Pneumatik Pneumatische Ventilinsel ist digital ansprechbar

Autor / Redakteur: Sebastian Bicelli / Reinhold Schäfer

Die Digitalisierung hält auch in die Pneumatik Einzug. Ein Hersteller von pneumatischen Ventilinseln hat nun damit begonnen, seine Ventilinseln in die digitale Welt einzubinden.

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Mithilfe der Digitalisierung kann auch der Betriebszustand der Komponenten über den gesamten Lebenszyklus überwacht werden.
Mithilfe der Digitalisierung kann auch der Betriebszustand der Komponenten über den gesamten Lebenszyklus überwacht werden.
(Bild: Camozzi)
  • Die Ventilinsel Serie D und Proportionaldruckregler Serie PRE sind mit der Coilvision-Technik ausgestattet, die Verschleiss und Funktion bestimmter Teile jedes Magnetventils überwacht und vorhersagt.
  • Durch dieses vorausschauende Überwachungs- und Diagnosesystem ist es beispielsweise möglich, den Stromverbrauch und eine eventuelle Überhitzung der Spule zu erkennen.

Digitale Technik und Kommunikation sind für Camozzi wichtige Bausteine, um die Kundenbeziehung weiterzuentwickeln. Jene sind in vielen Bereichen der Zusammenarbeit einsetzbar – vom Design über CAD-Tools bis hin zur einfachen Produktauswahl, Konfiguration und Inbetriebnahme. Dank der Digitalisierung der Komponenten kann auch der Betriebszustand über den gesamten Lebenszyklus überwacht werden. Die Betriebsdaten werden in Echtzeit erfasst und übertragen. Danach können sie in Cloud-Anwendungen analysiert und als nützliche Informationen dem Betreiber zur Verfügung gestellt werden – zur Fernüberwachung von Stromaufnahme und Leistung sowie für die Diagnose und vorbeugende Wartung.

Proportionaldruckregler und Ventilinsel wurden digitalisiert

Die ersten smarten Produkte von Camozzi, die auf dem Markt vorgestellt werden, sind die Ventilinsel Serie D und der Proportionaldruckregler Serie PRE. Die Ventilinsel Serie D eignet sich für Anwendungen mit begrenztem Einbauraum, ohne Einschränkungen beim Durchfluss. Sie ist in verschiedenen Versionen erhältlich, um die Bedürfnisse aller industriellen Anwendungen abzudecken. Die Grundplatten sind modular aufgebaut und ermöglichen die Anreihung von weiteren Grundplatten. Zudem können unterschiedliche Baubreiten verwendet werden.

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Konfiguration von bis zu 11 oder 19 Ventilpositionen

Die Multipolversion kann über ein vorkonfektioniertes Kabel mit 25- oder 44-poligem Winkelstecker über eine in die Insel integrierte Steckdose verbunden werden. Die Modulbauweise der Grundplatten ermöglicht es, Inseln je nach Stecker mit bis zu 11 oder 19 Ventilpositionen zu konfigurieren. Die auf der Ventilinsel montierten Ventile sind mit Zugankern verbunden und können mit der Verwendung von weiteren Zugankern um Ventilpositionen erweitert werden. Über die oben aufgeführten Funktionen hinaus sind Grundplatten ohne P-Verbindung zu den Vorsteuerventilen erhältlich. Ausserdem sind Grundplatten verfügbar, bei denen in einer definierten Zone der Ventilinsel die Pilotventile mono- oder bistabiler Ventile drucklos geschaltet werden können. Unabhängig von der elektrischen Ansteuerung können so beispielsweise im Servicefall nur bestimmte Funktionen einer Maschine deaktiviert werden. Neben der multipolaren Verbindung stehen die wichtigsten Ethernet- und IO-Link-Kommunikationsprotokolle zur Verfügung.

Diagnosesystem erkennt mögliche Fehler

Die Ventilinsel Serie D ist mit der Coilvision-Technik ausgestattet, die Verschleiss und Funktion bestimmter Teile jedes Magnetventils überwacht und vorhersagt. Durch dieses vorausschauende Überwachungs- und Diagnosesystem ist es beispielsweise möglich, den Stromverbrauch und eine eventuelle Überhitzung der Spule zu erkennen. Die erfassten Daten, Alarme und korrekten Funktionen können per Kabel an eine SPS oder über WLAN an ein IIoT-Gateway zur späteren Übermittlung an die Cloud übertragen werden.

Die patentierte Coilvision-Technik wurde entwickelt, um kontinuierlich die Funktionsparameter des Elektrovorsteuerventils, das den Schieber betätigt, zu überwachen. Jede Schaltung dieses Magnetventils mit unterschiedlichen Schaltfrequenzen und Umgebungsbedingungen wird erfasst, um Informationen zu sammeln, die dann mit entsprechenden Softwarealgorithmen zur Diagnose und Vorhersage des Betriebszustandes der Komponenten verarbeitet werden.

Komponente wurde mathematisch modelliert

Künstliche Intelligenz wird in der Regel verwendet, um eine grosse Datenmenge zu verarbeiten und Verhaltensweisen zu finden, die auf eine nicht korrekte Funktion hinweisen können. In diesem Fall wurde stattdessen die Komponente mathematisch modelliert, wodurch ein echter Digitalzwilling entsteht. Mit der genauen Kenntnis, welche physikalischen Eigenschaften zu einer Fehlfunktion führen können, werden so die auszuwertenden Variablen reduziert und damit die notwendige Rechnerleistung angepasst – was einer Optimierung von Energieverbrauch, Kosten und Abmessungen, also einem Edge-System, entspricht.

Alle Daten sind in die Cloud übertragbar

Dieselbe Technik wird auch beim Proportionaldruckregler Serie PRE eingesetzt. Auch dort ist die Coilvision-Technik integriert, die wie bei der Ventilinsel Serie D die Fehlfunktionen einiger kritischer Bauteile überwachen und verhindern kann. Alle Daten sind über ein herkömmliches IoT-Gateway in die Cloud übertragbar. Von dort aus kann die Effizienz der Komponenten über ein Dashboard angezeigt werden.

Geräte verfügen über Selbstdiagnosefunktion

Die beiden Camozzi-Geräte sind die ersten Smart Devices mit Selbstdiagnosefunktion. Damit können der Betriebszustand, funktionale Parameter und indirekt die Bauteilqualität überwacht werden. Diese Daten können darüber hinaus über einen PC oder ein Gateway an ein in der Maschine oder Anlage installiertes System gesendet werden.

Dabei ist es einerseits möglich, die ausgehenden Daten in dem vom Kunden gewünschten Format darzustellen, andererseits kann darauf eine Überwachungssoftware installiert werden, die übertragene Nachrichten automatisch erkennt. Ab da steht es dem Kunden frei, die Daten nach Belieben weiterzuverarbeiten, ohne notwendigerweise alle Informationen an die Cloud oder eine Datenbank zu senden.

Parameter der Komponenten können visualisiert werden

Die Schnittstelle, die als Universal Visual Interface (Uvix) bezeichnet wird, ist eine Software, die das von Camozzi-Smart-Components empfangene Signal verarbeitet und in einer vereinfachten grafischen Oberfläche anzeigt. Mit dieser Schnittstelle können alle kritischen Komponentenparameter visuell dargestellt werden – Arbeitstemperatur, Anzahl der Schaltspiele, Leistungsaufnahme –, ohne dass der Bediener dazu im Bereich digitaler Technik ausgebildet sein muss.

Uvix kann auf Windows- oder Linux-Rechnern installiert werden, während die Uvix-Schnittstelle webbasiert ist und somit unabhängig von Unternehmensplattformen. Sie enthält auch einen Webdienst, der die Veröffentlichung von Nachrichten im MQTT-Format ermöglicht und zu den beliebtesten Protokollen für die Übertragung von Daten an entfernte Clouds oder Datenbanken gehört.

Es kann jedoch auch von Vorteil sein, die Daten nicht in die Cloud senden zu müssen. Denn damit vermeidet man Diskussionen über das Eigentum an den Daten: Die Informationen sind in Echtzeit sichtbar, werden aber nicht gespeichert.

Geräte lassen sich systemunabhängig einbauen

Die Systemunabhängigkeit ermöglicht es, die Geräte in die unterschiedlichsten Anlagen einzubinden. Für Hersteller, die ihr eigenes Gateway in der Maschine verwenden, ist es auch möglich, Daten von Camozzi-Komponenten zu erfassen. Für andere Bauteile, die diese Fähigkeiten nicht haben, kann Camozzi bei der Auswahl des geeigneten Gateways und bei der Konfiguration für die Datenerfassung helfen. Auch beim Aufbau entsprechender Kommunikationsinfrastrukturen und der Nutzung des Internets der Dinge (IoT) bietet Camozzi über sein Tochterunternehmen Camozzi Digital den Firmen Unterstützung an.

Dieser Beitrag wurde zuerst auf unserem Partnerportal maschinenmarkt.vogel.de veröffentlicht.

* Sebastian Bicelli ist Leiter Strategisches Marketing der Camozzi Automation S. p. A. in 25126 Brescia (Italien); weitere Informationen: Camozzi Automation GmbH in 73095 Albershausen

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