Data Generation, Collection & Transfer
09.11.2015

Türöffner für neue ­Märkte

Die aufwendige Entwicklung des IO-Systems scheint sich zu lohnen. Phoenix Contact vermeldet Erfolge mit Axioline, vor allem in neuen Märkten. openautomation sprach mit Martin Müller, Leiter Business Unit I/O and Networks, sowie Klas Hellmann, Leiter der Produktlinie I/O Systems bei Phoenix Contact, wie sich das System immer stärker etabliert.

Das für die Kommunikation gemäß IEC 61850 entwickelte IO-System Axioline F wird durch passende Infrastrukturkomponenten ergänzt (Bilder: Phoenix Contact)

Axioline ist sowohl schnell in der Datenverarbeitung als auch robust im Design und in der Mechanik. 2009 startete die Markteinführung. Nach anfänglichen Anlaufschwierigkeiten ist nun „Erntezeit“: „Mit der wirtschaftlichen Entwicklung von Axioline sind wir derzeit sehr zufrieden“, stellt M. Müller heraus. „Wir können hohe zweistellige Zuwachsraten verzeichnen.“ Und K. Hellmann ergänzt: „In Bezug auf die Nachfrage  hat sich definitiv etwas getan. Wir sind in viele relevante Projekte involviert.“

Einen nennenswerten Anteil an diesen Projekten haben neue Applikationsfelder, wie Schiffbau und Energie. „Das liegt an der großen Robustheit unseres Axioline-Systems, die konstruktionsbedingt höher ist, als bei einem hochmodularen Scheibensystem“, schließt M. Müller an. „In Axioline sind unsere Erfahrungen aus 15 Jahre Entwicklung und Praxis von IO-Systemen eingeflossen, um möglichst viele Anforderungen des Markts abzudecken.“ Daraus resultierte ein erhöhter Anfangsinvest, der sich aber laut M. Müller mit steigenden Stückzahlen ausgleicht.

Robustheit, Geschwindigkeit und EMV

„Neben der Widerstandsfähigkeit kommt sozusagen als i-Tüpfelchen die hohe Geschwindigkeit dazu“, so der Leiter Business Unit I/O and Networks weiter. Axioline ist seiner Meinung nach das schnellste System auf dem Markt und noch wichtiger, wie er betont, „immer schneller als jedes darüber liegende System.“ Dies bringt Nutzen für Synchronisierungsaufgaben. „Wir haben uns viele Gedanken gemacht, wie wir Daten schnell von unserem Axioline-System auf ein anderes bringen“, unterstreicht K. Hellmann (Bild). „Ähnlich der DMA-Technologie aus dem PC-Bereich kopieren wir die Daten in die Hardware“, erläutert er. „Dies bringt enorme Geschwindigkeitsvorteile.“ Dazu wurde ein FPGA-Baustein in die Kopfstation integriert. Dies führe auch zu weiteren Vorteilen für die Approbation und die Abnahme und erlaubt einen schnellen Kopiermechanismus. „Ein neues System verhält sich demnach wie ein paralleler E/A-Baustein“, erklärt K. Hellmann. „Axioline ermöglicht damit zum Beispiel eine um den Faktor 10 schnellere Datenübertragung zu Profinet als mit dem IO-System In­line.“ Zukünftig wird es noch einen speziellen Axioline-Chip geben, der volle Kompatibilität zu den bisherigen Modulen sicherstellt und zusätzliche Vorteile auf der  Kosten- und Baugrößenseite schafft. „In den Anwendungen, wo Funktionsvielfalt gefordert ist, werden weiter Module mit FPGA angeboten“, berichtet M. Müller.

Weiterentwickelt wird auch das etablierte Inline-IO-System von Phoenix Contact. Beide Systeme werden parallel aktiv vermarktet. „Während Inline für breite Applika­tionen seine Zielmärkte findet, punkten wir mit Axioline in den Anwendungen, bei denen es auf Geschwindigkeit und Robustheit ankommt“, so K. Hellmann. „Beide Systeme sind ausreichend komplementär, sodass der Vertrieb den Kunden die Wahl lassen kann.“  Inline wird weiterhin vielseitig im Markt verwendet. Das gilt auch für den Inline zugrundeliegenden Interbus: „Immerhin gibt es im Markt noch mehr Interbus- als Profinet-Knoten“, erinnert K. Hellmann.  Bis heute wird der Interbus-Chip Supi 4 in seiner Funktionsvielfalt nicht ausgenutzt.

Wie reagiert das Unternehmen auf den Trend zum Komplettsystem, vor allem im Maschinenbau? „Maschinenbauer müssen oft unterschiedliche Steuerungen einsetzen, zum Beispiel Siemens für Europa und Rockwell Automation für die USA“, weiß M. Müller. „Da ist es für uns von Vorteil, wenn wir mehrere Systeme unterstützen können.“ Darüber hinaus bietet Phoenix Contact laut M. Müller die gesamte Automatisierungsinfrastruktur zwischen Sensor und Steuerung aus einer Hand. „Das ist unser Mehrwert.“

„Maschinenbauer profitieren auch von den einzigartigen EMV-Eigenschaften unseres Systems“, betont K. Hellmann. Diese Eigenschaften sind besonders dort gefordert, wo viele Servoantriebe zum Einsatz kommen, zum Beispiel in Verpackungsmaschinen.“ Aufgrund des besonderen Designs mit durchgängiger Schirmung aller Busverbindungen erreicht Axioline hinsichtlich der EMV die Klasse B im Gebäude. „Für gute Übertragungseigenschaften hinsichtlich EMV wobbeln wir die Frequenz leicht“, erläutert K. Hellmann. „Dies hat zur Folge, dass wir keine Peaks bei den Frequenzen haben und trotzdem die volle Bandbreite bei der Übertragung erreichen.“ M. Müller ergänzt: „Unsere Blockbauweise bringt es mit sich, dass die Kontakte keine Antennenfunktion wahrnehmen können.“

„In Industrie-4.0-Anwendungen wird die Bedeutung von IO-Systemen sicher noch steigen“, ist M.?Müller überzeugt. „Dies liegt in der Zunahme an digitalen Produktdaten begründet.“ Allerdings sind zur Modulbeschreibung noch einige Hausaufgaben zu erledigen.  Ein Projekt, welches gezeigt hat, was möglich ist, präsentierte das Technologienetzwerk Smart Engineering and Production (SEAP) von Phoenix Contact, Eplan und Rittal auf der Hannover Messe 2015: Hier wurden digitale Produktbeschreibungen am Beispiel einer Schaltanlage präsentiert, um unter anderem die Schaltschrankerwärmung bereits über Simulationen zu bestimmen. Weiterhin nennt der Business-Unit-Leiter die maschinelle Fertigung von Schaltschränken: Hierfür müssen Produktdaten über die Anschlusspunkte der IO-Module  vorliegen, damit  der Roboter diese richtig setzen kann. Ein erster Schritt wäre die Integration von OPC UA in das IO-System, ein nächster die Security. „Dies sind Themen, an denen wir mit unserem Axioline-System arbeiten“, gibt M. Müller zu. „Axioline hat dabei Vorteile, da es durchgängig bis zum letzten Teilnehmer auf Ethernet zugeschnitten ist.“ Bereits heute ist die webbasierte Inbetriebnahme über Webserver ohne zusätzliche Software  realisierbar.
Drahtlose Übertragungstechniken sehen die beiden Experten bisher vor allem im Infrastrukturbereich gefordert. „Für Anwendungen direkt in Maschinen reichen momentan die Übertragungsraten und Zuverlässigkeit noch nicht“, betont K. Hellmann. Im Anlagenbau hingegen lassen sich einzelne Übertragungsstrecken per WLAN umsetzen.

 „Der Temperaturbereich des IO-Systems Axioline reicht von –40 °C bis 70 °C, teilweise bis 85 °C“, betont K. Hellmann. „Die mechanische Belastungsfähigkeit liegt am obersten Ende der Skala.“ Daher eignet sich das System auch für alle anspruchsvollen ­Applikationen, zum Beispiel die Prozesstechnik. „Hinsichtlich der unterstützten Signale sind wir auf einem guten Weg“, so M. Müller. Hart ist beispielsweise eine Option. Und außerdem beteiligt sich Phoenix Contact an den Forschungsaktivitäten für den Einsatz von Ethernet im Ex-Bereich. „Das ist zwar noch alles zukunftsgerichtet“, fügt er an. „Aber die Robustheit des Systems spricht bereits heute für die Nutzung in hybriden Anwendungen.“

Vielversprechend in die Energietechnik gestartet

Noch vielversprechender startete Axioline in der Energietechnik. Immerhin verfügt Phoenix Contact über eine lange Tradition in diesem Markt. „Wir haben 90 Jahre Erfahrung“, so K. Hellmann. Das erste Produkt des Unternehmens war eine Klemme für RWE. „In der Vergangenheit hat sich der Energiemarkt für Automatisierungstechnik als schwierig erwiesen“, berichtet M. Müller (Bild). „Mit der IEC-61850-Norm hat sich das gewandelt. Wir stehen vor einer veränderten Welt.“

Axioline F für IEC 61850 war die passende Eintrittskarte, um mit den Kunden ins Gespräch zu kommen. „Unser Axioline brachte von vornherein viel Übereinstimmung mit den Anforderungen der Norm mit“, ergänzt K. Hellmann. „So ließ sich die Isolationsfestigkeit gut in unsere Bauform eindesignen. Außerdem basiert die IEC 61850 wie auch Axioline auf Ethernet.“ Einzig der DC-230-V-Anschluss war vorher noch nicht berücksichtigt. „Wir haben daher bei den Modulen mit höherer Spannung einen etwas breiteren Stecker integriert“, berichtet er. „Der Vorteil unseres Systems: Wir können 230-V- und 24-V-Module mischen, ohne dass Trennbaugruppen zum Einsatz kommen müssen.“ M. Müller schließt an: „Wir profitieren nun von unserem etwas aufwendigeren Systemaufbau.“  Die Anforderungen im Schiffbau, in Windenergieanlagen und in der Energietechnik sind ähnlich. „Es geht um das Vertrauen der Kunden, dass IO-Module auch bei extremen Bedingungen durchhalten“, so K. Hellmann. „Und dazu gehört mehr, als einem IO-System nur einen anderen Kunststoff zu verpassen.“ Er ergänzt: „Wir geben auch schon mal unseren Kunden ein Modul in die Hand mit der Aufforderung, zu versuchen es zu verbiegen.“

Im Energiebereich gibt es bereits vielversprechende, auch große Projekte, die mit Axioline auf Basis des Kommunikationsprotokolls IEC 61850 realisiert werden. Dazu gehört zum Beispiel die Steuerung der Eigenversorgung des Kraftwerks. „Der Schlüssel für unseren Erfolg hier war Axioline“, freut sich M. Müller. Verwendet wird aber eine ganze Bandbreite an Produkten von Phoenix Contact, wie Klemmen, Markierungsmaterial, Netzwerktechnik mit IEC-61850-Switchen und vieles mehr.

Ein anderes Projekt für Axioline war die Rohrwand-Temperaturmessung im RWE-Braunkohlekraftwerk Niederaußem. „Höchste Temperaturen und starke Vibrationen direkt am Kessel sowie kürzeste Inbetriebnahme in einer Wartungsphase machten diese Anwendung sehr anspruchsvoll“, weiß M. Müller.

Ein Blick voraus

Axioline wird systematisch weiter ausgebaut und es kommen ständig neue Module mit weiteren Signalen oder Spezialmodule zum Beispiel für die Schrittmotoransteuerung hinzu. „Von einigen neuen Modulentwicklungen für bestimmte Signale wird auch unser Inline-System profitieren“, betont M. Müller. „Es entstehen Synergien für beide Systeme.“

Zur SPS IPC Drives wird ein Modul mit Safety Bridge Technology vorgestellt. Diese Technologie steht für eine netzwerk- und steuerungsunabhängige Safety-Lösung. Aufgrund der Eigenschaften des genutzten Safety-Bridge-Protokolls kann die Technologie auf unterschiedlichen Bussystemen eingesetzt werden und ist für die folgenden Netzwerke zertifiziert: Interbus, Profibus, Profinet, Modbus, CAN­open, Devicenet, Ethernet/IP und Sercos.

M. Müller verweist darauf, dass Axioline bereits heute aus zwei Produktfamilien besteht: Das sind die IP20-IO-Module und die IP65-Module in Blockbauweise für den Einsatz im Feld. „In Kürze wird es noch eine weitere Familie unter dem Namen Axioline geben“, kündigt er an.

Autor: Ronald Heinze


www.phoenixcontact.de

 

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