Die Prozessoren der XMC4000-Familie von Infineon sind von den technischen Daten her besonders gut für hydraulische Anwendungen (mobile Steuergeräte, On-Board-Elektronik aber auch für externe Lösungen) geeignet. Die Rechenleistung ist circa 20fach höher als sie für einen Leistungsverstärker benötigt würde. Das heißt, es kann viel „Intelligenz“ für eine erweiterte Diagnose beziehungsweise für zusätzliche Regelaufgaben implementiert werden.

Das Besondere ist aber, dass der ARM-Cortex-M4- Kern um eine Ethercat-Schnittstelle erweitert wurde. Das bedeutet: Die neu vorgestellten Derivate XMC4800 und die preiswertere Variante XMC4300 ermöglichen es nun, eine Ethercat-Schnittstelle ohne erheblichen zusätzlichen Aufwand einzusetzen. Durch die Integration von Ethernet-Schnittstellen, besonders von der Ethercat- aber auch der Profinet-Schnittstelle, kann die Feldbusankopplung mit nur geringen Mehrkosten gegenüber den bisherigen Baugruppen mit analogen Schnittstellen realisiert werden. Neben diesen Eigenschaften sind folgende Funktionen (nur die Wichtigsten) integriert:

  • ARM-Cortex-M4-Prozessor, 144 Megahertz
  • Floating Point Unit
  • PWM-Ausgänge
  • 2-mal 8 analoge Eingänge mit 12 Bit
  • 2 analoge Ausgänge mit zwölf Bit
  • Ethernet-Schnittstelle
  • Ethercat-Schnittstelle
  • Can-Bus
  • USB-Schnittstelle
  • verschiedene Derivate mit ausreichend Speicher

Wie sich diese Möglichkeiten umsetzen lassen, zeigt die neue Baugruppe PAM-199-P-ETC von W.E.St..

Leistungsverstärker mit Ethercat-Schnittstelle

Baugruppe PAM-199-P - Bild: W.E.St.
Die Bauform des neuen Leistungsverstärkers orientiert sich an der Baugruppe PAM-199-P, einem Standard-Produkt in diesem Bereich. Bild: W.E.St.

Mit dem Wandel zur Industrie 4.0 findet zur Zeit der Wechsel von analogen Signalen hin zur Digitalisierung statt. Die Module der Firma W.E.St. waren schon immer digital, aber es fehlte die digitale Schnittstelle zur übergeordneten Maschinensteuerung, zumindest in preiswerten Leistungsverstärkern. 
Diesen Schritt vollzieht das Unternehmen wird nun mit der Integration einer Ethercat-Schnittstelle beim PAM-199-P-ETC. Neben der sicheren und schnellen Sollwertübertragung stehen dem Anwender zum Beispiel auch die aktuellen Stromwerte, der Ansteuerungsgrad des Ventils und Fehlerinformationen zur Verfügung.

Ein wichtiger Vorteil ist die Parametrierung direkt über die speicherprogrammierbare Steuerung. Dabei ist die Parametrierung selbst nicht auschlaggebend, sie könnte noch genauso über die Bedienoberfläche WPC-300 erfolgen. Vielmehr ist es wichtig, dass die SPS die Parameter kennt und somit speichern kann. Im Fall eines Austausches des Leistungsverstärkers werden die Parameter von der SPS übertragen und die Maschine kann ohne weitere Parametrierung wieder in Betrieb genommen werden, was Stillstandszeiten minimiert. Weitere Vorzüge sind:

  • nahtlose Integration in das Automatisierungssystem, die Karte wird zum integralen Bestandteil
  • bessere Diagnose: alle Signale beziehungsweise Informationen sind im Datenprotokoll verfügbar
  • einfache Verkabelung zu den Magneten und standardisierte Kabel auf der Ethercat-Seite
  • Kosteneinsparung auf der SPS-Seite: keine digitalen und analogen IOs erforderlich
    einfacher Austausch im Fehlerfall: über die Maschinensteuerung können die Module automatisch parametriert werden
  • Ferndiagnose ist grundsätzlich möglich; optional kann über einen Webserver der Zustand des Gerätes überwacht werden.
  • Zusätzlich ist ein direktes Ansprechen des Geräts über WPC-300 und Notebook möglich, Inbetriebnahme der verbundenen Achse kann auch unabhängig von der übergeordneten Steuerung erfolgen
    bessere Dynamik, da keine Wandlungszeiten für die Übertragung digital zu analog zu digital nötig sind

Die Komponente befindet sich in derselben Preisklasse wie die analogen Leistungsverstärker. Im Vergleich zu diesen hat sich die Bauform nicht verändert, nur ein paar neue Stecker sind hinzugekommen. Die serielle Schnittstelle (USB) wurde beibehalten, so dass Anwender wie gewohnt und mit derselben Parametriersoftware (WPC-300) die Einstellungen vornehmen.

Die Funktionen des Leistungsverstärkers sind identisch mit Standard-Produkt PAM-199-P des Herstellers. Die Komponente lässt sich als Leistungsverstärker sowohl für Wegeventile mit zwei Magneten als auch als Leistungsverstärker für zwei unabhängige Druck- oder Drosselventile einsetzen. Der maximale Magnetstrom von drei Ampere dürfte für zahlreiche Anwendungen ausreichend sein.

Mit dem Leistungsverstärker kann ein bezahlbarer Schritt in Richtung Digitalisierung vollzogen werden. Die Feldbusschnittstelle ist nicht nur den komplexen Achsreglern vorbehalten, auch einfachere Produkte wie die Standard-Leistungsverstärker lassen sich kostengünstig über digitale Schnittstellen ansteuern. do

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