Wie op zoek is naar nieuwe mechatronica valt op de SPS IPC Drives in Neurenberg met zijn neus in de boter. Een paar dingen vallen op. Automatiseren gaat steeds vaker in de vorm van modulaire plakjes die aan een platform worden toegevoegd. Onder invloed van Moore worden deze steeds dunner. Bovendien blijft de rol van software groeien. En natuurlijk kunnen we ook niet om enkele ‘connected’ 4.0 oplossingen heen.
Flexibiliteit om een geheel eigen product te maken. Standaardisatie om kosten en tijd te besparen en fouten te voorkomen. We weten al de nodige jaartjes dat modularisatie het antwoord is op dit aloude spanningsveld. Het is dan ook helemaal niet zo verwonderlijk dat de meeste automatiseringsaanbieders hun modulaire strategie echt wel op orde hebben. Daar komt bij de drang om almaar ruimte te besparen. De duizenden regelaars leken dit jaar daarom net weer een stukje slanker. En een stukje slimmer natuurlijk. Want of je nu een softstarter of highend servoregelaar bent, smart is de norm. Hoe je de koppeling van steeds meer slimmigheid eenvoudig houdt? Dat is een van de thema’s die de standhouders- en bezoekersgemoederen bezig houdt.
Dunne Legoblokjes
En een van de eerste stands die we aandoen is die van Sigmatek. Het is Lucien Kouwenhoven, directeur van Sigma Control en vertegenwoordiger van Sigmatek in de Benelux die naar de SPS/IPC-Drives in Neurenberg is afgereisd om de Nederlandse pers te woord te staan. “Niet splinternieuw, wel vernieuwend”, trapt hij af, terwijl hij een gelaagd I/O-blok in zijn hand heeft. Het heeft wel wat weg van een uitgekiend stukje Lego. “Een S-DIAS-module huisvest vijf stekkerblokjes met elk vier I/O. Dat zijn dus twintig kanalen van 63 mm2 in een plakje van 12,5 mm dikte. De stekkerblokjes kunnen zonder gereedschap gemonteerd worden en klikken natuurlijk zo stevig in de S-DIAS-behuizing dat er nooit iets los kan trillen. Maar de meest onderscheidende feature is de montage op de DIN-rail. Je kunt de plakjes afzonderlijk of gezamenlijk, de sliced DIAS-modules klikken ook zijdelings aan elkaar, op de DIN-rail klemmen. Het bevestigingspunt ligt net als bij klemmenstroken of relais netjes in het midden. Dat lijkt vanzelfsprekend, maar is het niet. Een bekend probleem is dat interne doorverbindingen het lastig maken de uitsparing voor de DIN-rail in het midden te plaatsen. Zoiets kost normaal ruimte omdat de I/O-blokken dan verspringen ten opzichte van andere elementen.” Natuurlijk zijn ook de elektronische specificaties dik op orde. Kouwenhoven: “Wil je klanten in alle lagen van hun automatisering kunnen ondersteunen, dan heb je een goede realtime backbone nodig. In ons geval is dat VARAN, een 100 Mbit ethernet bus, waarmee afzonderlijke I/O-modules in 1.12 µs benaderd kunnen worden en waarop 64 modules (en dus 1280 I/O) kunnen draaien.”
Veilig afslanken
Kan het nog dunner? Jazeker. En we vinden twee mooie voorbeelden. Op de eerste plaats is er de PSRmini van Phoenix. Het is een veiligheidsrelais dat 6 ampère kan schakelen, maar slechts een dikte van 6 millimeter heeft. Volgens Simon Davis kan dit je hiermee 14 schakelkasten uitsparen, mits je een toepassing met 2000 kanalen hebt. Hoe Phoenix dit voor elkaar heeft gekregen? Davis: “In feite hebben we een geheel nieuwe relaistechnologie ontwikkeld. De relais werken met slechts één vrijgavecontact, wat gunstig is voor de kosten-batenverhouding. Verder is het energieverbruik van de nieuwe relais aanzienlijk lager. Dankzij de explosieveilige uitvoering kunnen onze relais ook in Ex-zones decentraal worden ingezet. Daarnaast hebben de relais een termination carrier voor het snel en foutloos aansluiten van bekabeling.” En de prijs? Die licht volgens Davis 10 procent lager dan zijn lijvigere tegenhanger.
Nog een ingeloste afslankbelofte vinden we op de stand van Elobau. Hier prijkt de eloFLex Mini die al een jaar eerder werd aangekondigd. Als complete veiligheidsbesturing is de module natuurlijk wat dikker dan voorgenoemd relais. Maar met zijn 22,15 millimeter is hij wel een significante 50 procent dunner dan zijn vorige DIN-rail voorganger. En volgens technisch salesmanager Jürgen Kockrick-Lotze vertaalt het mindere materiaalverbruik zich ook hier in een prijsvoordeel. “De eloFlex Mini is goedkoper dan zijn voorganger en flexibeler. Ze beschikt over twee ingangen en twee uitgangen die via het elobau portal kunnen worden geconfigureerd. Uiteraard zijn ze geschikt voor SIL3, categorie 4 PLe en PLd toepassingen.”
Hybride veiligheid
Op de stand van Turck was er een interessante oplossing om machines te beveiligen met noodstops en lichtschermen: de TBPN, een hybride Profinet module waarop zowel gewone als safety-signalen werden aangesloten. Opvallend is het dat Turck met een dergelijk IO-blok op de markt komt omdat safety en standaard IO’s normaal gesproken gescheiden zijn. Oliver Merget, Vicepresident Automation Systems legt uit: “Normaal zijn IO-modules alleen geschikt voor standaard-besturingen of uitsluitend safety-besturingen. Maar heb je ergens twee safety-componenten, twee normale IO’s plus een IO-Link sensor, dan kan dat nu op één IO-module aangesloten worden. De nieuwe module is geschikt voor safety-besturingen die werken via PROFINET-PROFIsafe, maar ook via CIP Safety. Voor de safety-onderdelen heeft de TBPN twee veilige ingangen plus twee programmeerbare poorten die als in- of uitgang ingesteld kunnen worden. Daarnaast zijn er op het blok twee standaard poorten die ook als in- of uitgang kunnen werken, bijvoorbeeld voor schakelaars om hekken te openen. Deze poorten kunnen intern op een veilige manier worden uitgeschakeld. Hetzelfde geldt voor de twee andere poorten die geschikt zijn als IO-Link master. In totaal kunnen dan aan die twee IO-Link poorten twee maal zestien standaard sensoren worden aangesloten via onze IO-Link hubs.”
Een belangrijke trend in besturingen is decentralisatie van intelligentie. Sensoren worden slimmer, maar ook IO-modules en remote IO’s krijgen steeds meer software aan boord. “De besturing verplaatst zich steeds meer van de centrale besturingskast naar het veld. Dat scheelt bekabeling. De module kan dus als een compacte safety controller worden ingezet en uiteraard tevens via PROFIsafe of CIP Safety communiceren. Een belangrijk voordeel hierbij is dat reactietijden korter worden; of met andere woorden de veiligheidsafstanden van bijvoorbeeld veiligheidslichtschermen kunnen kleiner waardoor er compacter gebouwd kan worden. Softwaretools voor het programmeren van de TBPN levert Turck trouwens gratis mee met de module. De gebruiker is dus niet gebonden aan licenties die anders elk jaar betaald moeten worden.”
Minder is meer
Op de SPS-stand van Lenze treffen we dr. Tim Bending. Hij heeft wel een voorbeeld dat voorgenoemde trends onderstreept: de i500 reeks. Bij de ontwikkeling van deze reeks speelde natuurlijk energiebesparing een rol. Maar vooral de kunst van het weglaten staat centraal. “Bij de ontwikkeling van de i500 serie hebben we goed gekeken naar de huidige eisen van machinebouwers. Die willen een hoogwaardige regelaar, schaalbare functionaliteit en veel gebruikersgemak. Juist met het oog op het laatste hebben we ook gekeken naar wat we konden weglaten”, licht Bendig toe als we naar een showexemplaar lopen. Gezien de compacte afmetingen – 60 millimeter breed en 130 millimeter diep – lijkt dat aardig gelukt. Bendig legt uit dat ze, zonder te warm te worden, spelingsvrij kunnen worden gemonteerd, voor een maximale ruimtebesparing en minimale rendementsverliezen. Hierbij zijn bevestigingsgaten en aansluitklemmen wel goed bereikbaar gebleven voor een snelle installatie.
Om de ‘meer is minder’-filosofie zonder compromissen tot zijn recht te laten komen, heeft Lenze er voor gekozen twee smaken aan te bieden. De eerste is de eenvoudige i510-variant. Deze is verkrijgbaar in een vermogensrange van 0,25 tot en met 2,2 kW (1 en 3 fase), digitale en analoge in- en uitgangen, CANopen en Modbus en de meest gangbare regelfuncties. Ook hebben ze een uitgebreidere i550-variant. Deze is verkrijgbaar tot 45 kW, heeft een externe 24 volts voeding, inputs voor PTC of encoder en is ook geschikt voor EtherCAT, EtherNET/IP, Profibus en Profinet. Ook is deze variant voorzien van geavanceerdere functies zoals vectorregeling met feedback, dynamisch remmen op basis van remweerstand en een Safe Torqe Off (STO) veiligheidsfunctie. De meest basale instellingen kunnen via een uitneembaar display. Denk aan de acceleratie-deceleratietijd. Ook is er een app voor het configureren van met smartphone of tablet. Voor geavanceerdere zaken zoals sequentiële regelingen voor positionering adviseert Bendig EASY Starter te gebruiken. “Maar”, stelt hij gerust, “ook dat is natuurlijk hartstikke eenvoudig.”
Remote
Een trend die in een SPS-verslag niet onbenoemd mag blijven, is natuurlijk remote. Dr. Kai Lorenz van Weidmuller heeft hier wel wat over te zeggen. Als Vice President Business Unit Electronics is Lorenz verantwoordelijk voor de productontwikkeling bij Weidmüller in Detmold. Hij noemt u-link remote access als een van hun belangrijkste nieuwe ontwikkelingen. “In feite is u-link de software en het hart van het complete remote access-systeem. Het belangrijkste van u-link is dat het werkt volgens het principe van heartbeats: de gebruiker meldt zich aan bij het Meeting Point in the Cloud en vervolgens creëert u-link vanuit die server een gecertificeerde VPN-tunnel tussen de gebruiker, die dan VPN-client is, en een Firewall NAT-router die ergens in het bedrijf staat. De opbouw van de VPN-verbinding vindt dus plaats vanuit de server ofwel van binnenuit naar buiten. Dit in tegenstelling tot andere oplossingen die van buiten uit naar binnen een verbinding opbouwen. Op grond van de rechten die gekoppeld zijn aan het password kan de gebruiker dan toegang krijgen tot aangesloten apparaten die communiceren op basis van TCP/IP. Naast de ‘gewone’ gebruiker is er ook een ‘netwerk manager’ die toegang heeft tot een portal waar hij de rechten van gebruikers kan beheren.” Wat is trouwens een NAT-router? Kai Lorenz: “Een NAT-router voert 1:1 NAT uit. Daarmee kunnen identieke seriemachines met een identiek IP-adres vanuit een tweede, virtueel netwerk apart worden aangestuurd, zonder dat daarvoor extra IP-adressen aangemaakt hoeven te worden. Een typische oplossing voor industriële netwerken.”
Wie werkt met u-link kan ook vanaf afstand de performance van het netwerk analyseren. Er zijn tools in u-link voor het maken van diagnoses van afwijkingen. En vanzelfsprekend kan de gebruiker zowel de configuratie van het hele netwerk aanpassen. Maar ook de programmering van de procesbesturing in de productie kan worden veranderd. En natuurlijk is er het gewone onderhoud van het netwerk zoals de installatie van updates en simulaties van nieuwe besturingssoftware. Dit allemaal om tijd te besparen. En de betrouwbaarheid? Duitse fabrikanten gaan niet snel over één nacht ijs en kiezen liever voor degelijkheid. Helemaal als het gaat om remote verbindingen. Om het vertrouwen van de industriële gebruiker te winnen gebruikt Weidmüller daarom uitsluitend redundante servers die ergens in Duitsland gevestigd zijn. Daarop draait de u-link software; ook daarom staat het systeem garant voor de veiligheid en 24/7 beschikbaarheid van de VPN-verbinding.
Al maar zachter
Een laatste product dat de gevolgen van Moore’s law illustreert vinden we op de stand van Danfoss. Hier vertelt Jørn Schulz over de toenemende rol van software. Niet alleen verrijkt software de automatisering, waardoor meer mogelijk is. In een ware ‘virtualisatiegolf’ wordt ook steeds meer hardware vervangen. Knoppen door plaatjes op een touchscreen, en nu dus ook hele servodrives voor eenvoudige motion control. Schulz: “IMC, ofwel Integrated Motion Controller, is een extra functie van de VLT AutomationDrive FC 302. Door IMC is onze omvormer nu ook geschikt voor de minder dynamische motiontoepassingen. Hoe het werkt? Heel eenvoudig; je kan de omvormer aansluiten op een asynchroonmotor, maar ook op een permanentmagneetmotor, met of zonder encoder terugkoppeling. De IMC bepaalt de positie van de aandrijving via de motoraansturing. Het voordeel is nu dat je geen encoder of servodrive meer hoeft te plaatsen. En de bijbehorende bekabeling kun je ook vergeten. Wie gewend is te werken met Danfoss omvormers, heeft alles zo aan de praat. Dit zonder het aparte programma van motion functie, maar puur door parametrisering. Bovendien kun je een homing uitvoeren zonder daarvoor een homesensor te gebruiken.”
In feite wordt de positie van de motoras dus berekend in plaats van gemeten. Door dit in een 32 bits resolutie te doen, wordt een aardig toepassingsgebied. Schulz noemt indexeertafels, snijmachines, verpakkingsmachines, etiketteermachines, sluitmachines en pallettiseermachines. Voor de echt snelle regelkringen, zeg een milliseconde met een precisie van 0,01%, kan je met de huidige iteratie van Moore’s law niet om de servodrive heen. Maar wie weet wat de SPS ons over een of twee verdubbelingen in rekenkracht zal laten zien.
Nieuwe records voor editie 2015
De SPS in Neurenberg telde 64.386 bezoekers en 1666 exposanten. Daarmee bevestigt deze beurs haar positie als Europa’s belangrijkste event voor IA. Het thema was natuurlijk Industrie 4.0. Belangrijkste cijfers: exposanten 1666 (2014: 1602); oppervlakte 122.800 m2 (2014: 117.800 m2); bezoekers 64.386 (2014: 56.787).
Liam van Koert
