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01 In der Aufzugsbranche ist die Open-Source-Schnittstelle Biss weitverbreitet

Absolutes Motor-Feedback mit Biss

02 Arnold Hettich ist Produktmanager Positions- und Bewegungssensorik bei der Kübler-Gruppe

03 Die Sendix-Drehgeber mit Biss-Schnittstelle von Kübler verfügen über eine 21-bit-Singleturn-Auflösung

Mit der Implementierung der Open-Source-Schnittstelle Biss in seine Absolut-Drehgeber hat Kübler eine neue Stufe des Datentransfers erreicht: Feedback von Position und Status wird in Echtzeit übertragen und ist schneller als bei Standard-Feldbus- und Ethernet-Systemen. Motordaten und Wartungsinformationen können im Drehgeber abgespeichert und ausgelesen werden. Dank der Biss-Schnittstelle sind die Drehgeber besonders für absolutes Motor-Feedback geeignet.

Zwölf Jahre ist das busfähige Interface Biss nun am Markt. Nach aktuellem Stand nutzen innerhalb der Antriebstechnik derzeit mehr als 300 Komponentenhersteller die IP, den Service und die praktischen Tools der Open-Source-Schnittstelle. Dabei spielt das offene Protokoll seine Vorzüge immer dann aus, wenn hohe Übertragungsgeschwindigkeiten und Flexibilität gefordert sind. Biss, das Kürzel steht für Bidirektional/Seriell/Synchron, ermöglicht die Kommunikation zwischen Controller, Sensoren und Aktoren mit geringem Realisierungsaufwand. „Die offene Schnittstelle ist kompatibel zur bestehenden Standard-Steuerungshardware; der Biss-Master lässt sich schnell und einfach – und vor allem ohne Lizenzkosten – implementieren“, berichtet Arnold Hettich (Bild 2), Produktmanager Positions- und Bewegungssensorik bei der Kübler-Gruppe. „Perfekt ist zudem, dass die daraus resultierende Wirtschaftlichkeit mit höchsten Sicherheitsstandards bis hin zu SIL3-Niveau gepaart ist.“

Vorreiter Aufzugstechnik
Eine bedeutsame Branche für den Einsatz von Drehgebern ist die Aufzugsbranche (Bild 1). Boomende Märkte stellen dabei unter anderem China und Indien dar. „Wenn in China jährlich mehrere Milliarden Quadratmeter Wohnfläche neu bebaut werden, dann ist der Aufzug nicht mehr wegzudenken. Und dicht auf Chinas Fersen bei der Ausbreitung von Megastädten folgt Indien“, sagt A. Hettich. Prinzipiell schaffe die Urbanisierung riesige Märkte für die Aufzugsbranche. In einem wachsenden Markt sind es vor allem zwei Hebel, die helfen, die Wettbewerbsfähigkeit zu sichern: Innovation und Kostensenkung. „Übertragen auf den Aufzugsmarkt heißt dies, dass die Branche vermehrt auf innovative Technologien setzt, um dringenden Forderungen nach Energieeinsparung und Umweltschutz entgegenzukommen. Neue, getriebelose Antriebssysteme, Energierückführung, Laufruhe durch die Reduzierung von Schwingungen sowie moderne Magnetwerkstoffe für eine bessere elektromagnetische Verträglichkeit sind nur einige der Entwicklungsschwerpunkte. Sie werden die Aufzüge der Zukunft mitprägen“, ist der Branchenkenner überzeugt. Der zweite Hebel, die Senkung der Kosten in einem prosperierenden Markt, ist heikel. „Sicherheit und Vertrauen in das Produkt gehen vor rigorosen Einsparungen. Die Marke darf keinen Schaden nehmen“, stellt A. Hettich heraus. Interne Skaleneffekte lassen sich jedoch gut erzielen, indem variantenreiche Produktportfolios auf der Basis einer gemeinsamen Produktplattform entwickelt werden. Einhergehend mit viel technologischer Erfahrung und Know-how kann Standardisierung die Produktkosten beeinflussen.

Drehgeber für die Aufzugstechnik
In Aufzügen werden Drehgeber zur Regelung der Drehzahl oder Antriebsposition eingesetzt. Sie sorgen zudem für eine präzise Schachtkopierung und überwachen die Geschwindigkeits- Begrenzer. Während diese Aufgaben noch vor einer Dekade in aller Regel durch absolute Singleturn-Drehgeber basierend auf RS-422 bzw. RS-485 und inkrementaler Sin-Cos-Schnittstelle vorgenommen wurden, hat sich die Branche heute gewandelt. „Viele Varianten machen derzeit Biss als Open- Source-Schnittstelle Platz“, berichtet der Experte. Mit seiner Drehgeber-Familie Sendix absolut mit Biss-Schnittstelle ist sich Kübler sicher, diesem neuen Branchenstandard das passende Produktportfolio entgegenzuhalten. Die Biss-Drehgeberfamilie Sendix (Bild 3) mit den Modellen F36, 58xx und Sendix Atex ist in Baugrößen von 36 mm bis hin zu 70 mm verfügbar. Vertreten sind sowohl optische Getriebetechnologien als auch getriebelose Drehgeber. SIL-zertifiziert oder ausgestattet mit Intelligent-Scan-Technologie (IST) verbindet die Familie ihre Fähigkeit, bidirektional zwischen Sensor und Aktor zu kommunizieren. „Sie bleibt dabei voll SSI-kompatibel. Bestehende Standard-Steuerungshardware ist und bleibt damit auch für die User der Sendix-Biss-Drehgeber durchgängig nutzbar. Ihr digitaler Standard sorgt ebenso für kommunikative Klarheit und Einfachheit wie für größtmögliche Kompatibilität“, so A. Hettich.

Das Biss-Erfolgsrezept
Innerhalb der Positions- und Bewegungssensorik traf Biss bei seiner Markteinführung auf diverse vorhandene bidirektionale Schnittstellen. „Die Kommunikation war zu jener Zeit noch vorherrschend analog, und Sensorikhersteller verfolgten ihre eigenen Ansätze. Die Sonderlösung war quasi die Regel“, erinnert sich der Produktmanager. Demnach lag es nahe, mit einer Open-Source-Lösung eine Schnittstelle branchenweit kompatibel zu machen. Und mit Biss-C wird eine offene Variante im sogenannten Continuous Mode angeboten. An eine Biss-C-Mode-Schnittstelle können beliebig viele Teilnehmer (Slaves) angeschlossen werden, die sowohl als Aktor als auch als Sensor arbeiten und parallel über mehrere logische Kanäle Daten übertragen können. „Durch den C-Mode kann eine Modus-Umschaltung vermieden werden. Befehle lassen sich demnach vom Master an den Slave senden, ohne den Sensordatenfluss zu unterbrechen“, sagt A. Hettich weiter. Im Detail: Das Biss-C-Mode-Protokoll ermöglicht die gleichzeitige Übertragung von Sensordaten von allen Slaves zum Master, Aktordaten vom Master zu den Slaves und Steuerungsdaten an einzelne oder mehrere Slaves. Aus diesem Grund ist das Protokoll mittlerweile in Antrieben, Steuerungen und Zählerkarten vieler Arten zu finden. Weitere generelle Biss-Vorteile sind die maximale Nutzdatenrate, Treiber- und leitungsabhängige Übertragungswerte von beispielsweise 10 MHz, 1 km, LVDS 100 Mbit/s, das zyklische Lesen von Sensordaten bis 64 bit pro Slave sowie die CRC-gesicherte Kommunikation.

Spezial-Geber mit Biss-Schnittstelle
Der Drehgeber Sendix 5873 Biss kann einfach an Direktantriebe installiert werden. Die Konuswelle etwa lässt sich hochgenau und direkt koppeln; eine Nullsetz-Taste erleichtert die Inbetriebnahme. Die inkrementale Sin-Cos-Spur schafft bis zu 2.048 Impulse pro Umdrehung. Immer noch mit Biss ausgestattet bietet Kübler auch Spezial-Geber für Funktionale Sicherheit, die in Aufzügen ein entscheidendes Kriterium zur universellen Einsetzbarkeit ist. „Heute lässt sich Antriebstechnik kaum noch ohne integrierte Sicherheitsfunktionen, sogenannter ,drive-based safety‘, verkaufen. Um mit unseren Sendix-SIL-Drehgebern eine sichere Inkremental-Information zu erreichen, überwacht die Steuerung die Gültigkeit der analogen, um 90 ° zueinander versetzten, Sinus-Cosinus-Signale mithilfe der Funktion sin ² + cos ² = 1. Die sichere Information über die absolute Position erhält die Steuerung durch Zählung der Inkrementalimpulse und durch den Ergebnisvergleich der ebenfalls vom Drehgeber bereitgestellten Absolutposition“, informiert A. Hettich.

Für weitere Branchen geeignet
Im Aufzugsmarkt hat sich die Biss-Schnittstelle also ihren festen Platz erobert. „Sie ist aber nicht nur für die Aufzugsbranche, sondern für alle dynamischen Achsen mit hoher Beschleunigung geeignet. In Zukunft wird Biss demnach auch in anderen Anwendungen der Antriebstechnik zu finden sein“, ist der Experte überzeugt. Dafür sprechen aus seiner Sicht eine gleichmäßige Geschwindigkeitsregelung, eine sehr gute – bidirektionale – Wiederholgenauigkeit und große Positionsstabilität. Die Übertragung der Daten läuft mit Biss digital über eine zweidrahtige Standardleitung, wobei sich die besondere Geschwindigkeit direkt aus den Übertragungsraten der Treiberelektronik ergibt. (ih)

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Autor:
Filippo Zerbo ist Teamleiter Marketing Kommunikation bei der Fritz Kübler GmbH in Villingen-Schwenningen. info@kuebler.com