Servoverstärker Analyse dezentraler Antriebsregler mit ihren Vor- und Nachteilen

Autor / Redakteur: Arne Linder * / Gerd Kucera

Dezentrale Servotechnik erlaubt nicht nur Einsparungen bei der Installation, sondern vorteilhaft sind auch die reduzierten Wärmelasten im Schaltschrank und eine übersichtlichere Antriebsarchitektur.

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Bild 1: Der Vergleich: dezentrale und zentrale Servotechnik
Bild 1: Der Vergleich: dezentrale und zentrale Servotechnik
(Bild: Kollmorgen)

Es scheint wie so oft im Leben: Die Frage nach dem A oder B wird mit C beantwortet. Vergleichbar gestalten sich die Diskussionen über die dezentrale und zentrale Servotechnik im Maschinenbau – und die damit verbundene Frage nach dem richtigen System. Welche Architektur ist aus kaufmännischer wie technischer Sicht die beste für welche Applikation?

Wenn statt A oder B die Antwort auch hier C lautet, dann geht es um Mischarchitekturen und das Nebeneinander beider Systeme. Damit wird spätestens jetzt der Ruf nach Integration laut. In diesem Fall lassen sich die beiden Welt am einfachsten miteinander verbinden, wenn die Grundgesamtheit an Eigenschaften möglichst groß ist. Standardisierte Geräteplattformen sind deshalb der richtige Weg.

Die zentrale Ausgangslage und dezentrale Alternative

Im Vergleich zur horizontalen Fördertechnik, bei denen dezentrale Frequenzumrichter schon seit Jahren zum gewohnten Bild gehören, bestimmt bei Applikationen mit hochdynamischer und präziser Motion Control nach wie vor zentrale Servotechnik die Optik im Maschinenbau. Die Servoverstärker hängen (teils in Kombination mit weiteren Steuerungen zur Bewegungsführung oder auch schon mal mit einem ausgewachsenen IPC inside) geschützt von der Außenwelt im Schaltschrank.

Die Verbindung zu den Motoren wird bei diesem Aufbau sternförmig installiert. Weil bei der zentralen Servotechnik die Verlustwärme zentral an einem Ort entsteht, ist eine wirksame Schaltschrankklimatisierung notwendig.

Die dezentrale Servotechnik folgt dem Grundprinzip, die Motorregelung aus dem zentralen Schaltschrank herauszulösen, um diese Aufgabe räumlich direkt einem Prozess zuzuordnen. Diese Architektur macht robuste Technik mit hoher Schutzart notwendig und kommt häufig bei räumlich verteilten Einzelachsen zum Einsatz.

Die Vorteile liegen vor allem beim geringeren Installationsaufwand – insbesondere in puncto Motorkabel. Zwei weitere Vorteile sind das bessere EMV-Verhalten sowie die großflächige Verteilung der Verlustwärme, was den Aufwand für Schaltschrankklimatisierungen entsprechend reduziert.

Die technologieschen Trends im Maschinenbau

Gerade im Verpackungsmaschinenbau und in Anlagen der Lebensmittel- und Getränkeindustrie ist der Trend erkennbar, statt meterlanger Schaltschrankwände eher kleine Einheiten in hoher Schutzart im Maschinengestell direkt zu verbauen.

Der fortschreitende Trend zur Modularisierung von Produktionseinrichtungen macht gerade diese Arbeitsweise mit der schlüssigen Verteilung oder Zusammenfassung von Funktionen notwendig.

Diese Aussage wird auch belegt von der Tatsache, dass Anlagen in der Produktion in der Regel immer aus einem Hauptprozess und vielen sich daran angrenzenden Nebenaufgaben bestehen. Letztere sind als variabel miteinander kombinierbare Module aufgebaut.

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Damit sind die Weichen für ein beliebiges Erweitern von Anlagen gestellt. Vor diesem Hintergrund zeigt die Praxis, dass ein dezentraler Aufbau vor allem bei räumlich verteilten Einzelantrieben vorteilhaft sein kann. Der Umkehrschluss bedeutet, dass bei Maschinenmodulen mit synchronisierten Achsen auf engstem Raum der zentrale Aufbau mit Schaltschrankreglern das Mittel der Wahl ist.

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