Dezentrale Antriebsarchitektur für industrielle Automatisierungssysteme

Der Einsatz dezentraler Antriebsarchitekturen begegnet den räumlichen und finanziellen Einschränkungen herkömmlicher Motion-Control-Systeme in der industriellen Automatisierung. Durch die Integration von Einkabel-Hybridtechnologien und modularen Stromversorgungen können Maschinenbauer die Kabellängen und den physischen Platzbedarf für Schaltschränke erheblich reduzieren.

Technische Lösung und Zuständigkeiten
Kollmorgen hat den AKD2G-Antrieb so entwickelt, dass er die Hybridkabeltechnologie nutzt, die Leistung, Rückführung und Bremssteuerung in einer einzigen Verbindung bündelt. Diese Struktur macht separate Encoderkabel überflüssig, die typischerweise bei standardmäßigen bürstenlosen Servomotoren erforderlich sind. Für Mehrachs-Anwendungen bietet das Unternehmen das modulare MKD-System an, das als zentrale Stromversorgung fungiert und einen gemeinsamen Gleichspannungszwischenkreis (DC-Bus) aufbaut. Anstatt alle Einzelantriebe in einem zentralen Schaltschrank unterzubringen, werden die AKD-N-Antriebe direkt an der Maschinenarchitektur in der Nähe ihrer entsprechenden Motoren verteilt.

Einsatz und Implementierung
Die dezentralen Einheiten werden über ein einzelnes Daisy-Chain-Kabel mit der zentralen Stromversorgung verbunden, das sowohl die Leistung des DC-Busses als auch die Feldbus-Steuersignale überträgt. Diese Netzwerktopologie ermöglicht es der Steuerungsinfrastruktur, sequenziell von einem dezentralen Antrieb zum nächsten über das Maschinengestell zu springen. Wenn ein Industriebetrieb die Kapazitäten einer Maschine erweitern muss, können Techniker eine zusätzliche Achse integrieren, indem sie eine einzige Verbindung vom letzten Antrieb in der bestehenden Kette herstellen. Diese Implementierungsmethode verhindert, dass der zentrale Schaltschrank physisch geöffnet, die Verkabelung bis zur Stromversorgung zurückverfolgt oder primäre Kabelwege neu verlegt werden müssen, wodurch Produktionsunterbrechungen minimiert werden.

Anwendungen und Anwendungsfälle
Diese dezentrale Motion-Control-Infrastruktur wird in industriellen Automatisierungsumgebungen eingesetzt, die Mehrachsmaschinen erfordern und bei denen Stellfläche, Wartungszugang und Erweiterungsflexibilität kritische Parameter sind. Der dezentrale Ansatz ermöglicht es, Schaltschränke auf eine Größe zu verkleinern, die oft direkt am Maschinenrahmen montiert werden kann, anstatt angrenzende Produktionsfläche zu beanspruchen. Die Standardisierung auf digitale Positionssensoren und Einzelstecker-Architekturen beschleunigt den Inbetriebnahme-Prozess, da die Anzahl der Anschlüsse, Beschriftungen und Leitungswege, die bei der Erstmontage der Maschine erforderlich sind, minimiert wird.




Ergebnisse und erwartete Auswirkungen
Der Übergang von einer zentralisierten Zweikabelkonfiguration zu einer dezentralen Daisy-Chain-Topologie führt zu messbaren Materialeinsparungen. Bei einer Standardmaschine mit zehn Motoren erfordert ein konventionelles Layout typischerweise etwa 200 Meter Verkabelung, unter der Annahme von 20 Metern Leitungslänge pro einzelner Achse. Durch die Implementierung der dezentralen Antriebsarchitektur reduziert sich der Gesamtkabelbedarf auf ca. 30 Meter. Diese Reduzierung senkt direkt die Materialkosten für die Kupferverkabelung, begrenzt potenzielle mechanische Fehlerquellen entlang komplexer Kabelwege und bietet ein skalierbares Grundgerüst für zukünftige Maschinenanpassungen.

Bearbeitet von Maria Brueva, Redakteurin bei Induportals – angepasst durch künstliche Intelligenz.

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