SPS/IPC/DRIVES Nov Nürnberg

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1 Herausgeber: Prof. Dr.-Ing. habil. Günther Brandenburg, TU München Prof. Dr.-Ing. Walter Schumacher, TU Braunschweig Prof. Dr.-Ing. Rolf D. Schraft, Fraunhofer IPA, Stuttgart Prof. Dr.-Ing. Klaus Bender, TU München SPS/IPC/DRIVES 2006 SPS/IPC DRIVES/ Elektrische Automatisierung Systeme und Komponenten Fachmesse & Kongress Nov Nürnberg Veranstalter: Mesago Messemanagement GmbH, Stuttgart mit CD-ROM VDE VERLAG GMBH Berlin Offenbach

2 Inhaltsverzeichnis Offenes Ethernet in der Automatisierung Dr. Peter Wenzel, Profibus Nutzerorganisation e.v., Karlsruhe PROFINET in der Prozessautomation Dr.-Ing. Matthias Römer, Endress + Hauser Process Solutions AG, Reinach, Schweiz PROFINET in Werkzeugmaschinenanwendungen / Mehrwert durch offene TCP/IP basierte isochrone Echtzeitlösungen Jochen Christ, Siemens AG, Erlangen Zertifizierung offener Ethernet-Schnittstellen - Ein Erfahrungsbericht... Jürgen Welter, Technische Universität München, Garching Michael Blum, Technische Universität München, Garching Offenes Ethernet in der Automatisierung Dr. Hans-Peter Lerch, Bosch Rexroth AG, Erbach Ein Erfahrungsbericht Uber die verschiedenen Real Time-Ethernet-Systeme Klaus Kafka, KEBA AG, Linz, Österreich Integration'von Real-Time-Ethernet Protokollen in Geräte und Anwendungen Frank Iwanitz, Softing AG, Haar Axel Mehnert, Hyperstone AG, Konstanz Hochdeterministische und offene Kommunikation mit PROFINET 10 mit IRT. Prof. Dr.-Ing. Matthias Wenk, Fachhochschule Amberg-Weiden, Amberg Sicherheit (Safety) in der Automatisierung Klaus Stark, Pilz GmbH & Co. KG sichere Automation, Ostfildern Anforderungen der Sicherheitstechnik an Ethernet basierende Kommunikationssysteme Armin Glaser, Pilz GmbH & Co. KG sichere Automation, Ostfildern Mit technischer Innovation gegen Manipulation an Maschinen Dr. Michael Huelke, Berufsgenossenschaftliches Institut für Arbeitsschutz - BGIA, Sankt Augustin Dr. Kai Lüken, Berufsgenossenschaftliches Institut für Arbeitsschutz - BGIA, Sankt Augustin Sicher vernetzen - Der Applikationsvorteil muss überwiegen Johannes Kaihoff, PHOENIX CONTACT GmbH & Co. KG, Blomberg

3 Sicherheit (Safety) in der Automatisierung Dr. Peter Christiani, Festo AG, Esslingen Drahtlose, fehlersichere Kommunikation in der Feldebene 101 Ulrich Kaus, Siemens AG, Nürnberg Günter Baumann, Siemens AG, Nürnberg Sicherheitsgerichtete Kommunikation im Maschinen- und Anlagenbau mit CANopen 107 Thilo Schumann, CAN in Automation (CiA), Erlangen Verteilte Sicherheitstechnik über Standard-Feldbusse 113 Joachim Greis, BECKHOFF Automation GmbH, Verl Funktionale Sicherheit Dr. Dieter Eckardt, Siemens AG, Erlangen Rückspeisefähiger Frequenzumrichter mit integrierter Sicherheitstechnik als dezentrales Peripheriemodul 119 Peter Maurer, Siemens AG, Erlangen Sicherheit in Multiachs-Motion Control Anwendungen 129 Harald Dietel, Pilz GmbH & Co. KG, Ostfildern Sicherheitsfunktionen im Antrieb integriert vereinfacht die Systemstruktur und bietet Potentiale zur Kosteneinsparung 135 Martin Grosser, Lenze AG, Hameln Umrichtertechnik I Dr. Edwin Kiel, Lenze AG, Aerzen Einspeisungen für Mehrmotorenantriebe 141 Falko Baumann, Siemens AG, Erlangen Reinhold Dillig, Siemens AG, Erlangen F3E-Converter with Fundamental Frequency Front End 151 Kurt Göpfrich, Siemens AG, Erlangen A new 690V AC drive with integrated sine wave Output filter and SiC schottky freewheeling diodes 159 Benno Weis, Siemens AG, Erlangen Martin Wölz, infineon AG, Warstein Dr.-Ing. Dethard Peters, SiCED GmbH, Erlangen 10

4 Umrichtertechnik II Dr. Josef Wiesing, Lust Antriebstechnik GmbH, Lahnau Neue Wege zum kompakten Aufbau von Umrichtern 169 Ingolf Hoffmann, "Siemens AG, Erlangen Raumzeigermodulation mit stromvorzeichengewichteter Totzeitkompensation mittels Kaiman-Filter 177 Johann Zitzelsberger, Technische Universität Chemnitz, Chemnitz, Prof. Dr.-Ing. Wilfried Hofmann, Technische Universität Chemnitz, Chemnitz Reduzierung des Zwischenkreiskondensators bei der Regelung einer über Einphasigen Dioden-Gleichrichter gespeisten Permanenten Synchronmaschine (PM) 187 Hassan Lamsahel, Technische Universität Darmstadt, Darmstadt Prof. Dr.-Ing. Peter Mutschier, Technische Universität Darmstadt, Darmstadt Umrichtertechnik III Gerhard Kocherscheidt, IMS Intelligent Motion Systems Europe GmbH, Villingen-Schwenningen Berührungslose Energieübertragung 197 Uwe Bültmann, Paul Vahle GmbH & Co. KG, Kamen Maßnahmen' zur Reduzierung von Netzrückwirkungen 203 Hartmut Dorner, Danfoss GmbH, Offenbach Motoren in Zündschutzart Erhöhte Sicherheit" am Frequenzumrichter - ein neuer Ansatz für die Prüfung und Zertifizierung 213 Christian Lehrmann, Physikalisch-Technische Bundesanstalt Braunschweig, Braunschweig Offenes Ethernet in der Automatisierung Eckehardt Klemm, PHOENIX CONTACT GmbH & Co. KG, Blomberg Automation IT, Konvergenz heterogener Netzwerke in ein universelles Ethernetnetzwerk für Automation und IT 223 Andreas Huhmann, Harting Electric GmbH & Co. KG, Espelkamp ETHERNET Powerlink im Antrieb - Weiterentwicklung des Systembus (CAN) 233 Sören Mirbach, Lenze Drive Systems GmbH, Aerzen Quantitative Analyse von Antwortzeiten in netzbasierten Automatisierungssystemen 243 Jürgen Greifeneder, Technische Universität Kaiserslautern, Kaiserslautern Prof. Dr.-Ing. Georg Frey, Technische Universität Kaiserslautern, Kaiserslautern 11

5 Offenes Ethernet in der Automatisierung Andreas Zirkler, Technische Universität München, Garching Optimal vernetzen - die standardisierte LWL-Übertragungstechnik für PROFINET 253 Roland Berg, PHOENIX CONTACT GmbH & Co. KG, Blomberg Netzwerksicherheit und -Verfügbarkeit fängt bei der Verkabelung an 261 Uwe Eisenmann, BTR NETCOM, Blumberg Verkabelung von ethernetbasierenden Kommunikationssystemen in der Automatisierungstechnik 271 Bernd Horrmeyer, PHOENIX CONTACT GmbH & Co. KG, Blomberg Wireless-Kommunikation in der Automatisierung Dr. Reinhard Hüppe, ZVEI Zentralverband Elektrotechnik- und Elektronikindustrie e.v., Frankfurt Die Analyse industrieller funkgestützter Kommunikationskanäle 279 Andreas Vedral, Fachhochschule Bochum, Bochum Jörg F. Wollert, Fachhochschule Bochum, Bochum Steuern mit Profinet über Bluetooth und WLAN 289 Jürgen Weczerek, PHOENIX CONTACT GmbH & Co. KG, Blomberg Erprobungstests von drahtlosen Sensor-Aktor-Systemen in rauen Industrieumgebungen 295 Michael Höing, Weidmüller Interface, Detmold Kai Helmig, Fachhochschule Lippe und Höxter, Lemgo Prof. Dr.-Ing. Uwe Meier, Fachhochschule Lippe und Höxter, Lemgo Sicherheit (Security) in Ethernet-Anwendungen Heinz Eisenbeiss, Siemens AG, Nürnberg Netzwerksicherheit in der Automatisierungstechnik 305 Dirk Reinelt, Universität Magdeburg, Magdeburg Jörn Peschke, Universität Magdeburg, Magdeburg Albert Treytl, Österreichische Akademie der Wissenschaften Wien, Wiener Neustadt, Österreich Umfassendes Securitykonzept für Prozessleitsysteme (Defense in Depth) 315 Jan Kästner, Siemens AG, Karlsruhe Switch-based Ethernet Security 325 Marcus Tangermann, Heyfra Electronic GmbH/Weidmüller Interfaces, Lutherstadt Eisleben 12

6 Risk Assessment in Produktionsumgebungen... Detlef Kilian, DS DATA SYSTEMS GmbH, Braunschweig 331 Sensor-/Aktor-lnterface ' Juergen Gutekunst, Balluff GmbH, Neuhausen I/O-Link - Der neue Kommunikations-Standard für einfache Sensoren/Aktoren auf der unteren Feldebene 339 Klaus Halder, Sick AG, Waldkirch Totaiiy Integrated Automation - Sensoren und Aktoren voll in die Automatisierung integriert 345 Guido Nelles, Siemens AG, Nürnberg IO-Link: Durchbruch in Sachen Kommunikation 353 Christian Gemke, PHOENIX CONTACT GmbH & Co. KG, Blomberg Diagnose, Wartung und Überwachung Frank Ganssloser, Ingenieurbüro Ganssloser, Tübingen Plant Asset Management mit OPC Unified Architecture 359 Daniel Großmann, Technische Universität München, Garching Intelligente, selbstbeschreibende Sensornetzwerke mit regelbasierter Unterstützung für Inbetriebnahme und präventive Wartung 365 Dr. Thomas Dreyer, RACOS GmbH, Konstanz Andrea Schröder, FGH e. V., Mannheim Computerunterstützte Rekonfiguration von Automatisierungssystemen 373 Matthias Bengel, Fraunhofer IPA, Stuttgart Engineering von Automatisierungs- und Antriebsanlagen Dr. Ronald Schoop, Schneider Electric GmbH, Seligenstadt Effizienteres Engineering mit zertifizierten Bedienkomponenten 379 Andreas Zirkler, Technische Universität München, Garching Methodenwechsel durch funktionales Engineering 389 Thomas Michels, EPLAN Software & Service GmbH & Co. KG, Monheim Boolean High-Speed SPS überwacht und steuert das Fusionsplasma am MPI für Plasmaphysik in Garching 395 Thomas Franke, Max-Planck-Institut für Plasmaphysik, Garching Michael Kircher, Max-Planck-Institut für Plasmaphysik, Garching 13

7 RFID in der industriellen Automatisierung Edmund Segl, ICT GmbH Gesellschaft für Automatisierungstechnik, Grasbrunn Überblick über die Frequenzbereiche für RFID-Systeme und deren optimaler Einsatz im industriellen Umfeld 405 Erwin Schmidt, Pepperl + Fuchs GmbH, Mannheim Produktidentifikation in verteilten Produktionsprozessen durch RFID und agentenbasierte Steuerung 415 Albert Treytl, Österreichische Akademie der Wissenschaften, Wiener Neustadt, Österreich Dr. Aleksey Bratukhin, Österreichische Akademie der Wissenschaften, Wiener Neustadt, Österreich Dr. Gerhard Pratl, Österreichische Akademie der Wissenschaften, Wiener Neustadt, Österreich Ob hochwertige Produkte oder Massengüter - flexible Produktionssteuerung mit RFID 425 Gerd Elbinger, Siemens AG, Nürnberg Antriebsregelung I Direktantriebstechnik Josef Gißler, Parker Hannifin GmbH & Co. KG, Offenburg Geschwindigkeitsbeobachter höherer Ordnung zur Unterdrückung von höherfrequenten Resonanzen bei Direktantrieben 431 Prof. Dr.-Ing. Jens Onno Krah, Fachhochschule Köln, Köln Monica Lemke-; Fachhochschule Köln, Köln Linearmotorachsen mit integrierten Sicherheitselementen 441 Dr. rer. nat. Volker Hamann, HIWIN GmbH, Offenburg Die Anwendung direkter Linearantriebe im Hochvakuum 447 Prof. Dr. sc. techn. Dr. h.c. Peter-Klaus Budig, EAAT GmbH Chemnitz, Chemnitz Antriebsregelung II Dr. Peter Heidrich, Baumüller Nürnberg GmbH, Nürnberg Optimale Architektur zur Regelung hochdynamischer und resonanzbehafteter Antriebe 455 Dr. Ladislav Kucera, Triamec AG, Cham, Schweiz Integrierte Steuerungs- und Antriebslösung für hochdynamische Werkzeugmaschinen 463 Dr.-Ing. Stephan Beineke, Lust Antriebstechnik GmbH, Lahnau Paul Mengeringhausen, andron GmbH, Wasserburg 14

8 Optimierte Antriebsreglerstrukturen zur Störunterdrückung 473 Frank Wobbe, Technische Universität Braunschweig, Braunschweig Winfried Böske, Technische Universität Braunschweig, Braunschweig Prof. Dr.-Ing. Walter Schumacher, Technische Universität Braunschweig, Braunschweig Antriebsregelung III Prof. Dr. Walter Schumacher, Technische Universität Braunschweig, Braunschweig Online-Berechnung von Drehmomenten aus elektrischen Größen und deren Nutzung zur Verbesserung der Drehmomentregelgüte 483 Dr.-Ing. Pablo Lara-Reyes, Baumüller Nürnberg GmbH, Nürnberg Dr.-Ing. Jinsheng Jiang, Baumüller Nürnberg GmbH, Nürnberg Dr.-Ing. Peter Heidrich, Baumüller Nürnberg GmbH, Nürnberg Achsenunsymmetrische Stromzustandsregelung mit Dead-Beat-Verhalten nur in der drehmomentbildenden Stromkomponente 493 Prof. Dr.-Ing. habil. Uwe Nuß, Hochschule Offenburg, Offenburg Hysteresebasierte und prädiktive Verfahren zur zeitdiskreten Schaltzustandseinstellung leistungselektronischer Stellglieder 505 Ulrich Ammann, Universität Stuttgart, Stuttgart Antriebsregelung IV Prof. Dr. Bernd Orlik, Universität Bremen, Bremen Regelung mechatronischer Linearantriebe mit Zahnriemen 515 Dr.-Ing. Carsten Fräger, Lenze Drive Systems GmbH, Aerzen Drehmomenten-Kopplung zweier Antriebe über eine Feldbus-Querkommunikation 523 Gerhard Aakolk, Baumüller Nürnberg GmbH, Nürnberg Dr.-Ing. Peter R. Heidrich, Baumüller Nürnberg GmbH, Nürnberg Serielle Positionswertübertragung in geregelten Antrieben 533 Dr.-Ing. Jens Kummetz, DR. JOHANNES HEIDENHAIN GmbH, Traunreut Mechatronische Systeme Holger Zeltwanger, CAN in Automation, Erlangen Praktische Erfahrungen beim Einsatz von Mechatronik im Maschinenbau 543 Claus Peter Kühnl, Wilhelm Grabbe, PHOENIX CONTACT GmbH & Co. KG, Blomberg Vorstellung des Verbundprojektes BESTVOR im Rahmen des Ideenwettbewerbs Zuverlässigere mechatronische Systeme" 553 Dr.-Ing. Rainer Stetter, ITQ GmbH, München 15

9 Prüfstandsautomatisierung für den Systemtest mechatronischer Produkte 563 Bernhard Kausler, Technische Universität München, Garching Markus Friedrich, Technische Universität München, Garching Martin Rostan, Beckhoff Automation GmbH, Nürnberg Kommunikations- und Anwendungsprofile Michael Hopf, Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA), Stuttgart Das PNO-Geräteprofil für Pumpen - alle Pumpen sprechen dieselbe Sprache Jochen Müller, Leikon GmbH, Herzogenrath Zusammenwachsen von Mess- und Automatisierungstechnik am Beispiel eines Airbus-Prüfstands 577 Dr.-Ing. Wilhelm Hagemeister, Ingenieurgemeinschaft IgH, Essen Dr.-Ing. Karl Weber, Beckhoff, Nürnberg Richard Hacker, Ingenieurgemeinschaft IgH, Essen Florian Pose, Ingenieurgemeinschaft IgH, Essen Standardisierte Schnittstelle zu CANopen-Netzwerken 587 Reiner Zitzmann, CAN in Automation, Erlangen Engineering und Diagnose Stefan Pollmeier,'ESR Pollmeier GmbH, Ober-Ramstadt Modularisiert'e Anwendungslösungen in der elektrischen Antriebstechnik 593 Martin Harms, Lenze Drive Systems GmbH, Extertal Modulare Automatisierungstechnik aus Maschinensicht 603 Dr.-Ing. Georg Sztefka, Baumüller Anlagen und Systemtechnik GmbH, Nürnberg Roland Schlichting, Baumüller Anlagen und Systemtechnik GmbH, Nürnberg Kommutator-Kleinmotoren mit integriertem elektronischem Verschleißindikator Dr.-Ing. Andräs Lelkes, GEFEG-NECKAR Antriebssysteme GmbH, Gosheim Mechatronischer Systementwurf und Simulation Prof. Dr. habil Günter Brandenburg, Technische Universität München Entwicklung einer selbstkonfigurierenden und selbstorganisierenden Bewegungssteuerung für Industrieroboter 619 Michael Wenz, Universität Karlsruhe, Karlsruhe Prof. Dr.-Ing. Heinz Wörn, Universität Karlsruhe, Karlsruhe 16

10 Echtzeitsimulation zur effizienteren und schnelleren Entwicklung von Verpackungsmaschinen 629 Maximilian Zeyfang, Siemens AG, Erlangen Einfache Möglichkeiten zur effizienten Realisierung kompakter elektrohydraulischer Servoachsen 639 Prof. Dr.-Ing. Peter Anders, HS Furtwangen University, Villingen-Schwenningen Ulrich Schwarz, TR-Electronic GmbH, Trossingen Daria Naar, TR-Electronic GmbH, Trossingen Autorenverzeichnis 655 Messekalender

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