Eaton Electrical SmartWire-DT: Komponenten einfach integrieren

Fertigungsprozesse in der Automobilindustrie müssen schlank und flexibel sein. Am Beispiel eines deutschen Automobilherstellers in China zeigt Eaton, wie sich diese Anforderungen mit dem intelligenten Kommunikationssystem SmartWire-DT von Eaton erfüllen lassen.

Anbieter zum Thema

Schaltbau GmbH

IPG Automotive GmbH

Hirschmann Automotive GmbH

Eaton Germany GmbH

Eaton Electrical VCBU

mehr weniger

Eaton Electric GmbH

weniger

Eine Balance zwischen maximaler Funktionalität und geringen Kosten in der Fertigungssteuerung zu erreichen: Vor dieser Aufgabe stand ein deutscher Premium-Automobilhersteller beim Errichten einer Produktionsstraße in China. Für die Beförderung von Karosserien zu mehreren Schweißstationen war es erforderlich, ein Transportsystem zu entwickeln und in die bestehende Automatisierungsstruktur des Werks auf Basis von Profinet einzubinden. Über 1.200 Motorantriebe der Transportanlage und sämtliche Sensoren der jeweiligen Schweißstationen waren dafür zentral zu erfassen und zu steuern. Außerdem war eine Abstimmung des Transportsystems mit dem komplexen Regelungsalgorithmus der Qualitätskontrolle der Schweißstationen notwendig.

Keine Punkt-zu-Punkt-Verdrahtung notwendig

Eine weitere Projektanforderung bestand darin, die Motorstarter als Direktstarter oder Wendestarter mit einem Motorschutz für Überlast und Kurzschluss – in beiden Fällen im Leistungsbereich von 0,55-11 kW – auszuführen. Die Lösung in diesem Fall war das modular konzipierte, intelligente Kommunikationssystem SmartWire-DT. Dessen Besonderheit besteht darin, dass sich konventionelle Schaltgeräte einbinden lassen und der Verdrahtungsaufwand um mehr als 60 Prozent sinkt, weil die Punkt-zu-Punkt-Verdrahtung entfällt. Alle Teilnehmer wie Schaltgeräte oder Befehls- und Meldegeräte lassen sich einfach über Gerätestecker anschließen.

Kommunikation und Stromversorgung in einem

Über SmartWire-DT erfolgt dann sowohl die Kommunikation als auch ihre Stromversorgung. Das bedeutet, dass die Teilnehmer mit einem „Klick“ kommunikationsfähig werden und eine Steuerung ohne aufwendige Steuerverdrahtung möglich ist. Das spart Zeit, vermeidet Verdrahtungsfehler und ermöglicht eine schnelle Fehlersuche. Da die I/O-Ebene direkt in die Schaltgeräte integriert ist, sind keine zusätzlichen Baugruppen notwendig. Das spart Platz im Schaltschrank und erleichtert die Projektierung. An das Kommunikationssystem sind außerdem Komponenten wie Softstarter, Frequenzumrichter, Leistungsschalter, Signalsäulen sowie Befehls- und Meldegeräte anbindbar.

Verkabelung spart deutlich Zeit

Im konkreten Fall der Karosserie-Förderanlage bedeutet das: Insgesamt über 1.800 Leistungsschütze DIL und Motorschutzschalter PKZ von Eaton ließen sich schnell und einfach per SmartWire-DT in das bestehende Steuerungssystem integrieren. Dafür wurden die Standard-Motorstarter lediglich mit speziellen Modulen ausgestattet, die einfach aufgerastet werden. Insgesamt kamen in diesem Projekt 720 Meter SmartWire-DT Kabel zum Einsatz. Eine konventionelle Verdrahtung hätte circa 12.600 m Steuerleitungen benötigt. Die schlanke Verkabelungslösung sparte verglichen mit einer konventionellen Verdrahtung nahezu 180 Stunden ein.

Unbeschränkte Teilnehmerzahl

Der Motorstarteraufbau wurde in Kombistecktechnik realisiert. Das bedeutet, er bietet zwei getrennte Kontaktsysteme inklusive sichtbarer Trennstrecke und eine eindeutige Zuordnung von Schutz- (PKZ) und Schaltorgan (DIL), die ebenfalls nachträglich einzeln austauschbar sind. Die Integration der Direkt- und Wendestarterkombination in die vorhandene Automatisierungsstruktur mit S7-400-Steuerungen und Profinet gestaltete sich einfach: Jeder SmartWire-DT-Strang beginnt mit einem Gateway, in diesem Fall für Profinet (alternativ CANopen-, Ethernet IP-, Profibus-DP, auch weitere Protokolle sind realisierbar). An einem Gateway lassen sich bis zu 99 Teilnehmer mit einer Ausdehnung von 600 m anschließen. So ist die Teilnehmeranzahl prinzipiell nicht beschränkt, und es sind Anwendungen außerhalb des Schaltschranks möglich.

SPS-Programm bleibt unverändert

Die Adressierung der Teilnehmer erfolgt jeweils am Gateway per Knopfdruck, das SPS-Programm bleibt dabei unverändert. Auch der Import einer GSD- oder EDS-Datei ist möglich. Mit digitaler oder analoger Datenübertragung und SPS-Anbindung über Standard-Feldbussysteme integriert sich SmartWire-DT so flexibel in jede Umgebung. Die Integration der Leistungsschütze und Motorschutzschalter in das bestehende Steuerungssystem verlief dank der steckbaren Profibus-Module unkompliziert. Der OEM profitiert zudem von einer erhöhten Datentransparenz. Über das SmartWire-DT-Netzwerk greift er heute auf die Diagnosedaten jedes einzelnen Teilnehmers zu, wodurch sich die Anlagenverfügbarkeit signifikant erhöht.

Drei Fragen an William Oomen, Eaton Electrical

William Oomen ist Director Strategic Accounts der Eaton Electrical EMEA.

Was bedeutet „Industrie 4.0“ für Eaton?

Wir haben bereits im Jahr 2009 unsere Lean-Solutions-Technik lanciert. Deren Kern ist es, dezentrale Intelligenz in die Komponenten zu integrieren statt sie zentral zu steuern. Das ist ein Trend und Investitionsschwerpunkt, den wir innerhalb der Automobilindustrie erkennen.

Welche Vorteile ergeben sich mit der Dezentralisierung?

Stichwort: Modularisierung. Um erweiterbar oder ersetzbar zu arbeiten, müssen alle verwendeten Komponenten einfach austauschbar sein. Die Vereinfachung der Steuerungskonzepte, etwa der Programmierung, spielt dabei eine ganz große Rolle. Außerdem bleibt das Energiesparen ein wichtiges Thema. Sparen kann man aber erst, wenn bekannt ist, wieviel Energie man aktuell verwendet. Der Gesamtbedarf des Werkes ist nur die halbe Wahrheit,

wichtig sind die konkreten Werte der Produktionszellen. Die dezentrale Intelligenz spielt hier wieder eine Rolle – beim dezentralen Messen.

Wo sehen Sie Sparpotenzial innerhalb der Produktion?

Energie sparen kann man bei den Antrieben, die wir auch liefern. Ein sehr großes Thema ist zudem die Beleuchtung. Eaton ist einer der größten Lieferanten für integrierte LED-Technik weltweit. Das liegt teilweise an der Übernahme von Cooper. Ich sehe viele Möglichkeiten, um von der klassischen Technik auf die LED-Technik zu wechseln. Natürlich ist das kein Tausch Armatur gegen Armatur – es ist ein integriertes Konzept, das entsprechend konfiguriert werden muss. Mit neuen Techniken, die jetzt auf den Markt kommen, ist aber eine Amortisation in nur zwei oder drei Jahren möglich.

(ID:42698868)