SPS in Nürnberg, Bild: Mesago / Mathias Kutt

Die SPS in Nürnberg zeigt auch, wie sich die Motion- und Steuerungstechnik für Fluidik-Systeme weiterentwickelt hat. Bild: Mesago / Mathias Kutt

Hersteller von Steuerungstechnik und Motion-Control-Systemen in der Fluidik machen es ihren Kunden immer leichter. Die Instrumente hydraulischer und elektromechanischer Konstruktionen unterscheiden sich kaum noch. Das macht nicht nur vieles leichter, sondern sichert der Fluidik die Zukunft – trotz nachlassender Konjunktur.

SPS Logo; Bild: Messe

Wenn die Zeiten härter werden, muss gespart werden. Ein Weg: die Automatisierung. Insofern treffen die diesjährigen konjunkturellen Verwerfungen, sei es durch Brexit, Kräftemessen politischer Alphamännchen oder Boykottmaßnahmen, die Hersteller von Steuerungs- und Motion-Control-Systemen nicht mit voller Härte. Es scheint die richtige Zeit, sich mit Zukunftsthemen zu befassen. Beispielsweise auf der SPS vom 26. bis 28.11. in Nürnberg, vormals SPS IPC Drives.

„Eine leichte Abkühlung der Konjunktur birgt Chancen, die wir offensiv nutzen möchten: Unsere Kunden haben mehr Zeit, sich mit Kostensenkungsmaßnahmen und neuen Produkten zu beschäftigen“, erklärt beispielsweise Georg Winkes, Entwicklungsleiter bei W.E.St. Elektronik. Wobei Winkes „noch keinen signifikanten Rückgang der Nachfrage beobachten“ kann. Anders beim Schweizer Hersteller von Komponenten und Systemen für die Hydraulikbranche, Argo-Hytos. CEO Christian H. Kienzle, spürt „seit Ende des ersten Quartals einen deutlichen Rückgang im Geschäftsverlaufs im Bereich Industriehydraulik, Baumaschine, Landmaschine und bei den Händlern und Systemintegratoren“. Ein Grund dafür, sei das zögerliche Investitionsverhalten der Bundesregierung und der Länder bei Energie und Infrastruktur. Allerdings: „Durch die erfolgreichen Jahre 2018/19 hatte unsere Branche lange Lieferzeiten aufgebaut, welche nun abgebaut werden.“

Differenzialzylinder Typ 55, Bild: Hydropneu
Der Differenzialzylinder Typ 55 von Hydropneu mit stirnseitigem Flansch ist mit zwei über dem Hub verstellbaren Näherungsschaltern ausgestattet. Bild: Hydropneu

Positives können auch Dr. Steffen Haack, Leiter der Business Unit Industrial Hydraulics bei Bosch Rexroth, und Wolfram Eberhardt, Leiter der Unternehmenskommunikation bei Claas, der Situation abgewinnen. Letzterer sieht nur Verschiebungen, da sich speziell in der Landwirtschaft „Nachteile für den einen Markteilnehmer zum Vorteil für einen anderen entwickeln können“. Steffen Haack spürt zwar einen Auftragsrückgang aufgrund der politischen Unsicherheiten, aber gleichzeitig großes „Wachstum bei elektrohydraulischen, vernetzbaren Lösungen, die die Konstruktion vereinfachen, die Inbetriebnahme beschleunigen und die Produktivität bei den Anwendern steigern“.

Bild: Bosch Rexroth / Wolfram Scheible

Wir sehen Wachstum bei elektrohydraulischen, vernetzbaren Lösungen, die die Konstruktion vereinfachen, die Inbetriebnahme beschleunigen und die Produktivität bei den Anwendern steigern.“

Dr. Steffen Haack, Leiter der Business Unit Industrial Hydraulics, Bosch Rexroth

Plug-and-produce-Module

Vereinfachen ist das Stichwort. Es taucht bei fast allen Anbietern von Steuerungstechnik für fluidische Systeme auf. So geht für Bosch Rexroth die Entwicklung in Richtung intelligente, vernetzte Hydraulik sowie einbaufertige Plug-and-Produce-Module und -Systeme. Dank Software-Assistenten, die durch die Inbetriebnahme von elektrohydraulischen Achsen führen und bereits zur Anwendung passende Parameter vorschlagen, könnten auch Techniker ohne vertiefte Vorkenntnisse in der Hydraulik solche Achsen „innerhalb weniger Minuten“ in Betrieb nehmen. Oder die Inbetriebnahme erfolgt erst einmal virtuell. „Im Prinzip gibt es keine nennenswerten Unterschiede mehr zur Inbetriebnahme elektrohydraulischer Achsen, da die Spezifika der Hydraulik in der Software bereits abgebildet sind“, wie Haack weiter erklärt.

Model-Based-Design-Methoden

Diesen Trend bestätigt Parker Hannifin. „Hydraulik und Elektrik werden mittlerweile in der gleichen Entwicklungsumgebung geplant“, weiß Dirk Lehmkuhl, Product Manager bei der Industrial Systems Division Europe. Auch die Inbetriebnahme-Tools für Hydraulik und Elektromechanik würden sich zunehmend angleichen. Ein gutes Beispiel: die neue Serie PAC120/PACHC auf Basis des herstellerunabhängigen PLCopen-Standards. Das modular aufgebaute System aus Mini-SPS und nahezu beliebig erweiterbaren Achsregler-Modulen vereint die Steuerungs- und Inbetriebnahme-Tools von elektromechanischen und hydraulischen Achsen. Geradezu eine Revolution erwartet der Pneumatik- und Automatisierungsspezialist Festo von seinem neuen Motion Terminal VTEM. Apps sollen es ermöglichen, über 50 Einzelkomponenten zu ersetzen. Thomas Schmid leitet den Bereich Digital Strategy und Business Innovation bei Festo:  „Die neue Art der Funktionsintegration – kombiniert mit Software-Apps – vereinfacht die komplette Wertschöpfungskette, denn es wird nur noch eine Hardware benötigt.“

Online Diagnostics Network, Bild: Bosch Rexroth
Mit dem Dienstleistungspaket Online Diagnostics Network, kurz ODiN, stellt Rexroth einen Cloud-basierten Service für eine vorausschauende Wartung bereit. Bild: Bosch Rexroth

Durch schnelles Zuschalten neuer Funktionen über Apps bräuchten Maschinenentwickler nur noch einen Basis-Maschinentyp erstellen, den sie „durch Auswahl der Apps mit unterschiedlichen Funktionen und Ausprägungen nach Kundenwunsch ausstatten“. Elektronik kann auch eingesetzt werden, um die Hardware zu vereinfachen, wie der Hersteller hydraulischer Bauelemente Weber-Hydraulik beweist. „Unter Verwendung von Model-Based-Design-Methoden kann bei einem elektrofluidischen System oft, trotz Vereinfachung des hydraulischen Anteils, die Systemleistung signifikant gesteigert werden, da die Funktionalität von der Hydraulik in die Elektronik wandert“, betont Entwicklungsleiter Dr. Bernd Last. Sie lasse sich über intelligente Ansteuerung so kostengünstiger zur Verfügung stellen.

fluid hakt nach

„Die Bewegung von Antrieben wird im Kontext von I4.0 in allen Anwendungsszenarien zu unterschiedlichen Phasen des Produktlebenszyklus weiterentwickelt“, sagt Raphael Alt (ifas) Bild: ifas

Im Gespräch mit Raphael Alt, Institut für fluidtechnische Antriebe und Systeme (ifas), Aachen

Fluidische und elektrische Antriebe wachsen funktional zusammen. Dank standardisierter Antriebsfunktionen kann der Konsytrukteur den Antrieb frei wählen. Welche Herausforderungen und Chancen sich ergeben, erklärt Raphael Alt, Gruppenleiter Digitalisierung und Automation am ifas der RWTH Aachen, im Interview.

Herr Alt, wie lässt sich der Industrie-4.0-Ansatz für Steuerungstechnik und Motion Control in fluidische Systeme implizieren?

Die Architektur von I-4.0-Systemen basiert auf dem Modularisieren und Kapseln von Komponenten zu funktionalen Einheiten. Diese stellen anderen Systemteilnehmern standardisierte Schnittstellen zur Verfügung. Deren Informationen oder Funktionen lassen sich einfach nutzen, ohne mit den dahinterliegenden technischen Details der Funktion in Berührung zu kommen. In modernen fluidtechnischen Antrieben ist dies bereits durch eine Standardisierung von Antriebsfunktionen nach PLCopen motion control umgesetzt. Sie sind identisch mit denen elektrischer Antriebe. Nutzt man eine solche standardisierte Funktion zum Steuern einer Achse, ist es deshalb steuerungstechnisch egal, ob es sich um einen elektrischen oder fluidtechnischen Antrieb handelt.

Wie weit ist man heute im industriellen Alltag, wie verbreitet sind solche Technologien bereits?

Es existiert eine Vielzahl intelligenter Komponenten, die gute Funktionalitäten zur Verfügung stellen. Es sind jedoch meistens Insellösungen führender Hersteller. Das schränkt ihre universelle Verwendung ein und steht dem I-4.0-Gedanken von verteilten, flexibel untereinander kommunizierenden Systemen entgegen. Deshalb arbeiten verschiedene Arbeitsgruppen daran, aus den existierenden technischen Lösungen Standards für interoperable Schnittstellen abzuleiten. Das ähnelt der früheren Verwendung herstellerspezifischer Druckertreiber im Vergleich zu heute einfach nutzbaren USB-Schnittstellen.

Welche Rolle spielen Themen wie Sensorik, Datengewinnung, smarte Komponenten, Schnittstellen oder Datenaustausch?

Sie werden unserer Meinung nach immer wichtiger. Aus diesem Grund haben wir die Gruppe Digitalisierung und Automatisierung ins Leben gerufen, die sich im Rahmen verschiedener Projekte auf Themen wie intelligenten Datenauswertung mittels Machine Learning, Interoperabilität, Assistenzsysteme, Kommunikationstechnologien und Robotik konzentriert, um weiteres Wissen aufbauen zu können.

Motion Control und Industrie 4.0

Mit Schlagworten wie Industrie 4.0 oder Motion Control haben Praktiker wie Rüdiger Hellstern so ihre Probleme. Der Geschäftsführer des kleinen Mittelständlers Hydropneu sagt aus Erfahrung: „Wenn wir Systeme entsprechend ausgestalten können, ist das Kundeninteresse immer groß, bis es an die Mehrinvestitionen dafür geht – dann ist es vorbei.“ Die für Steuerung und Regelung notwendigen Sensoren seien schon vor dem jeweiligen Hype in Maschinen und Anlagen enthalten gewesen und Signale wurden entsprechend verarbeitet.

Energie-Effizienz-Modul MSE6, Bild: Festo / Stefan Ruf
Das Energie-Effizienz-Modul MSE6 von Festo überwacht konstant den Druckluftverbrauch, sperrt die Druckluft in produktionsfreien Zeiten nach einer definierten Wartezeit und ist über Feldbus direkt in Profibus, Profinet, EtherCAT, Etherent/IP integrierbar. Bild: Festo / Stefan Ruf

Dass sich die dahinterstehenden Techniken weiterentwickelten und mit zunehmenden Möglichkeiten stärkeren Einzug hielten, sei ein normaler Prozess – so zum Beispiel bei Landmaschinen. Sie werden mit immer intelligenteren Technologien ausgerüstet, um untereinander zu kommunizieren und Arbeitsprozesse automatisch abstimmen zu können.

Wolfram Eberhardt von Claas sagt: „Die hohen Ernteleistungen eines Mähdreschers von bis zu 100 Tonnen pro Stunde und die immer kürzeren Erntefenster stellen die Transportlogistik vor Herausforderungen. Wir vernetzen daher Traktor, Mähdrescher und Überladewagen oder Traktor und Ladewagen so, dass der Ladewagen je nach Erfordernis die Traktorgeschwindigkeit regulieren kann.“ Hinzu komme eine stärkere vertikale Integration: Landwirtschaftliche Informationen, Softwareanwendungen, Maschinendaten und Agrardienstleistungen verschiedener Anbieter werden in einer intuitiven mobilen Plattform verknüpft, bei der die gesamte betriebliche Prozesskette auf dem Hof Im Vordergrund steht.

Bild: Claas

Wir vernetzen Traktor, Mähdrescher und Überlade-wagen oder Traktor und Ladewagen so, dass der Ladewagen je nach Erfordernis die Traktorgeschwindigkeit regulieren kann.“

Wolfram Eberhardt, Leiter Unternehmenskommunikation, Claas

Modellbasiertes Design, Grafik: Weber-Hydraulik
Modellbasiertes Design ist eine mathematische und visuelle Methode, um komplexe Steuerungs-, Signalverarbeitungs- und Kommunikationssysteme zu entwerfen. Weber-Hydraulik simuliert damit beispielsweise die Systemdynamik eines hydropneumatischen Federungssystems. Grafik: Weber-Hydraulik

Ein weiteres Beispiel aus der Praxis beschreibt Dr. Thomas Pohlmann, Geschäftsführer des Entwicklers elektronischer Lösungen für die Landwirtschaft, Reichhardt: „Zur Reduzierung des Einsatzes chemischer Pflanzenschutzmittel werden zunehmend hydraulisch-mechanische Verfahren in Kombination mit modernen Smart Farming-Technologien eingesetzt. Typische Anwendungsfälle dieser ‚Smart Mechatronics‘ in der Praxis sind die Aussaat und das Düngen sowie Hacktechniken zur mechanischen Beikrautregulierung.“ Ein hydraulisch-mechanischer Verschieberahmen, wie der PSR Slide XL, wird dabei über einen Verschiebebereich von +/-300 Millimeter mit einer Präzision von +/-20 Millimeter dynamisch verschoben.

Analog zur Agritechnica beleuchtet die SPS in Nürnberg smarte Module, Sensoren und Steuerungen, die alle mehr Effizienz in den Anlagen- und Maschinenbetrieb der Fluidtechnik bringen sollen. Es ist also wie immer bei diesen Entwicklungen: Nach einer Welle der Euphorie und anschließenden Ernüchterung, kristallisiert sich das Sinnvolle heraus. Das hilft dann wirklich, neue Herausforderungen zu meistern und Probleme zu lösen. Fl

Bild: Parker-Hannifin

Hydraulik und Elektrik werden mittlerweile in der gleichen Entwicklungsumgebung geplant.“

Dirk Lehmkuhl, Product Manager Industrial Systems Division Europe, Parker-Hannifin

SPS, Messeplan, Bild: Messe

Zur Messe

Digitaler Wandel im Mittelpunkt der SPS

Bekannt und erfolgreich wurde sie unter dem Claim SPS-IPC-Drives. Seit diesem Jahr trägt die Messe für smarte und digitale Automation in Nürnberg den Namen SPS – Smart Production Solutions. Der Namenswandel soll die digitale Transformation der Industrie widerspiegeln. Rund 1.650 Aussteller der Automatisierungstechnik werden vom 26. bis 28. November 2019 erwartet. Aktuelle Produkte und Lösungen der industriellen Automation sowie richtungsweisende Zukunftstechnologien stehen im Fokus. Zahlreiche Aussteller zeigen auch Produkte und Applikationsbeispiele zur digitalen Transformation. Diese Entwicklung lockt zunehmend IT-Anbieter, die auf der SPS IT-Themen im Verbund mit den Automatisierern vorstellen. Präsentationen der Themen wie Big Data, Cloud-Technologie, 5G und Künstliche Intelligenz erfolgen oft praxisbezogen in Gemeinschaftsaktionen und Demos. Guided Tours bieten die Gelegenheit, auf geführten Touren Aussteller zu den Themen Machine Learning und KI, Produkt- und Maschinensimulation, Industrial Security in der Fertigung, Cloud-Eco-Systeme und Predictive Maintenance kennenzulernen. Gemeinschaftsstände finden sich in Halle 6 (Automation meets IT) und Halle 4A (AMA Zentrum für Sensorik, Mess- und Prüftechnik). Die Foren der Verbände VDMA in Halle 5 und ZVEI in Halle 6 sowie die Messeforen in Halle 3 und 10.1 bieten fachspezifische Vorträge sowie Podiumsdiskussionen.

Weitere Informationen erhalten Sie unter https://sps.mesago.com/events/de.html

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