HEIDENHAIN-Messtechnik für Genauigkeit und Konnektivität

TECHNOLOGIEBERICHT

Schnittstellenvielfalt nutzen –Antriebe standardisieren

HEIDENHAIN-Messtechnik für Genauigkeit und Konnektivität
Jede Applikation erfordert ganz spezifische Messgeräte, die sehr unterschiedliche Anforderungen erfüllen müssen. Dazu gehören nicht nur Genauigkeit und Zuverlässigkeit. Für den Hersteller von Maschinen und Anlagen ist vor allem auch die mechanische und elektronische Konnektivität von Drehgebern, Winkelmessgeräten und Längenmessgeräten entscheidend. Denndadurch kann er die Konstruktion seiner Antriebslösungen standardisieren und die Zahl derMotorvarianten reduzieren, ohne die Applikationsbreite einzuschränken.

Schnittstellenvielfalt – Immer gut verbunden
Für genaue und hochgenaue Anwendungen bietet HEIDENHAIN eine große Bandbreite an Messgeräten. Denn ganz
gleich, in welchem Einsatzbereich HEIDENHAIN-Produkte verwendet werden sollen: Für jede Applikation sollen einfacheAnschlussmöglichkeiten zur Verfügung stehen – mechanisch, elektronisch, zwischen einzelnen Komponenten und innerhalb
komplexer Netzwerke. Diese Vielfalt an Schnittstellen und ihre Kombinationen untereinander ermöglichen den Maschinenherstellern die Wahl des bestgeeigneten Messgeräts für ihre Antriebslösungen.

Schnittstellenvielfalt von
HEIDENHAIN-Positionsmessgeräten
HEIDENHAIN EnDat
Siemens DRIVE-CLiQ*
Fanuc Serial Interface
Mitsubishi High Speed Interface
Panasonic Serial Interface
Yaskawa Serial Interface
SSIProfinet*
1 VSS
TTLHTLund viele mehr*) DRIVE-CLiQ ist eine eingetragene Marke der Siemens AG.
PROFINET ® ist eine eingetragene Marke der PROFIBUS and PROFINET International (PI).

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Elektronische Konnektivität – Datennutzung erhöht Anlagenverfügbarkeit
Für die elektronische Konnektivität ist die problemlose Kommunikation mit der Steuerung der Maschine bzw. Anlage das
entscheidende Kriterium bei der Messgerätewahl. Dabei geht es nicht nur um die zuverlässige und korrekte Übertragungder ermittelten Positionsdaten. Wesentlich ist auch eine Weitergabe von Zusatzinformationen z. B. zur Inbetriebnahme,Überwachung und Diagnose. Diese Daten können die Verfügbarkeit von Anlagen erhöhen und die Planbarkeit von Prozessen erleichtern, indem sie dazu beitragen Maschinenstillstände zu vermeiden und Wartungszyklen zu reduzieren.

Vollserielle Schnittstellen – Weniger Kabel, mehr Informationen
Der Trend geht zu vollseriellen Schnittstellen und zur Übertragung von absoluten Positionsdaten. Sie bieten Einsparpotentiale bei der Verkabelungstechnik zwischen Positionsmessgerät und Folge-Elektronik, da die Übertragung der Analogsignale
entfällt. Dazu werden die Positionswerte im Messgerät digitalisiert und anschließend an die Folge-Elektronik übertragen.
Dies minimiert die Einflüsse auf die Qualität der Positionsinformation und ihre Übertragung, die bei Sinussignalen auftreten
können, und erhöht die mögliche Positionsauflösung gegenüber inkrementalen Schnittstellen mit TTL - oder HTL -Ausgangssignalen.

Messgerätedaten und mehr – Einfache Inbetriebnahme und FunktionsüberwachungEine digitale Schnittstelle für Positionsdaten ermöglicht außerdem das Übertragen des „elektronischen Typenschilds“, also
von Daten zur Inbetriebnahme des Messgeräts und des Antriebs. Außerdem übermittelt sie Zusatzinformationen wie dieWicklungstemperatur des Motors oder Diagnosedaten. Diese Informationen sind abhängig von der Schnittstelle.
Dabei erlaubt es z. B. die EnDat 2.2-Schnittstelle während des Betriebs, bei der turnusmäßigen Wartung oder bei einer
Störung schnell und zuverlässig Informationen über den Funktionszustand des Positionsmessgerätes zu liefern und daraus
Wartungsmaßnahmen abzuleiten.

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Anbaukompatibilität – Genauigkeit flexibel wählen
Dank mechanischer und elektrischer Kompatibilität bei vielen HEIDENHAIN-Messgeräten kann ein Maschinen- und Anlagenhersteller immer die für seine spezifischen Regelungsanforderungen optimale Lösung aus dem HEIDENHAIN-Programm wählen. Dadurch kann er die Anzahl der Motorvarianten minimieren, ohne seine Applikationsbreite einzuschränken.
Unterschiedliche Wellendurchmesser und Anbauflanschformen bei Drehgebern und Winkelmessgeräten gehören ebenso
dazu wie Bandlösungen für extrem große Radien bzw. lange Strecken oder Geräte mit mechanisch sicheren Verbindungen.
Anbaukompatibilität gilt aber auch für viele Messgeräte mit unterschiedlichen Verfahren zur Messwerterfassung. So stehen
die meisten HEIDENHAIN-Messgeräte in Ausführung mit inkrementaler und absoluter Messwerterfassung zur Wahl.
Bei den absoluten Drehgebern unterscheiden sich dann noch die Singleturn-Varianten von den Multiturn-Ausführungen mit
Getriebe oder mit Batteriepuffer für die Zählung der vollen Umdrehungen.

Ein Motor, zwei Systemgenauigkeiten
Die induktiven Drehgeber ECI/EQI 1100 und ECI/EQI 1300 sind anbaukompatibel zu den optisch abgetasteten, gelagerten Drehgebern derBaureihe ECN/EQN 1100 und ECN/EQN 1300.
In der Praxis heißt das: Der Wechsel vom induktiven zum
anbaukompatiblen optischen Drehgeber kann die Systemgenauigkeit ein und desselben Motors
von ±65“ auf ±20“ verbessern.

4Der passende Teilungsträger zur Applikation
HEIDENHAIN-Längenmessgeräte vom Typ LIDA stehen mit unterschiedlichen
Teilungsträgern – Stahl, Glas oder Glaskeramik – und entsprechend unterschiedlichen Messgenauigkeiten zur Verfügung. Sie messen je nach Ausführung diePosition in Genauigkeitsklassen von ±15 µm (Stahl) bis ±1 µm (Glaskeramik).
Die verschiedenen Montagemöglichkeiten der einzelnen Ausführungen stellen
flexible Einsatzmöglichkeiten in ganz unterschiedlichen Applikationen sicher.

LIDA 485 mit Teilungsträger aus Stahl

LIDA 483 mit Teilungsträger aus Glas oder Glaskeramik

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Funktionale Sicherheit – Fehler ausschließen
Im Maschinenbau spielt die Funktionale Sicherheit eine zunehmend wichtige Rolle. Für Messgeräte heißt das, Positionsdaten stets richtig und genau zu ermitteln und an die Maschinensteuerung zu übertragen. Zur Funktionalen Sicherheit gehörenvor allem aber auch die Gerätediagnose und der mechanische Fehlerausschluss. Messgeräte von HEIDENHAIN überzeugen mit anwenderfreundlichen Lösungen für die unterschiedlichsten sicherheitsgerichteten Anwendungen.

Die SicherheitseinstufungenH EIDENHAIN-Messgeräte bringen alle notwendigen Voraussetzungen mit, um in Verbindung
mit einer sicheren Steuerung die Einstufung für sicherheitsgerichtete Anwendungen nach SIL 2(nach EN 61 508) bzw. Performance Level „d“ (nach EN ISO 13849) zu erreichen.
E inige Messgeräte ermöglichen bei entsprechender Implementierung in der Folge-Elektronik
auch Systeme nach SIL 3 (nach EN 61 508) bzw. Performance Level „e“ (nach EN ISO 13849).

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Mechanischer Fehlerausschluss – Unterstützung für die Steuerung
Ein Beispiel für die sichere Verbindung des Messgeräts mit dem
Antrieb sind die Drehgeber der Baureihen ECN 400 und EQN 400 in
Functional Safety-Ausführung. Sie bieten eine Hohlwellenverbindung
mit mechanischem Fehlerausschluss für die einseitig offenen
Hohlwellen mit 10 mm oder 12 mm Durchmesser. Dadurch können
Fehler wie das Durchrutschen einer reibschlüssigen Verbindung, die
die Steuerung nicht aufdecken kann, vermieden werden.

Sicherheit, Systemüberwachung und Funktionsreserve – aller guten Dinge sind drei
Messgeräte liefern dank serieller Schnittstellen auch alle zur Inbetriebnahme, Überwachung und Diagnose notwendigen
Informationen. Sie unterstützen die Analyse von komplexen Maschinen – ein wichtiger Beitrag zum Thema Industrie 4.0.
Mit dem Konzept der Bewertungszahlen, die eine Bewertung der Funktionsreserve des Messgeräts erlauben, hat HEIDENHAIN die Diagnose deutlich vereinfacht. Das Expertenwissen, das früher für eine Beurteilung der Analogsignale erforderlich
war, ist nicht mehr nötig. Das Konzept steht nicht nur bei der EnDat-, sondern auch für andere Schnittstellen zur Verfügung.

Messgerätediagnose – Einzigartig bei HEIDENHAIN
Außerdem bietet HEIDENHAIN als einziger Messgerätehersteller ein Diagnosetool für alle Messgeräte mit absoluten oderinkrementalen Schnittstellen an: das Justage- und Prüfpaket aus PWM 21 und ATS-Software. Damit ist sowohl im Betrieb
der Maschine (Online-Diagnose bei aktivem Betrieb der Achse) als auch bei der Montage bzw. bei einer Reparatur(Offline-Diagnose) die Prüfung des Zustands der Messgeräte möglich.

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Einfache Bewertung der Funktionsreserve
Für die Bewertung der Funktionsreserve im geschlossenen Regelbetrieb erzeugen Messgeräte
von HEIDENHAIN Bewertungszahlen. Die einfach verständlichen Bewertungszahlen geben
detaillierte Informationen über den Zustand
der internen Abtastsignale
der Positionswertbildung
des Messgerätes
Anhand dieser Daten können Steuerungen oder Umrichter Aussagen über die Funktionsreserve treffen. Ihre Skalierung und Bedeutung ist für alle Messgeräte von HEIDENHAIN identisch,sodass eine durchgängige Bewertung möglich ist. Ihre Übertragung erfolgt im geschlossenen
Regelkreis, die Ressourcenbelastung der Folge-Elektronik ist relativ
gering, da lediglich Zahlenwerte zur Anzeige und Auswertunggebracht werden müssen.

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*I1272253-10*1272253-10 · 3 · 11/2018 · H · Printed in Germany