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Exakte Position selbst bei widrigen Einsatzbedingungen

01 Beim PXV-System wird die absolute Position auf einem sogenannten Codeband in Form von Data-Matrix-Codes gespeichert. Daraus ergibt sich die Möglichkeit, über eine Länge von 100 km eine absolute Positionierung zu gewährleisten. (Bild: Pepperl+Fuchs)

01 Beim PXV-System wird die absolute Position auf einem sogenannten Codeband in Form von Data-Matrix-Codes gespeichert. Daraus ergibt sich die Möglichkeit, über eine Länge von 100 km eine absolute Positionierung zu gewährleisten. (Bild: Pepperl+Fuchs)

02 Elektro-Hängebahnen sind ein typisches Einsatzbeispiel für das neue Positioniersystem PXV

02 Elektro-Hängebahnen sind ein typisches Einsatzbeispiel für das neue Positioniersystem PXV

Um die absolute Position exakt zu bestimmen, haben sich Positioniersysteme auf der Basis von Data-Matrix-Codes bewährt. Nun hat Pepperl+Fuchs sein etabliertes System weiterentwickelt, um auch im rauen Industriealltag oder im Outdoor-Betrieb zu bestehen. Neben vergrößerter Fläche und fünffacher Redundanz erhält der Anwender zudem mehr Flexibilität bei der Gestaltung seiner Anlage.
Anlagenbetreiber von Automatisierungskomponenten erwarten neben ihrer eigentlichen Funktionalität eine hohe Ausfallsicherheit und Langlebigkeit. Bekanntlich hat man es im Industriealltag jedoch nicht mit Schönwetterbedingungen zu tun. Maschinen und Anlagen sind nicht nur ständig Schmutz und Staub ausgesetzt, sondern häufig auch rauen Behandlungen. Dies gilt auch für Positioniersysteme.
Ein neues Positioniersystem von Pepperl+Fuchs vereint nun extrem große Verfahrwege, Kurven- und Steigungsfähigkeit, hohe Auflösung und Datensicherheit selbst in rauen Industrieumgebungen. Das System PXV (Position Coded Vision Extended) ist quasi der große Bruder des vor einigen Jahren eingeführten PCV-Systems (Position Coded Vision) und verwendet die gleiche Technologie. Dabei wird die absolute Position auf einem Codeband in Form von DM-Codes (Data Matrix) gespeichert. Das Codeband mit Standardbreite von 25 mm enthält eine Reihe DM-Codes (15 mm × 15 mm). Der DM-Code wurde von seiner Fläche gegenüber dem älteren System vervierfacht. Hintergrund ist, dass sich mit einem größeren DM-Code die Resistenz gegenüber Verschmutzung erhöht. Gerade bei Anwendungen im Outdoor-Bereich bringt dies Vorteile bei der Verfügbarkeit. Im gleichen Zuge wurde die mögliche Länge von 10 km auf 100 km erhöht (Bild 1). Somit kann der Anwender seine Anlage ohne Gedanken an verfügbare Längen frei gestalten.
Gleichzeitig wurde die PXV-Optik neu entwickelt. Das Lesefenster ist nun größer, um die maximal mögliche interne Redundanz zu erreichen. So hat das neue Positioniersystem zu jeder Zeit fünf DM-Codes in seinem Lesefenster, obwohl ein DM-Code ausreichen würde, um die Position herauszugeben. Ein weiterer Vorteil für den Anwender ist die einfache Montage bzw. Ausrichtung, da das System in Bezug auf Verkippen in jeglicher Richtung unempfindlich ist.
Praxisbeispiel: Elektro-Hängebahn
Die Anwendung in Elektro-Hängebahnen (EHB) stellt zwei große Herausforderungen dar: Zum einen weist die Anlagenlänge oft mehrere Kilometer auf. Zum anderen ist eine solche Anlage mit vielen Weichen, Kurven sowie Steigungs- und Gefällstrecken oder die Ein-/Ausfahrt-Heber usw. komplex.
Um eine EHB-Anlage mit dem Positioniersystem PXV auszurüsten, wird zunächst die Anlagenlänge berechnet. Die Länge entspricht dem Längenbedarf des Codebands. Die nächste Maßnahme ist die Entscheidung, ob eine Y-Position, das heißt, ob eine Höhenposition notwendig ist. Dies gibt Aufschluss über die Ausrichtung, etwa ob der Sensor gegebenenfalls um 90° montiert werden soll. Das Lesefenster des PXV ist bei Standardmontage 3 (X-Pos.) zu 2 (Y-Pos.).
Das Codeband wird beginnend mit der Position „0“ oben im T-Profil über die Stromschienen verklebt. Ist dieser Wert in der Steuerung ungünstig, kann mit jedem anderen Wert begonnen werden. Das Band sollte immer oben geklebt werden, um die Verschmutzung des Bandes durch Kohlenabrieb klein zu halten. Allerdings ist eine Verschmutzung des Bands beim PXV-System kaum ein Thema, da im Lesefenster der Kamera immer mindestens fünf DM-Codes sichtbar sind und somit eine fünffache Redundanz gegeben ist.
Das Codeband sollte fortlaufend geklebt werden. An Weichen oder auch Stoßstellen sowie an Dehnungsfugen gibt es nichts Weiteres zu beachten. Das Band lässt sich auch an Stoßstellen schneiden, unabhängig davon, ob zwischen den DM-Codes oder im DM-Code selbst. Ebenso sind Sprünge von nicht fortlaufenden DM-Codes erlaubt. Dies ist etwa an Weichen der Fall.
Nachdem das Codeband in der Anlage verklebt ist, wird die PXV-Kamera mit einem optimalen Leseabstand an das Gehänge montiert. Optimaler Leseabstand wären 100 mm. Allerdings ist der PXV-Sensor tolerant in Bezug auf den Leseabstand, das heißt ±50 mm sind möglich. Dies bringt den Vorteil der einfachen Montage aber auch eine nahezu 100%-Verfügbarkeit mit sich, da der DM-Code in Innen-/Außenkurven oder an Übergängen sicher detektiert wird.
Das Anschließen vom PXV an die Steuerung geschieht per Plug-and-play je nach Schnittstellentyp, wie RS-485, SSI, Profinet oder Ethernet IP. Im Ausgabeprotokoll findet der Anwender alle notwendigen Daten, die er benötigt.
Ein interessanter Aspekt ist die Möglichkeit, mit „Markern“ zu arbeiten. Ein Marker dient zum Kennzeichnen bestimmter Positionen, um dort eine zusätzliche Information wie eine Identifikationsnummer zu erhalten. Das Markerband wird direkt über dem oder parallel zum Absolutband geklebt und die PXV-Kamera gibt zur Absolut-Position die entsprechende Markernummer heraus.
Sollte in einer Anlage das Codeband beschädigt oder stark verschmutzt sein, kann ein Reparaturband über diese Stelle in geforderter Länge geklebt werden. Damit ist die Anlage innerhalb kürzester Zeit wieder betriebsbereit.
Fazit
Der Einsatz in der Elektro-Hängebahn ist nur eine mögliche Anwendung für das Positioniersystem PXV (Bild 2). Hohe Redundanz und Datensicherheit des Data-Matrix-Code gepaart mit moderner Kameratechnologie und intelligenten Auswertealgorithmen bieten Systemintegratoren und Anwendern ein hohes Maß an Leistung und Flexibilität. Dank der Schutzklasse IP65/67 lässt sich das Positioniersystem auch in Außenapplikationen einsetzen. Weitere Einsatzbeispiele sind Regalbediengeräte, Fahrstühle, Drehtische, Windanlagen, Krananlagen, Satelliten, Scherenhubtische, Schleusen und überall dort, wo eine absolute Position benötigt wird. (sm)

Armin Hornberger ist Leiter Produktmanagement Industrial Vision Components bei Pepperl+Fuchs in Mannheim. fa-info@de.pepperl-fuchs.com

Armin Hornberger ist Leiter Produktmanagement Industrial Vision Components bei Pepperl+Fuchs in Mannheim. fa-info@de.pepperl-fuchs.com