Theo Paulus, Vice President R&D, Bild: Aventics

Theo Paulus, Vice President R&D bei Aventics: „Themen wie Selbstoptimierung, Selbstkonfiguration und Selbstdiagnose räumen wir künftig einen noch höheren Stellenwert ein.“ Bild: Aventics

Herr Paulus, wenn auf der Feldebene immer mehr Pneumatikkomponenten mit elektronischer Intelligenz ausgestattet werden, bedeutet das dann das Aus für die in den letzten Jahren so hoch gelobten Ventilsysteme?

Nein, überhaupt nicht, denn je weiter die Automatisierung voranschreitet, desto einfacher muss die Implementierung der Systeme werden, während die Systeme wiederum eine höhere Flexibilität unterstützen müssen, zumal in vielen Branchen die Losgrößen tendenziell immer kleiner und die von den Maschinenbauern geforderten Lieferzeiten kürzer werden. Um Letzterem gerecht zu werden, brauchen wir zum Beispiel Zylinder, die nicht nur mithilfe von Punktsensoren positioniert werden, also klassisch in zwei Endlagen, sondern dank Wegmesssystemen alle Punkte entlang ihrer linearen Bahn anfahren können. Allerdings setzt die Kompressibilität des Mediums Druckluft dem hochgenauen Positionieren Grenzen, die wir nur durch neue Lösungsansätze überwinden können. Das können zum Beispiel Festanschläge sein, die je nach Anforderung in die Zylinderbewegungsachse eingeschwenkt werden können oder direkt an produktspezifisch variierenden Werkstückträgern angebaut sind. Natürlich müssen wir dabei den Zylinder so ansteuern, dass er seine Endlagen weich anfährt und die Verzögerungskurve zum Beispiel über eine geregelte Abluftdrosselung realisieren.

Um zum Kern Ihrer Frage zu kommen: Intelligente Ventilsysteme verlieren sicher nicht an Bedeutung, ganz im Gegenteil. Sie stellen praktisch Netzknoten dar, die eine rationelle Anbindung an überlagerte Steuerungen und Computersysteme ermöglichen. Außerdem können wir die in ihnen enthaltenen Logikelemente für die zunehmende Vernetzung der Sensorebene nutzen, damit möglichst viele Prozessdaten so nah wie möglich an ihren Quellorten erfasst und interpretiert werden können. Dies vereinfacht die Programmierung der Systeme, erleichtert den Umbau und die Umrüstung von Anlagen und lässt die problemlose Erkennung von irregulären Anlagenzuständen, sogenannten Anomalien zu, was für die Realisierung der vorausschauenden Instandhaltung wichtig ist.

Ist die Nutzung der Ventilsysteme als Hubs zugleich die Voraussetzung für die Koppelung der industriellen Prozesse mit MES- und ERP-Systemen?

Wo welche Prozessinformationen abgegriffen und welchem System sie zugeführt werden, hängt von den Computer- und Netzwerk-Topologien ab, die in den Unternehmen aufgebaut wurden. Wir Pneumatiker, aber auch die Anbieter anderer Antriebs- und Steuerungslösungen, brauchen künftig verstärkt Komponenten, die sich in nahezu jedes Datennetzwerk integrieren lassen. Unsere IO-Link-, Feldbus- und Ethernet-Protokoll-Lösungen unterstützen die Maschinenbauer bei der Realisierung der Anforderungen, die sich aus dem Bedarf der schnellen und einfach Umrüstung von Produktionsanlagen ergeben, indem die Sensoren und Aktoren neu parametriert werden können. Die Option, lokal mit analogen Signalen zu arbeiten, bleibt dennoch bestehen. Hierzu stehen analoge Input/Output-Module zur Verfügung, die problemlos in das Datennetzwerk eingebunden werden können. Für die noch weiter reichende Systemintegration stehen wiederum moderne Ventilsysteme, zum Beispiel die Aventics Ventilsystem Serie AV (Advanced Valve System) zur Verfügung, die dank der modularen Elektronik AES (Advanced Electronic System) Systemkonfigurationen mit leistungsstarken Kommunikationsschnittstellen bereitstellen. Zustandsdaten des Systems können damit autark von der Steuerung abgerufen und verfügbar gemacht werden, zum Beispiel für die Überwachung der Anzahl der Schaltspiele jedes einzelnen Ventils. Dies erfolgt mit vielen positiven Effekten, wie dem vereinfachten Anlagenmonitoring – auch durch externe Dienstleister. Insgesamt ermöglicht ein hoher Vernetzungsgrad von Sensoren, Aktoren, lokalen Steuerungen, Leitrechnern sowie von Systemen für die Produktionsplanung, Fertigungssteuerung und Logistik auf allen Ebenen ein Maximum an Anlagenverfügbarkeit. Um dies zu erreichen, brauchen wir Komponenten, die sich selbst überwachen und ihren Austausch bei der nächsten planmäßigen Wartung anstoßen, um ungeplante Stillstandzeiten zu vermeiden. Denn: Je komplexer die Systeme sind, desto aufwändiger können die Prozeduren beim Wiederanlauf der Maschinen nach Stillständen sein.

Konkret auf einen Pneumatikzylinder bezogen kann das Ventilsystem AV03 mit 300 Nl/min beziehungsweise die größte Bauform AV05 mit 650 Nl/min Durchfluss die Position des angeschlossenen Zylinders und die Zahl der geleisteten Arbeitsspiele mithilfe der AES Elektronik erfassen und über die Spielzeit des Bewegungsablaufes dem Wartungstechniker anzeigen, wo Hand angelegt werden muss.

Ventil der Serie AV, Bild: Aventics
Die Ventile der Serie AV bieten neben einer verbesserten Druckluftbilanz und ihrer kleinen sowie leichten Bauweise eine hohe Flexibilität – auch beim Nachrüsten von Applikationen. Bild: Aventics