Hiperface DSL in echter Einkabeltechnik – zwei Adern reichen aus

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Im Zuge des Ausbaus des Mehrachs-Automatisierungssystems SystemOne CM hat LTI Motion den ersten rein HDSL-fähigen Servoregler ServoOne CM entwickelt und kann so die digitale Einkabeltechnik in einem Nennstrombereich von 1,5 bis 45 Ampère zur Verfügung stellen.

LTI Motion nutzt die digitale Motorfeedback-Schnittstelle Hiperface DSL (HDSL) von Sick bereits seit deren Markteinführung.  

von Bernd Appel und Klaus Oberkötter

LTI gehört zu den weltweit etwa 60 Herstellern von Antriebsreglern, die sich für die digitale Einkabeltechnik Hiperface DSL entschieden haben. „Andere Einkabellösungen spielen am Markt derzeit kaum eine Rolle“, erklärt Dipl.-Ing. (FH) Jörg Bender, Produktmanager Motorentechnik bei LTI Motion. „Das liegt auch daran, dass Hiperface DSL in echter Einkabeltechnik, das heißt mit nur zwei Adern zur Übertragung von Leistung und Daten, derzeit die wohl einzige Lösung ist, die ein stimmiges System- und Kommunikationskonzept vom Geber über den Stecker und das Hybridkabel bis zum Regler ermöglicht. Zudem macht die Datenkommunikation das Kabel – im Gegensatz zu anderen Schnittstellenkonzepten – nicht dicker. Dadurch bietet es deutliche Integrationsvorteile im Falle von Kabeldurchführungen, mit Blick auf die Schleppkettentauglichkeit und bei den Biegeradien.“

Hiperface DSL verspricht funktionale Sicherheit

Ein weiterer Aspekt, der für Hiperface DSL spricht, ist die funktionale Sicherheit bis SIL3. „Wir haben uns bei LTI Motion schon früh mit den Safety-Aspekten des Motorfeedback beschäftigt und waren der erste Antriebsreglerhersteller und Antriebssystemanbieter, der für HDSL die Sicherheitsabnahme durch den TÜV Rheinland erhalten hat“, erklärt Dipl.-Ing. (FH) Julian Marc Bodem, Produktmanager Sicherheitstechnik bei LTI Motion. „Hiperface DSL ist als Schnittstelle bis SIL3 zertifiziert. Dies ermöglicht skalierbare Konzepte, sowohl mit den derzeit fast ausschließlich bei SICK verfügbaren HDSL-Gebern mit SIL2, als auch die Umsetzung von SIL3-Lösungen mit einem zusätzlichen, redundanten Geber.“

Insbesondere kleinere und mittelgroße Maschinenbauer, die nur in begrenztem Umfang eine eigene Safety-Expertise vorhalten können, nutzen dabei dieses sicherheitstechnische Know-how des Mehrachs-Automatisierungssystem SystemOne CM.

Mehrachssystem für sichere Automatisierungslösungen

LTI Motion verfügt über ein sich modular ergänzendes Produkt- und Serviceportfolio. Die Anwender – unter anderem aus dem Werkzeugmaschinenbau, der Intralogistik, der Verpackungstechnik, der Textiltechnik, der Umformtechnik sowie der Holzindustrie fordern Systeme, die sich durch Dynamik und Präzision auszeichnen. Gleichzeitig aber auch ein Höchstmaß an Kompaktheit, Einfachheit, Sicherheit und Wirtschaftlichkeit bieten.

Für diese Anforderungen hat LTI das Mehrachssystem für sichere Automatisierungslösungen entwickelt. Jörg Bender: „Wir integrieren im SystemOne CM einen Motion Controller, eine Sicherheitssteuerung, eine zentrale Versorgungseinheit und Mehrachsregler zu einem Automatisierungssystem, das das kompakteste seiner Klasse ist. Der Platzbedarf im Schaltschrank ist um 30 bis 40 Prozent reduziert. Erreicht wird dies durch einen hohen Integrationsgrad: im Kleinen durch den Einsatz von ASIC´s und im Großen durch die Realisierung von Doppel- und Dreiachsreglern. Dadurch wird die Anzahl der benötigten Komponenten im Schaltschrank deutlich reduziert und die Installation vereinfacht.“ Ein Vorteil, den die Einkabeltechnik weiterführt.

Servocontroller im „Hiperface DSL only“-Design

In der aktuellen Generation der kompakten Mehrachs-Servoregler setzt LTI Motion konsequent auf HDSL und verzichtet auf zusätzliche Encodereingänge, die nur optional verfügbar sind. „Wir haben damit ein wirklich kostensparendes System umgesetzt, das im Vergleich zu konventionellen Gebersystemen ab dem ersten Meter Motorkabel bares Geld einspart“, kommentiert Jörg Bender. „Die Einsparungen fangen bei den Investitionskosten an, denn wir verzichten auf die komplette Schaltungstechnik, die ein Multi-Encoder-Interface benötigen würde.“

Interessant ist die Einkabeltechnik beispielsweise in der Robotik, weil sie die Verkabelung hin zu den beweglichen Komponenten vereinfacht und die Möglichkeit eröffnet, auf die sonst oft verwendete Geberbox im Roboterfuß, in der alle Geber-Signale gesammelt werden, zu verzichten. Ein weiterer Aspekt ist die eigentliche Robotermechanik. Oftmals ist der Platz für die Leitungsführung sehr begrenzt oder die Kabel müssen wie bei Cobots innerhalb der Roboterstruktur geführt werden.

Hiperface DSL: Einkabeltechnik von großem Vorteil

Da ist es ein entscheidender Vorteil, wenn nur noch ein Kabel durch eine enge Öffnung verlegt werden muss. Auch in anderen Bereichen kann es schwierig sein, einen Motor zu verkabeln. Applikationen in der Vakuumtechnik gehören beispielsweise dazu oder auch Durchführungen in Edelstahlgehäusen. In beiden Fällen wachsen tendenziell der Aufwand und das Verfügbarkeitsrisiko mit der Anzahl der Kabel. Die Einkabeltechnik ermöglicht es hier, die Anzahl der Durchführungen zu minimieren. Wieder andere Anwender haben vor allem die Verfügbarkeit ihrer Anlagen im Blick. In Applikationen mit mitfahrenden Achsen wie Werkzeugmaschinen oder Handlingsysteme kommt es auf höchstmögliche Schleppkettentauglichkeit sowie auf die Biegeradien der bewegten Kabel an: sie dürfen weder die Dynamik der Kinematik beeinträchtigen noch zu Kabelbrüchen führen und so die Maschinenverfügbarkeit beeinträchtigen.

„Sicherheit in der Antriebstechnik wird weiterhin ein wichtiges Thema bleiben!“

LTI Motion unterstützt im ServoOne CM und in den Motobaureihen LSX nahezu die gesamte Produktpalette der derzeit verfügbaren HDSL-Motorfeedback-Systeme mit Safety-Funktionalität. „Der Antriebsregler bietet bereits in der Standardausführung sowohl STO als auch SBC“, sagt Julian Marc Bodem. Optional können weitere Sicherheitsfunktionen wie SS1, SS2, SOS, SDI, SLP und viele weitere integriert werden.

„Sicherheit in der Antriebstechnik wird auch weiterhin ein wichtiges Thema für Maschinenbauer, Systemintegratoren und Betreiber bleiben“, schätzt Julian Marc Bodem die künftige Entwicklung ein. „Es wird nicht mehr weniger Safety geben, sondern der jeweilige Stand der Sicherheitstechnik durch neue technische Möglichkeiten stetig weiterentwickelt. Damit wachsen auch die Anforderungen an die Safety-Expertise von Antriebsreglerherstellern wie LTI Motion, denn kleinen und mittelgroßen Maschinenbauern fehlt es oft an Manpower, um kontinuierlich am Ball zu bleiben.“ Gleichzeitig nutzt LTI Motion das große Safety-Know-how, um hier selbst besondere Lösungen zu entwickeln – wie beispielsweise zur sicheren fehlerfreien Zuordnung mehrerer Achs-IDs innerhalb eines Mehrachsreglers.

Das Hiperface DSL-Portfolio wächst

LTI Motion möchte auch in Zukunft auf die digitale Einkabeltechnik und HDSL-fähige Motorfeedback-Systeme von Sick setzen: „Verantwortlich hierfür sind zum einen unsere jahrelange, gute Zusammenarbeit rund um das Thema Hiperface DSL und zum anderen die Verfügbarkeit von Produkten, die in der Performance passen. Hier tut sich der Mitbewerb trotz der Öffnung der HDSL-Schnittstelle noch immer schwer.“

Das liegt auch daran, dass bislang überhaupt erst zwei Anbieter eine Lizenz erworben haben. Während die einen also kaum aus den Start­löchern zu kommen scheinen, steht bei Sick bereits die nächste Innovation vor der Tür: das neue Motorfeedback-System AD35 in Single- und Multiturn-Ausführung mit Safety-Funktionalität, einer Auflösung von 24 Bit und Sensor-Hub-Konnektivität. 

Bernd Appel ist Leiter Business Unit Motorfeedback-Systeme bei Sick Stegmann in Donaueschingen. Klaus Oberkötter ist Geschäftsführer 
von TBO in Brachttal.

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