernet sowie Treiber für Steuerungen anderer Hersteller und die herstellerunabhängige Kommunikation 10 advance

11 iprojektieren und Visualisieren mit Simatic WinCC flexible Links zum Thema: Kontakt: Automatisierungstechnik Server 1 Master Control Station Client-Anzeige Server 2 Server 3 Server 4 Industrial Ethernet Internet aus der Ferne bedienen (Remote-Zugriff), vorgefertigte Funktionen erlauben die Diagnose von Bedienstationen, s und SMS können ereignisgesteuert an das Service-Personal versandt werden. Service- und Wartungsarbeiten, wie zum Beispiel der Download von Projekten oder Up- und Download von Rezepturen, können ebenfalls mit dieser Option ausgeführt werden und über einen Web-Server auf dem Panel lassen sich eigene HTML-Seiten verwalten. Offen und einfach erweiterbar Server Profibus Server Server Server WinCC flexible ist branchen- und technologieneutral und über Optionspakete für Engineering und Runtime (auch für Panels) jederzeit erweiterbar. Dabei helfen die integrierte Skriptsprache VBScript, die Möglichkeit, ActiveX-Controls einzubinden, und der standardisierte Datenaustausch über OPC DA über die Option WinCC flexible/opc- Server (auch für Multi Panels verfügbar). Die Integrierbarkeit in TCP-/IP-Netzwerke bietet vielfältige Möglichkeiten für die Informationsverarbeitung. B Ereignisgesteuerter Versand von s/SMS mit der Option SMTP-Server Aufbau kleiner Wartenlösungen mit der Option ISDN/DSL Modem/Router Internet Service Provider über OPC. Die mehrsprachige und auf Knopfdruck umschaltbare Engineering-Software bietet optimale Voraussetzungen für einen weltweiten Einsatz von WinCC flexible. So lassen sich Projekte in 32 Sprachen gleichzeitig anlegen, wobei 16 davon gleichzeitig online umschaltbar sind. Innovative HMI-Konzepte Mit der Option WinCC können Panels und Multi Panels der Serien 270 und 370 sowie PCs mit WinCC flexible Runtime untereinander Prozessvariablen lesen und schreiben. Damit ergeben sich auf Basis einer TCP/IP-Kommunikation innovative Konzepte für HMI- und Automatisierungsaufgaben. So lassen sich über verteilte Bedienstationen große, räumlich verteilte Maschinen bedienen. Von lokalen Bedienstationen kann anlagenweit auf aktuelle Prozessdaten zugegriffen werden. Ebenso ist der Aufbau kleiner Wartenlösungen möglich, die eine zentrale Archivierung, Analyse und Weiterverarbeitung von Prozessdaten erlauben, auch über Internet. Darüber hinaus können übergeordnete Systeme wie SCADA, Produktionsdaten-Managementsysteme oder Office-Anwendungen auf aktuelle Prozessdaten zugreifen. Service & Diagnose über das Web Die Option WinCC ermöglicht die Fernbedienung, Diagnose und Wartung von Bedienstationen vor Ort via Internet bei Panels und Multi Panels der Serien 270 und 370 sowie bei PCs mit WinCC flexible Runtime. So lassen sich Vorort-Stationen für Servicezwecke über das Intranet/ WWW,MES, Office area Industrial Ethernet Profibus advance

12 Automatisierungstechnik Höchste Projektierungseffizienz Die WinCC flexible Engineering-Software basiert auf neuesten Software-Technologien (Microsoft.NET) und bietet dem Entwickler neben einer einfachen Bedienoberfläche vorgefertigte Objekte und wiederverwendbare, referenzierte Bildbausteine, intelligente Werkzeuge für grafische Projektierung sowie die Projektierung von Massendaten und unterstützt auch mehrsprachige Projektierungen. WinCC flexible erlaubt eine durchgängige Projektierung im Produktspektrum von Simatic HMI vom kleinsten Micro Panel bis zum Industrie-PC. Die Engineering-Software ist in verschiedenen Ausführungen abgestufter Engineering-Pakete erhältlich, die optimal auf unterschiedliche Klassen von Bediengeräten zugeschnitten sind. Einmal erstellte Projektierungen können innerhalb der Simatic HMI-Produktfamilie einfach weiterverwendet werden. Projekte sind ohne Konvertierung skalierbar auf verschiedene HMI-Plattformen übertragbar. WinCC flexible Advanced WinCC flexible Standard WinCC flexible Compact WinCC flexible Micro Simatic Micro Panels TP 170micro Wie WinCC flexible Micro und zusätzlich B Panels der Serie 70: OP 77B B Panels der Serie 170: TP/OP 170 B Mobile Panel 170 Die Engineering-Software im Überblick Wie WinCC flexible Compact und zusätzlich B Panels der Serie 270: TP/OP 270 B Multi Panels der Serien 270 und 370: MP 270B, MP 370 Wie WinCC flexible Standard und zusätzlich B Panel PCs und B Standard PCs Neue Panels für Simatic WinCC flexible Simatic OP 77B: Grafik in einer neuen Dimension klein und clever Aufbauend auf dem Erfolg des OP7 wurde im neuen OP 77B ein vollgrafisches 4,5 -Display sowie innovative Funktionen und Schnittstellen integriert (z. B. USB, MMC-Card-Slot, Profibus DP und MPI) Simatic TP 170micro: maßgeschneidert für Anwendungen mit Simatic S7-200 Das TP 170micro ist maßgeschneidert für Anwendungen mit der Simatic S Als Nachfolger des Touch Panel TP 070 wartet es mit vielen Innovationen auf, z. B. Netzwerkfähigkeit (PPI, MPI), Melde- und Passwortsystem sowie fünf Online-Sprachen 12 advance

13 Automatisierungstechnik Totally Integrated Automation Dank Totally Integrated Automation (TIA) mit durchgängiger Projektierung/Programmierung, Datenhaltung und Kommunikation sorgt WinCC flexible für eine Reduzierung der Lifecycle-Kosten. TIA ist auch Voraussetzung für eine integrierte Systemund Prozessdiagnose. Darüber hinaus ist WinCC flexible im Rahmen von TIA auch in unterschiedliche Engineering-Welten (Simatic Step 7, Simatic imap und Simotion Scout) integrierbar und unterstützt so eine durchgängige, effiziente Projektierung. Dank der Möglichkeit, komplette ProTool- Projekte und in einer weiteren Stufe (in 2005) auch Projekte des Prozessvisualisierungssystems Simatic WinCC zu übernehmen, können bereits erbrachte Engineering-Leistungen weiter genutzt werden. Damit besteht dann auch die Möglichkeit, Projekte mit WinCC flexible im SCADA-Bereich zu realisieren, die zudem optimal in MES- und ERP-Anwendungen integriert sein werden. Die Engineering-Software Zum Produktspektrum von WinCC flexible gehören innovative Engineering-Werkzeuge für die durchgängige Projektierung aller Windows CE-basierten Simatic HMI-Bediengeräte sowie PC-basierter Systeme mit WinCC flexible Runtime. WinCC flexible steht in mehreren, nach Preis und Leistung abgestuften Varianten zur Verfügung. Diese bauen aufeinander auf und sind optimal auf die einzelnen Klassen von Bediengeräten zugeschnitten. Dabei umfasst das größere Softwarepaket jeweils die Projektierungsmöglichkeiten des kleineren Paketes. Beim Einsatz von WinCC flexible Advanced besteht die Möglichkeit, über die Option WinCC flexible/changecontrol eine Versionierung der Projektierungsdaten vorzunehmen und Projektierungsänderungen zu verfolgen. Die Runtime-Software Die Runtime-Software ist bei den Simatic HMI-Bediengeräten an Bord und erlaubt je WinCC flexible: Die Highlights im Überblick Flexibel einsetzbar B Maschinen- und prozessnah auf Panels und Panel PCs B Weltweit (mehrsprachig) Innovative HMI-Konzepte B Verteilte Bedienstationen B Lokale Stationen mit zentralem Zugriff B Kleine Wartenlösungen B Anlagenweiter Informationsfluss Service & Diagnose über das Web B Remote-Diagnose und -Download B Automatischer -Versand Offen und einfach erweiterbar B VBScript an Bord B Einbindung von ActiveX-Controls B Datenaustausch über OPC DA B Integrierbar in TCP-/IP-Netzwerke B Optionspakete Höchste Projektierungseffizienz B Intelligente Werkzeuge B Wiederverwendbare Bildbausteine B Mehrsprachige Projektierungen B Durchgängige Projektierung mit einer Engineering-Software B Skalierbar für unterschiedliche HMI-Plattformen Totally Integrated Automation B Integrierbar in Simatic Step 7, Simatic imap und Simotion B Investitions- und zukunftssicher Simatic MP 270B 6 Touch: kleinste multifunktionale Plattform Das Multi Panel Simatic MP 270B 6 Touch mit seinem 5,7 -TFT- Touchscreen (256 Farben) bietet bei minimalem Platzbedarf zahlreiche Schnittstellen, z. B. Ethernet, PC/CF-Card-Slot, MPI, Profibus DP oder USB und ist dabei modular erweiterbar Bilder: Siemens nach Hardwareausstattung des Gerätes unterschiedliche HMI-Funktionalität und Mengengerüste. Dazu gehören u. a. Bedienfunktionen, Grafik- und Kurvendarstellungen und die Funktion als Melde- oder Protokollsystem. Für PC-Plattformen lässt sich WinCC flexible Runtime abgestuft nach der Anzahl der verwendeten PowerTags für 128, 512 oder 2048 PowerTags einsetzen. Powerpacks erlauben die Erhöhung der Zahl der nutzbaren PowerTags. WinCC flexible Runtime ist optional erweiterbar. Es werden Optionen angeboten zur Archivierung von Prozessdaten und Meldungen, Verwaltung von Datensätzen in Rezepturen, Prozessfehlerdiagnose, OPC-Kommunikation, Service und Diagnose über Internet sowie Client-/Server-Konzepte. advance

14 Automatisierungstechnik Vollautomatische Halbleiterfertigung mit TIA i Totally Integrated Automation in der Halbleiterfertigung Links zum Thema: Kontakt: Durch die stetig steigende technologische Komplexität von Festplattenspeichern entstehen im Produktionsprozess immer höhere Anforderungen an Reinheit, Qualität und Zuverlässigkeit. Mit innovativen Automatisierungslösungen lassen sich auch anspruchsvollste Aufgaben wirtschaftlich sinnvoll lösen. Ein neuer, vollautomatischer MoF-Cluster von IBM, der mit Komponenten aus dem Simatic-Spektrum automatisiert wurde, überzeugt durch hohe Taktraten und große Flexibilität. Der von IBM Engineering and Technology Services im Rahmen des Manufacturing of the Future (MoF) Projektes entwickelte Cluster sollte es ermöglichen, Magnetköpfe unter Reinraumbedingungen mit Taktzeiten von weniger als 10 Sekunden zu einer Festplatteneinheit ( Head Stack Assembly ) vollautomatisch zu montieren. Damit dieses anspruchsvolle Ziel erreicht werden konnte, formulierte IBM einen detaillierten Anforderungskatalog an die eingesetzten Komponenten auch für die Automatisierungstechnik. Nach umfangreichen Vergleichen entschied sich IBM bei der Automatisierung für eine Lösung mit Totally Integrated Automation, nicht zuletzt deshalb, weil IBM bereits bei anderen Projekten gute Erfahrungen mit der Durchgängigkeit und Leistungsfähigkeit des Siemens-Konzeptes gemacht hatte. Ein weiterer ganz entscheidender Aspekt war aber auch die weltweite Präsenz, die den Service dieser Fertigungslinien beim jeweiligen Kunden durch IBM-eigenes Personal erheblich vereinfacht. Modulares Konzept steigert Produktivität Das neue Cluster-Konzept beruht auf einem Basiscluster, der die wichtigsten Funktionalitäten beeinhaltet. Er besteht aus mehreren Prozessmodulen, einem linearen Transportsystem (Handler) zur Versorgung der Module sowie einer Magazineinheit. Jedes Prozessmodul beinhaltet einen 6- Achsen-Roboter, Ein- und Ausgabeeinheiten zum Handler und funktionale Einheiten, die für die eigentlichen Prozessschritte, wie beispielsweise Montage, Test oder Inspektion, zuständig sind. Die Prozessmodule sind beliebig austauschbar auch während der laufenden Produktion. Damit lassen sich erheblich kürzere Reaktionszeiten im Fehlerfall erreichen, da die Reserveeinheit über ein Kupplungssystem aboder angedockt werden kann, ohne dass die Reinraumbedingungen beeinträchtigt werden. Jedem Prozessmodul ist ein autarker Simatic S7-300 Controller zugeordnet, der über Profibus mit den entsprechenden E/A Baugruppen kommuniziert. Ein übergeordneter Module Controller übermittelt die Produktionsvorgaben an das Automatisierungssystem und verwaltet die entsprechenden Prozessinformationen zur Dokumentation der Qualitätsdaten. Deutlich kürzere Durchlaufzeiten Mit dem neuen Konzept ist es IBM gelungen, die Durchlaufzeiten zur Herstellung einer Festplatteneinheit erheblich zu verkürzen. Der neue MoF-Cluster: Unterschiede zu manuellen Fertigungslinien B ausschließlich standardisierte Komponenten B vollkommen automatische Produktion ohne manuelle Eingriffe B gesamte Produktion im Reinraum der Klasse 10 B minimale Reaktionszeiten bei Produktionsänderungen B schlanke Basisapplikation für reduzierte Lieferzeiten IBM Der neue MoF-Cluster montiert eine Festplatteneinheit mit einer Taktzeit von nur 10 Sekunden 14 advance

15 Positionieren per SPS imotion Control per SPS in der Stahlindustrie Links zum Thema: Hoesch Hohenlimburg Automatisierungstechnik Motion-Control-Applikationen erfordern nicht zwangsläufig eine separate Hardware für die Positionierung. Ein Beispiel aus der Schwerindustrie zeigt, dass sich solche Aufgaben mit einer Standard-SPS und speziellen Software-Funktionsbausteinen wirtschaftlich lösen lassen. Im Warmwalzwerk von Hoesch Hohenlimburg werden tonnenschwere Rohstahlblöcke auf bis zu 1250 ºC erhitzt und dann zur Walzstraße transportiert, wo daraus Qualitäts- und Edelstahlbänder mit Breiten von 150 bis 700 mm und Dicken zwischen 1,5 und 16 mm entstehen. Der Transport ist Aufgabe des Tragschleppers, der mit einer mittleren Geschwindigkeit von 2 m/s Grafisches Parametriertool von Easy Motion Control für einfache Offline- Parametrierung und Online-Inbetriebnahme der Achsen bis zu 14 m lange Wege fährt. Alle 2 min verlässt eine Bramme den Ofen, ist die Walzstraße noch nicht aufnahmebereit, muss getrampelt, das heißt der Block angehoben und auf immer anderen Auflagepunkten wieder abgesetzt werden. Das verhindert zu starkes Abkühlen an den Auflagepunkten. Dieser Ablauf wurde vor 18 Jahren mit einer Simatic-Steuerung automatisiert und die Positionierung über eine intelligente Peripheriebaugruppe realisiert eine damals optimale Lösung, mit einer Positioniergenauigkeit von ±30 mm. Der Wunsch nach erweiterten Visualisierungs- und Diagnosemöglichkeiten sowie einfacherer Handhabung machte jetzt eine Erneuerung nötig. Ziel war es, die Verfügbarkeit der Anlage deutlich zu erhöhen, um damit die teueren Stillstandszeiten weiter zu verringern. Kernelemente im Automatisierungskonzept der Wiener Firma Schauer Engineering sind eine Simatic S7-400 und Easy Motion Control neue, eigens für die Bewegungssteuerung konzipierte Funktionsbausteine von Siemens. Damit lassen sich mehrere (typischerweise eine bis fünf) Achsen lagegeregelt positionieren. Das PLCopen-konforme Paket beinhaltet Bausteine für verschiedene Bewegungsarten (Fahre absolut, relativ, mit Geschwindigkeit), zur Lageregelung, Initialisierung sowie zum Einlesen und Ausgeben von Ist- und Sollwerten. Ein besonderer Vorteil der Bewegungsführung per Software ist, dass sie auf Standard-Controllern der Simatic-Familie läuft und keine Spezial-Hardware erfordert. Abhängig von der CPU ist ein Lageregeltakt zwischen 5 und 50 ms realisierbar. Präziser positionieren Hier liefert ein Prozessrechner die Daten jeder einzelnen Bramme an die Simatic-CPU, die daraus die Positionierdaten errechnet. Das Anheben und Absenken erfolgen über Hydraulik und Endschalter, während Easy Motion Control die Querposition auf nunmehr ±5 mm genau ansteuert. Über Profibus DP ist (zusätzlich zum Visualisierungssystem WinCC auf der Steuerbühne) ein Operator Panel vor Ort angebunden. Es dient zur Vorgabe von Parametern sowie zur Visualisierung von Daten, Messwerten und Meldungen. Daran ist auch der aktuelle Status der Positionierung jederzeit einsehbar. Man benötigt kein zusätzliches Diagnosegerät, was eine weitere Erhöhung der Verfügbarkeit gerade im Wartungsfall bedeutet. Die einfache Handhabung der softwarebasierten Bewegungssteuerung hat auch das Engineering erheblich verkürzt. Eine halbtägige Einweisung war ausreichend und keinerlei spezielles Know-how nötig. Der Betreiber schätzt die deutlich höhere Verfügbarkeit der Anlage, durch den Verzicht auf zusätzliche Hardware-Komponenten und die wesentlich verbesserten Diagnosemöglichkeiten. Applikationsbeispiel Einachspositionierung mit Easy Motion Control: ID: advance

16 Antriebstechnik Umrichter von A bis Z Die drehzahlveränderbaren Antriebe von Siemens Automation & Drives decken in ihren unterschiedlichen Ausprägungen alle Anforderungen moderner industrieller Anwendungen ab. Das Spektrum reicht dabei vom kostengünstigen, vielseitigen Umrichter für kleine Leistungen über zuverlässige Großantriebe im Megawattbereich bis zu hochdynamischen Antrieben für Werkzeug- und Produktionsmaschinen. Der verstärkte Druck zur Kostenoptimierung und infolgedessen zunehmender Automatisierung führt im Maschinen- und Anlagenbau zunehmend zu Modularisierung, Dezentralisierung und damit Verlagerung von Logik- und antriebsspezifischen Technologiefunktionen in die Antriebe selbst. In letzter Konsequenz führt dies zu mechatronischen Systemen, in denen Einzelantriebe mit mechanischer Kopplung von elektronisch drehzahlgeregelten und kommunikationsfähigen Einzelantrieben ersetzt werden. Durch die Vielfalt der Prozesse, in denen Antriebe eine wesentliche Rolle spielen, müssen diese heute verschiedenste Anforderungen erfüllen wie großer Drehzahlstellbereich, gute Rundlaufeigenschaften, hohe Drehmomente und Dynamik bis hin zu höchster Präzision und Wiederholgenauigkeit. Hinzu kommt vielfach die Kommunikationsfähigkeit, um die Antriebe einfach in den Automatisierungsverbund integrieren zu können. In den letzten Jahren rückte die mit Umrichtern in zahlreichen Anwendungen erzielbare Einsparung von Betriebskosten im Allgemeinen und Energiekosten im Speziellen in den Blickpunkt. Ein Beispiel sind Strömungsmaschinen. Die prozessangepasste elektronische Drehzahlregelung der Arbeitsmaschine erschließt gerade in diesem Bereich erhebliche Einsparpotenziale beim Energieeinsatz je nach Kennlinie bis zu 50 Prozent sowie bei Wartungskosten durch die Verringerung der mechanischen Belastung der Arbeitsmaschine und andere Anlagenkomponenten. Im Folgenden ge- ben wir Ihnen einen Überblick über das von Siemens A&D angebotene Spektrum drehzahlveränderbarer Antriebe: Die Frequenzumrichterfamilie Micromaster Die Produktfamilie der Frequenzumrichter Micromaster bietet für Standard-Anwendungen bis zu komplexeren Anwendungen, auch mit hohen Leistungen, die Lösung für vielfältige Antriebsaufgaben. Ob für Schranken oder Torantriebe im Leistungsbereich bis 0,75 kw oder als Antriebe von Förderbändern und Anwendungen im Maschinenbau bis 11 kw bis hin zu Applikationen in der Fördertechnik, Textil-, Nahrungs- und Genussmittelindustrie oder Pumpen- und Lüfter-Anwendungen mit Leistungen bis 250 kw. Für motornahe Lösungen Micromaster 411 und Combimaster 411 Dezentrale Antriebslösungen sparen Platz und Geld, wenn auf Schaltschränke ganz Micromaster-Familie Simovert MV oder teilweise verzichtet werden kann. Der Frequenzumrichter Micromaster 411 ist ideal für dezentrale Lösungen. Er ist modular und robust in hoher Schutzart und damit für die rauesten Bedingungen geeignet. Die wahlweise motornahe Montage oder Direktmontage auf einen Motor erlaubt den flexiblen platzsparenden Einsatz. In Verbindung mit einem Energiesparmotor der Wirkungsgradklasse EFF2 bildet Micromaster 411 die kompakte Einheit Combimaster 411. Der Leistungsbereich erstreckt sich von 0,37 kw bis 3,0 kw. Modular für jeden Anspruch Umrichterreihe Simovert Masterdrives Die Umrichterreihe Simovert Masterdrives wird in den Ausprägungen Motion Control (mit Servoregelung) und Vector Control (mit Frequenzsteuerung und Vektorregelung) angeboten. Durch das modulare Konzept und das einheitliche Design lassen sich Geräte unterschiedlicher Regelungsausführung beliebig kombinieren und aneinanderreihen. 16 advance

17 Antriebstechnik Masterdrives-Familie Entsprechend der leistungsfähigen Regelung der Motorseite sorgen Masterdrives AFE (Active Front End) durch aktive, winkelorientierte Vektorregelung netzseitig für optimale Energieein- und Rückspeisung. Simovert Masterdrives Motion Control (MC) sind auf Anwendungen im Bereich der Servoantriebe im Industrieeinsatz zugeschnitten und optimal auf die kompakten und hoch dynamischen Siemens-Servomotoren abgestimmt. Sie stehen für die Netzspannungen 3 AC 380 V bis 480 V, 50/60 Hz in den Bauformen Kompakt Plus von 0,55 bis 18,5 kw, als Kompaktgeräte von 2,2 bis 37 kw und als Einbaugeräte von 45 bis 250 kw zur Verfügung. Masterdrives MC finden sich überall dort, wo eine koordinierte, hoch dynamische Bewegungsführung mehrerer Achsen über Lage/Position oder eine achsübergreifende Motion-Control-Funktionalität wie Gleichlauf, Kurvenscheiben u. a. benötigt werden. Masterdrives Vector Control (VC) sind Spannungszwischenkreisumrichter in voll digita- ler Technik mit IGBT-Wechselrichtern (Insulated Gate Bipolar Transistor) und decken Netzspannungen von 380 bis 690 V ab. Der Leistungsbereich der Standardgeräte erstreckt sich von 0,55 bis 2300 kw, abhängig von der Bauform (Kompakt Plus-, Kompakt-, Einbau-, Schrankgerät). Sie sind ausgeführt als Umrichter zum Anschluss an ein 3-Leiter-Drehstromnetz, als Wechselrichter zum Anschluss an eine Gleichstromschiene oder als Einspeisestromrichter zur Versorgung der Gleichstromschiene. Typische Anwendungen von Masterdrives VC sind Mehrmotorenantriebe zur kontinuierlichen Bewegungsführung, beispielsweise bei durchlaufenden Warenbahnen, und Einzelantriebe mit u. a. hohen Anforderungen an Drehzahl und Drehmomentgenauigkeit oder hohe Rundlaufgüte in allen Drehzahlbereichen, beispielsweise für Mischer, Kneter, Extruder, Zentrifugen, Getriebeprüfstände etc. Als kundenspezifische Lösungen sind Masterdrives-Antriebe bis über 6000 kw realisierbar, beispielsweise für Mehrmotorenantriebe in Stahl- und Walzwerken, in der Papierherstellung sowie als angepasste Einzelantriebe auf Schiffen. Hochdynamisch und präzise Simodrive 611 und Simodrive Posmo Als Umrichtersystem für Werkzeugmaschinen und Handhabungsmaschinen, Pressen und Verpackungsmaschinen sowie für Produktionsmaschinen in den Branchen Glas, Holz, Stein, Textil und Papier bietet das Umrichtersystem Simodrive 611 im Wesentlichen flexible Lösungen zur hochdynamischen, koordinierten Positionierung mehrerer Achsen unter der Regie eines übergeordneten Motion Controllers, beispielsweise Simotion, Sinumerik oder einer Simatic-FM- Baugruppe. Simodrive 611 besteht aus individuell kombinierbaren Einspeise- und Antriebsmodulen, die für jeden Motor geeignet sind. Die Antriebsmodule bestehen aus Leistungsmodul und Regelungseinschub. Das Leistungsmodul kann individuell auf die Motorgröße abgestimmt werden, der Regelungseinschub bestimmt die Lage- bzw. Drehzahlsollwertschnittstelle. So lassen sich Antriebsverbände kombinieren, die schnell und flexibel auf die Antriebsleistung und die Achszahl der Maschinen abgestimmt werden können. Die Antriebssysteme Simodrive Posmo A, SI, CA und CD erschließen die dezentrale und maschinennahe Aufbautechnik für Servoantriebe in Produktions- und Werkzeugmaschinen. Mit diesen Systemen in hoher Schutzart wandert die Antriebstechnik aus dem Schaltschrank direkt an die Maschine. Der Positioniermotor Simodrive Posmo A integriert Umrichter-Leistungsteil, Motorregelung und komplette Bewegungsführung im Motor und wird eingesetzt zum Verstellen von Formaten und Anschlägen oder zum Einstellen von Prozessgrößen, z. B. über Motorventile. Der motorintegrierte Antrieb Simodrive Posmo SI entspricht einer voll funktionsfähigen mechatronischen Einheit für den breiten Einsatz im Maschinenbau. Simodrive Posmo SI integriert Leistungsteil, Motorregelung, Motoren der Baureihe 1FK6 und ein Absolutwertmesssystem. Für die motornahe Montage konzipiert wurden die Antriebe Simodrive Posmo CA und Posmo CD (für Versorgungsspannungen 3 AC 400 V bzw. 600 V DC). Die in Schutzart IP65 für verschiedene Motorvarianten ausgelegten Antriebe verfügen über die gleiche Funktionalität wie Posmo SI. Hinzu kommt bei Posmo C die Möglichkeit zum Anschluss eines zweiten hoch auflösenden Lagemesssystems. Höchstleistung Mittelspannungsumrichter Simovert Simovert MV ist der Umrichter für Mittelspannungsanwendungen mit Asynchronmaschinen bis 7,5 MW. Als Spannungszwischenkreisumrichter ist er sowohl luft- als auch wassergekühlt erhältlich. Die Spannungsklassen reichen von 2,3 bis 6,6 kv. Das Anwendungsspektrum reicht von Pumpen und Lüftern über Konstantmomentantriebe für Mühlen, Mischer und Extruder bis zu Föderbändern, Drahtziehanlagen und Schiffsantrieben. Simovert MV arbeitet mit advance

18 Antriebstechnik i Umrichter für jede Anwendung Links zum Thema: HV-IGBT-Leistungshalbleitern (High-Voltage Insulated Gate Bipolar Transistor), einer innovativen Technik, mit der Siemens weltweit die größte Erfahrung hat, sowohl mit Simovert MV in Industrieanwendungen als auch bei Bahnantrieben. Die HV-IGBT-Technik vereinfacht den Aufbau des Mittelspannungsumrichters drastisch. Das Resultat: Simovert MV ist besonders zuverlässig, platzsparend, modular und servicefreundlich. Simovert D ist der robuste Direktumrichter für große langsam laufende Asynchronund Synchronmaschinen, deren Betrieb ein hohes Maß an Dynamik und Performance erfordert, vor allem Walzwerkhauptantriebe, Schiffsantriebe, Schachtfördermaschinen, Zement- und Erzmühlen. Bei Leistungen bis 20 MW deckt Simovert D die Spannungsklassen 1 bis 4 kv ab. Das dauerhaft volle Drehmoment bis nahe Stillstand ist ein Muss für getriebelose Anwendungen im Mittelspannungsbereich. Simovert ML ist ebenfalls für hochdynamische, hochperformante Antriebsaufgaben im oberen Leistungsbereich konzipiert, allerdings bei höheren Drehzahlen: Der Stromzwischenkreisumrichter zeichnet sich durch seine Netzfreundlichkeit und Rückspeisefähigkeit aus, die er als AFE besitzt. Sein Einsatzgebiet sind große Synchronmaschinen bis 20 MW in Walzwerkhauptantrieben sowie die Linearmotoren des Transrapid. Der Stromzwischenkreisumrichter Simovert S ist für general purpose -Anwendungen großer Synchronmaschinen konzipiert, beispielsweise Pumpen, Lüfter, Schiffsantriebe und Kompressoren in Wasserkühlung mit Leistungen bis 100 MW. Die Spannungsklassen reichen von 1,89 bis über 13 kv. Drehzahlen bis zu 6000 U/min sind möglich. Ihr einfacher, sicherungsloser, kurzschlusssicherer Aufbau macht Simovert S extrem robust, zuverlässig und wartungsfrei. Die luftgekühlte Ausführung wird als Anfahrumrichter für Kraftwerkgeneratoren, Kesselspeisepumpen oder Hochofengebläse eingesetzt. Innovative Antriebsplattform die Sinamics-Familie Sinamics ist die jüngste Antriebsfamilie von Siemens A&D, in der alle Antriebslösungen, vom einfachen Frequenzumrichter über Sinamics-Familie alle Fotos: Siemens leistungsstarke Antriebe für Pumpen, Lüfter und Kompressoren bis zum universellen, modularen Antriebssystem für anspruchsvolle Antriebsaufgaben auf eine gemeinsame Hard- und Softwarebasis gestellt werden. Durch die gemeinsamen Tools für Projektierung (Sizer) und Inbetriebnahme (Starter) können die verschiedenen Sinamics-Antriebe einfach zu individuellen und durchgängigen Antriebslösungen kombiniert werden. Sinamics G110 ist der einfache und kostengünstige Einstieg in die Welt der drehzahlveränderbaren Antriebe für Ein-Phasen- Netze von 200 V bis 240 V. Geeignet für den weltweiten Einsatz und mit einer Leistung bis 3 kw besticht die einfache Handhabung und Inbetriebnahme. Dazu zählt auch die Möglichkeit des schnellen Parameter-Kopierens über ein optionales Bedienpanel. Wahlweise stehen ein Analogeingang oder eine RS485-Schnittstelle zur Verfügung. Drei Digitaleingänge erlauben die flexible Verwendung in unterschiedlichsten parametrierbaren Anwendungen, z. B. als Antrieb für bewegliche Werbeträger für Waschstraßen, Klima- und Fitnessgeräte oder in Branchen wie Nahrung, Textil und Verpackung. Sinamics G150 ist speziell auf den Einsatz in Pumpen, Lüftern und Kompressoren zugeschnitten, wo sich durch drehzahlvariablen Betrieb bis zu 50 Prozent Energie einsparen lassen. Das Gerät macht mit einer Geräuschemission von typisch nur 69 db(a) zusätzliche Schallschutzmaßnahmen überflüssig und gegenüber herkömmlichen Umrichterschränken werden bis zu 70 Prozent an Stellfläche eingespart. Das Gerät ist durchgängig easy to use : von der bequemen Auswahl über die leichte Montage, schnelle Planung, Integration und menügeführte Inbetriebnahme bis zur Bedienung. Der einfache, modulare Aufbau reduziert den Wartungs- und Reparaturaufwand auf ein Minimum. Das Leistungsspektrum von Sinamics G150 reicht von 75 bis 800 kw, die Spannungsklassen gehen bis 690 V. Sinamics S120 ist ein modulares Antriebssystem, für anspruchsvolle Antriebsaufgaben, wie z. B. dynamische bis hoch dynamische Positionier- und Motion-Control- Anwendungen im Maschinen- und Anlagenbau. Das Antriebssystem eignet sich sowohl für Einzel- als auch für Mehrachsanwendungen. Eine zentrale Regelungsbaugruppe führt übergreifend die Antriebsregelung für alle angeschlossenen Achsen aus und ist für die technologischen Verknüpfungen zwischen den Achsen zuständig. Alle Komponenten verfügen über digitale Typenschilder und kommunizieren über die Systemschnittstelle Drive-Cliq. Gleichstrom-Antriebe Die Gleichstromtechnik ist für verschiedenste Anwendungen nach wie vor eine wirtschaftliche und zeitgemäße Lösung. Siemens entwickelt deshalb seine volldigitale Stromrichtergeneration Simoreg DC-Master ständig weiter. Beispiel ist die jüngste Leistungserweiterung bis 3 AC 960 V und Bemessungsströmen bis zu 3000 A DC ohne Parallelschaltung. Die Geräte selbst sind hochdynamisch, zuverlässig, beherrschen Ein- und Vierquadranten-Betrieb, lassen sich durch menügeführte Parametrierung ohne hardewaremäßige Eingriffe in Betrieb nehmen und fügen sich nahtlos in jede Automatisierungswelt ein. Die Simoreg-Technik ermöglich es, alte analoge, aber noch leistungsfähige Gleichstrom-Großantriebe in die Automatisierungslandschaften von heute einzubinden. Durch das Simoreg Control Modul lassen sich die analogen Gleichstromantriebe schnell und kostengünstig auf den technologischen Stand eines modernen Simoreg DC-Masters bringen, bei vollständigem Erhalt der vorhandenen Leistungsteile. 18 advance

19 Best Practice für Motion Control imotion Control mit Simotion und Simatic Links zum Thema: Automatisierungstechnik Maschinen- und Anlagenbauer stehen seit Jahren vor immer steigenden Herausforderungen. Schneller, zuverlässiger, flexibler bei gleichzeitig niedrigen Life-Cycle-Kosten diese Kriterien verlangen nach ausgefeilten Maschinenkonzepten und durchdachten Automatisierungs- und Antriebslösungen. Mit Simotion und der Simatic Technologie-CPU stehen zwei Systeme zur Verfügung, die auf einem gemeinsamen Motion Control Funktions-Pool basieren und die unterschiedlichsten Kundenanforderungen bestens erfüllen. Mechatronik zählt heute zu den bedeutendsten Trends im Maschinen- und Anlagenbau. Königswelle und technologische Funktionen, die früher mechanisch gelöst wurden, werden immer mehr durch Elektronik und Software substituiert. Die Folge ist, dass die Bandbreite der Automatisierungsaufgaben deutlich wächst. Oder anders ausgedrückt: Der Anteil von Motion Control in der Steuerung wächst in hohem Maße. Den Trend zu optimierten mechatronischen Lösungen prägt Siemens erfolgreich mit seinem durchgängigen Motion Control Angebot: Simotion mit den Hardware-Varianten P, C und D und im Simatic-System mit der Technologie-CPU. Beide Systeme nutzen den gleichen Pool an Motion-Control- Funktionen. Wer die Wahl hat, hat nicht immer die Qual, sondern einfach ein Mehr an Möglichkeiten. Simotion P, C sowie D oder Simatic Technologie-CPU um hier die richtige Antwort zu finden, muss zunächst einmal klar sein, was die einzelnen Systeme leisten. Die Simatic Technologie-CPU 317T-2 DP zeichnet sich dadurch aus, dass Technologie- und Motion-Control-Funktionen in der SPS integriert sind. Die Anschaffung zusätzlicher Baugruppen für technologische Aufgaben oder Motion Control wird überflüssig. Der Zugriff auf die Technologie und Motion-Control-Funktionen erfolgt per Baustein-Aufruf im Step 7-Programm. Von den Antrieben über Motion Control bis hin zur SPS wird die gesamte Konfiguration, Parametrierung, Projektierung, Inbetriebnahme, Test und Diagnose mit Step 7 durchgeführt. Beim Motion-Control-System Simotion sind Motion Control, Technologiefunktionen und Logikfunktionalität vollständig zu einem System verschmolzen. Dadurch erfolgt der Zugriff auf die Motion-Control-, Technologie- und Logik-Funktionen direkt per Befehlsaufruf aus Structured Text (ST) oder Motion Control Chart (MCC). Die Projektierung, Programmierung, Inbetriebnahme sowie Test und Diagnose werden in einem für Motion Control Aufgaben maßgeschneidertem Engineering-System (Scout) durchgeführt. Eine mit Scout erstellte Anwendung ist auf jeder Simotion-Hardware ablauffähig. Neben den normalen Technologiefunktionen wie Positionieren, Getriebegleichlauf, Kurvenscheibe und Druckmarken-Korrektur, Nocken und Fahren auf Festanschlag, die auch in der Simatic Technologie-CPU 317T- 2 DP integriert sind, verfügt Simotion über eine zusätzliche Funktionsbibliothek für Technologien, wie z. B. Temperaturregler oder Walzenvorschub. Zunächst kann sicher pauschal gesagt werden: Dort, wo viel bewegt wird, ist Simotion bestens geeignet. In solchen Anwendungen ist in der Regel die Motion-Control- Funktionalität hoch im Verhältnis zur Steuerungsfunktionalität, und nicht selten wird darüber hinaus eine sehr hohe Flexibilität der Motion-Control-Programmierung gefordert. Für Anwendungen, bei denen viel gesteuert wird, empfiehlt sich der Einsatz der Simatic bei geringer Motion-Control-Funktionalität in Verbindung mit der Software Easy Motion Control, bei höherer Motion-Control- Funktionalität mit der Technologie-CPU. Die Simatic Technologie-CPU 317T-2 DP schließt also die Lücke zwischen Anwendungen, in denen viel gesteuert und nur wenig bewegt wird. Dennoch gibt es einen überlappenden Anwendungsbereich, in dem beide Systeme gleich gut geeignet sind. In diesem Fall kann der Trainingsaufwand eine entscheidende Rolle für die Auswahl des Systems spielen. Wenn der Anwender sich mit der Simatic auskennt, kann er mit der Technologie-CPU 317T-2 DP ganz einfach seine Motion-Control-Aufgaben lösen. Er kann seine gesamte Anwendung mit den bekannten Step 7-Sprachen (KOP, AWL, FUP) sowie allen Engineering Tools wie beispielsweise SCL, S7-Graph oder CFC projektieren. Die Technologie-CPU 317T-2 DP ist die innovative Simatic-Lösung für Motion-Control-Applikationen. Sind Simatic und Step 7 nicht das entscheidende Kriterium, sondern Flexibilität im Engineering und in der Auswahl der Hardwareplattform, so ist der Einsatz von Simotion die optimale Lösung: Hier steht dem Anwender zur Programmierung, der gesamte Motion-Control-Befehlsvorrat von Simotion zur Verfügung. Zusätzlich gibt ihm die Plattformunabhängigkeit des Systems mehr Flexibilität bei der Anpassung an spezifische Kundenwünsche. advance

20 Antriebstechnik Hochbelastbare und präzise Antriebe für die Kunststoffextrusion Anders als bei Maschinen für die Produktion wohlspezifizierter Produkte werden Laborgeräte häufig besonderen Belastungen ausgesetzt, und das bei sehr hohen Anforderungen an die präzise und wiederholgenaue Ausführung. In den neuen Ein- und Zwei-Schneckenextrudern der Noris Plastic GmbH &. Co. KG kommt deshalb der leistungsstarke Niederspannungsumrichter Micromaster 440 mit 32-Bit-Microprozessortechnologie zum Einsatz. Neueste Software-Algorithmen im Frequenzumrichter führen den Extruderantrieb auch in extremen Lastsituationen und bei technisch anspruchsvollen Bewegungsabläufen zuverlässig mit der erforderlichen laborgerechten Präzision. Die feldorientierte Regelung deckt alle typischen Ausgangsfrequenzbereiche ab, was die flexible Vorgabe verschiedenster Anlauf-, Rampen- und Brems-Charakteristiken bei Extrusions- und Mischvorgängen erlaubt. Den spezifischen Anforderungen bei der Extrusion der Polymere kann deshalb besonders gut Rechnung getragen werden. So wird bei dieser Applikation in Verbindung mit modernen Asynchron-Servomotoren der Reihe 1PH7 von Siemens das volle Drehmoment schon bei Drehzahl Null erreicht. Da diese Kompakt-Drehstrommotoren sehr robust und wartungsarm sind, eignen sie sich besonders für den Einsatz in den häufig hoch beanspruchten Labormaschinen. Seine hohe Leistungsdichte bei geringem Bauvolumen und seine hohe Rundlaufgüte auch bei kleinsten Drehzahlen machen diesen Motor zu einem Spezialisten für Kunststoff- und Kautschuk-Extrusionsanlagen. Der Kompakt- Asynchronmotor treibt den Extruder über ein Getriebe an. Für die präzise Drehzahlregelung ist im Motor ein Inkrementalgeber integriert, der die Rückführung der aktuellen Motordrehzahl ermöglicht. Durch die Impulsgeber-Auswertungsbaugruppe am Micromaster 440 wird der Regelkreis geschlossen. Die hochwertige Vektorregelung im Frequenzumrichter stellt die präzise und hochgenaue Drehzahlregelung unabhängig von Laststößen sicher entscheidend bei anspruchsvollen Prozessaufgaben. Von besonderem Vorteil ist die Drehzahlkonstanz bei Coextrusions- oder Mehrschicht-Extrusionsprozessen (Multilayer). Hier werden häufig bis zu fünf Extruder für ein gemeinsames Endprodukt betrieben. Dabei muss die Zuordnung der einzelnen Komponenten von hoher Genauigkeit sein. Im Mehrschichtbereich werden häufig Schichtdichten von 20 Micrometer oder weniger hergestellt. Ein weiteres wichtiges Kriterium ist die Belastbarkeit des Antriebes, insbesondere bei Anfahrvorgängen bei Prozessstart oder Überlastungszuständen. Micromaster 440 ist dabei drei Sekunden lang mit dem zweifachen Ausgangsstrom belastbar. Eine Belastung von 150 Prozent ist immerhin für eine Dauer von 60 Sekunden möglich und eine solche Belastung verträgt der robuste Umrichter zur Not alle fünf Minuten! Diese sehr großen Leistungsreserven, eine schnelle Strombegrenzung und viele Überwachungsfunktionen gewährleisten den zuverlässigen und ausfallsicheren Betrieb, auch im kritischen Laboreinsatz. Noris Plastic profitiert von Micromaster 440 durch die höhere Flexibilität und Dynamik ihrer neuen Extruder. Die Inbetriebsetzer schätzen die einfache Handhabung des Gespannes aus Motor und Frequenzumrichter. Am Maschinentableau gibt der Bediener den Sollwert für die Geschwindigkeit des Extruders ein. Dieser Wert wird über den 10-Bit- Analogeingang in den Frequenzumrichter eingespeist, der mit Hilfe der internen Regelung den Motor hochgenau beschleunigt bis maximal 50 Hertz. Die zwei frei programmierbaren Analogausgänge des Micromaster 440 stellen die aktuellen Messwerte des Drehmoments und des Ausgangsstroms zur Verfügung. So kann der Extrusionsprozess kontinuierlich verfolgt werden und ermöglicht gleichzeitig eine Pseudo-Qualitätsüberwachung des Extruders. Denn ein Kriterium für beispielsweise Plastifizier- und Dispergiergüte ist die im Verfahrensanteil umgesetzte bzw. umsetzbare Scherarbeit. Diese ist wiederum eine Funktion des übertragenen bzw. übertragbaren Schneckendrehmomentes, eingeleitet über den Antriebsmotor. Noris Plastic stehen mit Micromaster 440 sechs frei programmierbare und potenzialgetrennte Digitaleingänge zur Verfügung, um so individuellen Kundenwünschen gerecht zu werden. Damit sind prozessabhängige Vernetzungen wie Antriebsverriegelung oder Drehzahl-/Geschwindigkeitsabhängigkeiten darstellbar. Sollten die sechs Digitaleingänge nicht ausreichen, so kann auch der zweite freie Analogeingang als siebter Digitaleingang eingesetzt werden. Die Funktion der Digitaleingänge kann so ganz unkompliziert verändert werden. Das begünstigt die Variabilität des Extruders bei einer Anbindung von Zusatzaggregaten oder die Einbindung des Extruders in Komplettanlagen. Das schnelle und mit hoher Konstanz reproduzierbare Ansprechen der Digitaleingänge führt dazu, dass der Extrusionsprozess genau vorgewählt werden kann. Zusätzlich stehen drei frei programmierbare Relaisausgänge zur Anzeige von unterschiedlichen Betriebsmeldungen bereit. PC-Anschluss für einfache Inbetriebnahme Für komplexe Anwendungen, bei denen sehr viele Parameter einzustellen sind wie eben bei der Parametrierung von Extruderantrieben gibt es als Option den PC-Umrichter-Verbindungssatz. Er wird an der Vorderseite des Micromaster 440 angebracht. Auf der im Lieferumfang enthaltenen Dokumentations-CD-ROM des Micromaster 440 befindet sich auch das Programm Starter. Starter ist die Software zur grafisch geführten Inbetriebnahme für Geräte der Micromaster-Familie und läuft unter Windows NT/2000/XP. Plugand-Play ist somit für Micromaster- Umrichter kein Thema. Hier können Parameterlisten ausgelesen, geändert, gespeichert, eingelesen und 20 advance

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