Pneumatikventile Pneumatikkomponenten nahtlos in Industrie 4.0 integrieren

konstruktionspraxis fragte Dieter Michalkowski, International Industry Sector Manager bei Aventics, welche Pneumatikkomponenten für die Industrie-4.0-Vernetzung bereit sind und wie sie sich einfügen lassen.

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Bei welchen Pneumatikkomponenten stellt Aventics Funktionalitäten für die Vernetzung und das Internet der Dinge bereit?

Die Ventilelektronik AES für unsere neue AV-Serie ist speziell auf den Einsatz in vernetzten Umgebungen ausgelegt. Sie bietet die Möglichkeit, bis zu 10 E/A-Module zu integrieren und beispielsweise Prozesssignale dezentral zu verarbeiten und unterstützt alle gängigen Feldbusse und Ethernet-Protokolle. AES fügt sich damit nahtlos in Industrie 4.0 ein und gewährleistet den Informationsfluss von der Unternehmens-IT über die Maschinensteuerung bis zum pneumatischen Aktor und zurück.

Welche Daten können generiert werden und welchen Nutzen bringen sie dem Anwender?

AES stellt dem Endanwender Prozess- und Diagnosedaten zur Verfügung. Das erschließt zwei wesentliche Vorteile: Zum einen verbessern diese Daten die Prozesssicherheit und die Qualitätsüberwachung. Zum anderen erfasst die Elektronik die Betriebszustände der einzelnen Ventile und wertet sie dezentral aus. Diese Datensätze werden an die übergeordneten Systeme gesendet und zeigen den tatsächlichen Verschleiß einzelner Ventile an, bevor es zu einem Ausfall kommt. Die Instandhaltung kann dadurch zustandsabhängig den Austausch planen und in einer ohnehin vorgesehen Produktionspause vornehmen. Das erhöht die Maschinenverfügbarkeit deutlich.

Welche Anwendungsgebiete gibt es?

In nahezu allen Branchen erleben wir immer kürzere Produktlebenszyklen. Dadurch müssen in Fabriken vor allem Montage- und Handlingeinrichtungen häufiger als bisher umgebaut werden.

Aus wirtschaftlichen Gründen macht es Sinn, die bereits installierten Komponenten weiter zu nutzen; aus technischer Sicht steigt damit aber das Risiko eines Anlagenausfalls durch Verschleiß. Hier bietet die Ventilelektronik AES einen Ausweg, denn sie erfasst beispielsweise die Anzahl der Schaltvorgänge der einzelnen Ventile. Eine einfache Abfrage zeigt, wieviel Millionen Schaltvorgänge bei jedem einzelnen AV-Ventil noch bis zum Erreichen der Lebensdauer zur Verfügung stehen.

Wie sieht der Einsatz in einer Industrie 4.0-Umgebung konkret aus?

Man kann beispielsweise ein AV-Ventil mit Sensoren vernetzen, die die Endlagen eines Pneumatikzylinders erfassen. Aus der Zykluszeitüberwachung zwischen Ventilansteuerung und Sensoraktivierung lassen sich Aussagen über den Zustand der eingesetzten Komponenten ableiten. Der Anwender kann die Zustandsdaten des Ventilsystems und einzelner Ventile autark und unabhängig von der Steuerung abrufen. Durch die Bus- oder Ethernet-Anbindung erfolgt die Abfrage von jedem beliebigen Standort aus, bei entsprechender Berechtigung auch online. Dieses System-Monitoring kann sowohl die interne Instandhaltung nutzen als auch autorisierte Dienstleister, um die Verfügbarkeit der Anlagen zu erhöhen.

Welche Vereinfachungen ergeben sich dadurch für den Konstrukteur von Pneumatiksystemen?

Die dezentrale Intelligenz der Ventilelektronik verringert den Engineeringaufwand moderner Systeme. Der Maschinenhersteller oder Systemintegrator muss in der Steuerung keine Diagnose- und Life-Cycle-Funktionen für die Pneumatik programmieren. Diese Funktionen sind bereits im AES integriert. Die Elektronik ermittelt dezentral die Daten und bereitet sie auf. Eine weitere Vereinfachung bieten die dezentralen E/A-Module. Sie senken den Verdrahtungsaufwand erheblich, weil die Sensoren und Aktoren nicht mit dem Schaltschrank sondern mit dem frei platzierbaren Ventilsystem in der Nähe verdrahtet werden können.

Wie sieht es mit der Datensicherheit aus und wie begegnen Sie IT-Angriffen von außen?

Auf der Feldebene geht es darum, möglichst viele und aussagekräftige Daten zu erheben und sie zur Verfügung zu stellen. Nur so können dezentral intelligente Module die Flexibilität und Produktivität steigern. Die Datensicherheit und der Schutz vor Angriffen ist die ganzheitliche Aufgabe des jeweiligen IT-Umfeldes. Hier trägt jedes Unternehmen die Verantwortung, entsprechende Schutzmaßnahmen umzusetzen und stets an den jeweiligen Stand der Technik anzupassen.

Vielen Dank für das Gespräch.

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