Das cynapse-Starter-Kit enthält alle Komponenten, um Wittensteinalpha-Getriebe mit der Welt des IIoT zu verknüpfen. (Quelle: Wittenstein alpha)
Von Getrieben mit cynapse-Funktionalität – also mit integrierter Sensorik und Intelligenz – fühlen sich zum einen innovationsorientierte Unternehmen angesprochen. So erkennen Hersteller vielfältige Möglichkeiten, die Daten der Getriebe in eigene, maschinennahe Digitalisierungsprodukte zu integrieren, die für ihre Kunden Mehrwert schaffen. Zum anderen wird die Zahl derer immer größer, die im ersten Schritt „nur“ technologisch darauf vorbereitet sein wollen, Industrie 4.0 im Antriebsstrang zu einem späteren Zeitpunkt umsetzen zu können. Wittenstein alpha ist auf dieses Szenario unterschiedlicher Integrationstiefen und Umsetzungsgeschwindigkeiten vorbereitet – Kunden werden Schritt für Schritt auf dem Weg ins IIoT begleitet.
Ausgangspunkt für den digitalisierten Antriebsstrang
Basis jeder Digitalisierung bilden Daten. Bei Getrieben sind es beispielsweise Vibration und Temperatur, die auf die Wirkmechanismen in einem Antriebsstrang schließen lassen. Um diese Parameter zu erfassen und noch im Getriebe vorzuverarbeiten, hat Wittenstein alpha cynapse entwickelt. Bei cynapse handelt es sich um eine bauraumintegrierte Lösung aus Temperatur- und 3-Achs-Beschleunigungssensor, Recheneinheit zur Datenvorverarbeitung, Speicherbaustein für etwa 20 000 Betriebsstunden und IO-Link-Schnittstelle für die Datenkommunikation. Verpackt ist all dies in einem kompakten Modul, das ohne Störkonturen vollständig in der Adapterplatte des Getriebes untergebracht ist. Ohne jegliche weitere Integration in die OT-Infrastruktur einer Maschine oder überlagerte IT-Systeme liefern Getriebe mit cynapse schon jetzt vier Vorteile. Diese
- dienen als Lieferant von Sensordaten,
- ermöglichen über das elektronische Typenschild die Identifikation der Komponente als weltweit eindeutiges Unikat,
- fungieren als Datenlogger, der über den gesamten Lebenszyklus der Komponente hinweg Rohwerte glättet und speichert und
- ermöglichen eine einfache Überwachung der Sensordaten anhand vordefinierter oder individuell gesetzter Schwellenwerte.
Darüber hinaus bieten Getriebe mit cynapse-Funktionalität auf effiziente Weise Zukunftssicherheit: Ohne sich sofort tiefer mit der Thematik beschäftigen oder gar Programmierungen oder andere Vorarbeiten vornehmen zu müssen, halten sie dem Maschinenbauer wie auch dem -betreiber die Tür offen für eine schrittweise Integration in digitalisierte Steuerungs- sowie Maschinenstrukturen. Dabei gewährleistet der Schnittstellenstandard IO-Link an Bord der cynapse-Module, dass die Getriebe über einen entsprechenden IO-Link-Master sowohl über Feldbusschnittstellen mit Maschinensteuerungen kommunizieren als auch ihre Daten über OPC UA direkt in die Unternehmens-IT oder in Cloudapplikationen übertragen können.
Die drei Integrationsstufen ins IIoT
Industrie 4.0 in Antriebsstränge bringen und so deren Wirkmechanismen erkennen sowie Anomalien in Antrieben und Prozessen aufdecken – diese Vorteile bietet Wittenstein alpha seinen Kunden mit den smarten Getrieben und den Smart Services. Auf diesem Weg bieten sich verschiedene Integrationsmöglichkeiten an, die sich flexibel an den jeweiligen Nutzungswünschen ausrichten. In der Basisfunktion kann die cynapse-Funktionalität lediglich als interner Speicher genutzt werden. Das Modul wird mit DC 24 V bestromt und sammelt als Betriebsschreiber wie eine Black Box alle anfallenden Daten. Über die gespeicherte Historie lassen sich so unter anderem besondere Ereignisse rückverfolgen. So können die Sensordaten beispielsweise verwendet werden, um herauszufinden, ob es Crashs gegeben hat, die ursächlich für einen Getriebeausfall waren. Hierzu liest der Servicetechniker per Laptop die Daten aus und kann so mögliche Einwirkungen auf das Getriebe identifizieren.
Die nächste Integrationsstufe für Getriebe mit cynapse-Funktionalität ist die Anbindung an eine SPS – in der Regel zur Prozessüberwachung. Dabei stellt ein IO-Link-Master über eine Feldbusschnittstelle die Kommunikation zum Automatisierungssystem der Maschine her, das die Getriebedaten auswertet. Ein typisches Einsatzbeispiel für dieses Integrationsszenario ist die Überwachung von Greif- und Handlingsystemen. So können mit den Bewegungsdaten, die der 3D-Beschleunigungssensor im cynapse Modul liefert, Drehungen von Greifern oder anderen Manipulatoren überwacht, Soll-Ist-Abgleiche durchgeführt und Abweichungen sofort erkannt sowie gemeldet werden. Dadurch eröffnet sich großes Prozessoptimierungspotenzial. Die dritte Integrationsstufe ist die vollumfängliche Nutzung der cynapse-Daten in digitalen Anwendungen, den sogenannten Smart Services. Kommunikationsseitig bedarf dies eines IO-Link-Masters mit integrierter IoT-Schnittstelle. Dieser stellt die Getriebedaten direkt in der IT bereit – also einem Smart Service auf einem IPC. Die Kommunikation per Feldbus in das Automatisierungssystem bleibt bestehen, wobei dieses je nach Leistungsfähigkeit des Smart Service weitere Daten bereitstellen kann.