Der neue Controller: Starke Leistung

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Der neue Controller: Starke Leistung

Mit der neuen Generation von Steuerungsmodulen legt Brabender Technologie den Grundstein für eine intelligente Zukunft seiner Geräte.

Vollautomatisch dosieren bedeutet mehr als präzise Wägetechnik. Eine intelligente Steuerung mit anspruchsvollen Softwarelösungen und flexiblen Schnittstellen bildet das Herzstück jeder Dosieranlage. Sie steuert nicht nur den Dosierprozess mit seinem komplizierten Zusammenwirken von Wäge- und Regelfunktionen, sondern vernetzt zudem die Dosierwaagen mit verschiedenen Anlagenkomponenten wie Befüllorganen und Absperrschiebern. Vor allem aber sorgt sie für eine lückenlose Dokumentation – in modernen Produktionsanlagen schon allein als Voraussetzung für die Zertifizierung des Qualitätsmanagements ein Muss. Alle Dosiergeräte der Brabender Technologie lassen sich in einer Prozesslinie regeln, da sie auch direkt mit den meisten Host-/SPS-Systemen kommunizieren können – ob als Einkomponenten- oder Mehrkomponentensteuerung, direkt an der Dosierwaage montiert oder zur Schaltschrankmontage.

Basis für die Zukunft schaffen

Mit den jüngst im Markt eingeführten neuen Steuerungsmodulen Congrav® CM-E 3.0 und Congrav® CB-E 3.0 legt Brabender Technologie ein leistungsstarkes Fundament für die Zukunft, in der das Internet of Things (IoT) mit Predictive Maintenance und Überwachung der Geräte eine Rolle spielen wird. „Die Leistung der Prozessoren und der Speicher des neuen Controllers wurden nicht für heute, sondern für die Zukunft entwickelt“, erklärt Jörg Pawlik, Leiter Entwicklung Elektronik bei Brabender Technologie. Der neue Controller ist mit mehreren hochentwickelten Advanced RISC-Prozessoren ausgestattet. Sie bilden die Basis einer energieeffizienten Hochleistungsplattform und stellen alle notwendigen Rechenoperationen sicher, damit die Dosierwaage einwandfrei funktionieren kann; sie sind somit für anspruchsvolle industrielle Umgebungsbedingungen geeignet. Zwei Hauptprozessoren (CPUs) mit fünf Kernen sorgen bei der Kommunikation, den Berechnungen und der Verteilung auf dem Gerät dafür, Abläufe noch effizienter und leistungsfähiger zu gestalten. Die Software wurde im Hinblick auf ihre Erweiterbarkeit grundlegend verbessert, um die neue Hardware optimal zu nutzen.

Das können die neuen Controller Congrav CM-E und CB-E 3.0

Mit sechs Digitaleingängen und sechs Digitalausgängen können mehr Funktionen belegt werden als bei der vorangegangenen Generation von Steuerungsmodulen. Die Eingänge dienen zum Beispiel der Start-/Stopp-Funktion oder der Verriegelung, die Ausgänge dem Betrieb, Befüllen, wie etwa über den Schieber über dem Dosiergerät, oder der Störungsanzeige. Die neue Steuerung stellt wie beim Vorgängermodell verschiedene Schnittstellen zur Verfügung, allerdings wurden diese mit moderner Ethernet-Technologie erweitert. Die bisherigen digitalen und analogen Erweiterungsmodule RS 485 werden somit zur Ethernet-Schnittstelle, für die es nicht länger erforderlich ist, digitale I/O-Schnittstellen zu verwenden, um ein Erweiterungsmodul anzuschließen.

Auf dem Weg zu Smart Devices

Über eine weitere neue Schnittstelle wird es möglich sein, mit dem Netzwerkprotokoll TCP (Transmission Control Protocol) eine Verbindung zwischen zwei Endpunkten einer Netzverbindung, den sogenannten Sockets, herzustellen. Über diese Verbindung kann der Controller in beide Richtungen Daten mit anderen Rechnern austauschen. Das schafft die netzwerktechnische Grundlage für das Internet of Things, bei dem Geräte und Anlagen mit elektronischer Intelligenz zu Smart Devices werden, die miteinander kommunizieren. Ingo Röpling, Leiter Softwareentwicklung, erklärt: „Wir bieten den neuen Controller mit einer Web-Oberfläche an, die eine unkomplizierte, schnelle Diagnose und Parametrierung mit vielen Mobil-Devices ermöglicht. Darüber hinaus bietet der Controller eine Webschnittstelle, die für eine Anbindung an das Internet und die Cloud sorgt. Auf Kundenwunsch und nach Freigabe durch den Kunden können über das Internet oder eine kundenseitige Cloud Daten in Echtzeit analysiert werden. So können wir dem Kunden zum Beispiel bei Serviceanfragen schnellstmöglich helfen. Damit schaffen wir die Voraussetzung für die Integration in das Internet of Things und die Industrie 4.0 und schlagen die Brücke, die den Weg in die Zukunft ebnet.“

Neue Möglichkeiten für Predictive Maintenance

Ein weiteres neues Ausstattungsmerkmal ist die integrierte ‚Real Time Clock‘. Sie läuft auch dann, wenn der Controller ausgeschaltet ist. So kann sie zum Beispiel präzise darüber Auskunft geben, zu welchem Zeitpunkt das Gerät nach der Auslieferung das erste Mal gestartet wurde. Das ist bei Gewährleistungsfragen wichtig, aber auch, um beispielsweise die korrekten Wartungsintervalle einhalten zu können. „Diese Möglichkeiten für die Diagnosen und vorausschauende Wartung haben wir erst mit den neuen technischen Voraussetzungen der Congrav® CB-E Steuerungsmodule“, führt Jörg Pawlik aus. Für die Hardware bieten gleich vier Ethernet-Schnittstellen zusätzlichen Platz – nicht nur für IoT-Aufgaben, sondern zum Beispiel auch für die Host-Schnittstelle (u. a. Profinet, OPCUA, Ethernet IP), die Diagnose, Maintenance oder Bedieneinheit.

Zusätzliche optionale Erweiterungsmöglichkeiten

Bislang war der Anschluss von drei I/O-Modulen möglich. Nun können bis zu 63 Module zur Ansteuerung externer Erweiterungen angeschlossen werden. „Das vergrößert die Möglichkeiten um ein Vielfaches“, betont Jörg Pawlik. Auch an einen Mini-PCI-Express-Slot und Steckplätze für zukünftige Erweiterungskarten wie WLAN- oder Bluetooth-Module wurde gedacht.

Gewährleistung von Abwärtskompatibilität

Die neue Controllergeneration lässt sich über die Bedieneinheiten Congrav® OP1-S (für ein Dosiergerät), Congrav® OP6-E (maximal sechs Dosiergeräte) oder Congrav® OP16-E (maximal 16 Dosiergeräte) steuern. Ingo Röpling betont: „Wir haben darauf geachtet, dass sowohl die neue Controllerhardware sowie -software eine Abwärtskompatibilität zu fast allen alten Controllern und OP-Geräten der Brabender Technologie besitzt. Daher ist es zudem möglich, den neuen Controller auch über den hauseigenen Feldbus zu verbinden, falls eine TCP-Verbindung nicht möglich ist.“

Vermehrte Berücksichtigung von Sicherheitsaspekten

Mit einem neuen separaten Security Chip wurde bei der Entwicklung zudem auf die immer wichtiger werdende Sicherheit geachtet, die zum Schutz der Kundendaten und der Hardware unerlässlich ist. Einen weiteren Sicherheitsaspekt bietet der integrierte Sensorchip: Der 3-Achsen-Sensor kann Vibrationen bzw. Bewegungen in drei Richtungen aufnehmen. Dadurch lassen sich die Umgebungsbedingungen wie Temperatur und Luftfeuchtigkeit genauestens analysieren. „Das ist nicht nur in subtropischen Ländern ein Faktor, sondern kann auch in Europa hilfreich sein“, klärt Jörg Pawlik auf.

Getrennte Versorgungs­spannung und SuperCaps

Wir haben getrennte Versorgungsbereiche eingebaut: 24 Volt für den Controller mit den CPUs und noch mal 4 Volt für die I/O-Ein- und Ausgänge. Darüber hinaus wurde auch der Spannungsbereich auf 14 bis 36 Volt erweitert, was zu einer höheren Stabilität der Hardware führt. Selbst größere Spannungsschwankungen haben keinen Effekt auf die Betriebssicherheit des Controllers. Für umfassenden Schutz bei Schwankungen im Versorgungsnetz sorgen die im Controller verbauten SuperCaps. Sie gewährleisten mit ausreichender Back-up-Leistung die Stromversorgung bei Netzspannungseinbrüchen. Pawlik erklärt: „Man kann sich das wie zwei kleine Batterien vorstellen, die Energie abgeben, sobald der Strom weg ist. Gerade in Ländern mit instabilem Netz ist das wichtig.“

Sicherungen, die sich selbst heilen

Selbstrückstellende Sicherungen schützen das Gerät im Fall von Überstrom ähnlich wie eine übliche Sicherung. Elektronikexperte Jörg Pawlik: „Im Gegensatz zu einer normalen Sicherung, die nicht wiederverwendbar ist, ‚heilt‘ sich diese Sicherung von selbst. Das bietet einen erweiterten Serviceaspekt, da somit ein Austausch des Sicherungselementes nicht mehr notwendig ist.“

Erweiterter Verpolungsschutz

Bislang gab es einen Verpolungsschutz, der den Start des Controllers bei unsachgemäßem Anschluss der Pole verhinderte. Die neue Generation von Steuerungsmodulen arbeitet mit einem sogenannten Gleichrichter. Wie auch immer man die 24 Volt anschließt – der Controller läuft immer. „Er kann nicht mehr falsch angeschlossen werden“, schmunzelt Jörg Pawlik. Auch zur Steuerung der Antriebstechnik haben sich die Elektronikentwickler Gedanken gemacht. Beim alten Controller musste der Antriebstyp beim Einsatz mehrerer Antriebe immer gleich sein: entweder zwei Drehstrommotoren oder zwei DC-Smartmotoren für Schnecke und Rührwerk oder Paddel. Mit der neuen Steuerungstechnologie ist nun ein Mix der Antriebstechnologien möglich: So kann nun z. B. ein DC-Smartmotor für die Schnecke und ein Drehstrommotor für das Paddel verwendet werden und verhelfen so zu mehr Effizienz.

Blick voraus

Nach zweijähriger Entwicklungszeit wird der neue Controller 2021 erhältlich sein. Zeit für ein erstes Fazit: „Mit unserer neuen Con­troller-Generation haben wir umfassende Voraussetzungen und vielfältige Möglichkeiten für die intelligente Zukunft unserer Geräte geschaffen. Wir freuen uns darauf, diesen Weg gemeinsam mit unseren Kunden zu gehen und werden weiter daran arbeiten, die Steuerungsprozesse für sie noch effizienter zu gestalten.“

(erschienen in FLUX 1/2021)