Analyse dezentraler Antriebsregler mit ihren Vor- und Nachteilen

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Eine zweite Möglichkeit, um Antriebe dezentral in einer Anlage zu platzieren, bieten integrierte Lösungen. Hierbei handelt es sich um Einheiten aus Motor und Servoumrichter, die ohne gesonderte Leitungsverbindung dazwischen zum Einsatz kommen. Dieser Vorteil bringt in der Praxis allerdings auch Nachteile mit sich.

Hybride Ansätze (die so genannten Huckepack-Lösungen) werfen bei der Auslegung der Antriebe immer die Frage auf, wie hoch das Derating ausfällt. Hierbei ist zu wissen, dass ein Wechselrichter seine Leistung immer mehr reduziert, je höher die Umgebungstemperatur ansteigt. Damit schützt sich das Bauteil selbst vor Überhitzung. Dieser Zusammenhang sorgt in der Praxis dafür, dass Motoren größer als notwendig ausgelegt werden müssen. Hierbei zählt dann weniger die tatsächlich notwendige Leistung als vielmehr die wirklich gelieferte Leistung innerhalb der für die Elektronik verträglichen Temperaturgrenzen.

Integrierte Antriebslösung fördert das Derating

Erhöhen typische Servoantriebsaufgaben wie das schnelle Beschleunigen und Abbremsen beim Positionieren die Verlustleistung, kann die dabei entstehende Wärme zu einem echten Problem bei der Auslegung hybrider Lösungen werden. Die Einheiten bekommen schlicht Probleme dabei, die Wärme effektiv abzugeben.

Das räumlich getrennte Nebeneinander weist an dieser Stelle das bessere Wärmeverhalten auf und verhindert damit das konstruktiv bedingte Derating. Dieser Effekt schafft die Grundlage für kleinere Motorenbaugrößen in Verbindung mit besserer Energieeffizienz. Darüber hinaus sind integrierte Kombinationen meist fokussiert auf einen Motorentyp, was die optimale Auslegung innerhalb einer Applikation limitiert, zumal diese Einheiten durch ihren Aufbau auch noch weniger flexibel im Einbau sind. Weil sich die dezentralen Servoregler von Kollmorgen mit jedem Servomotor sowie rotativen und linearen Direktantrieb verbinden lassen, sind die Designfreiheiten bei Performance und Leistung sehr gut.

Die Frage nach Integration als Antwort

Zur Verdeutlichung der Zusammenhänge abschließend noch ein Beispiel für den Einsatz von Servoantriebstechnik in der Lebensmittelverarbeitung. Lässt sich das Schneiden von Wurst und Käse als Hauptaufgabe eines so genannten Slicers bezeichnen, so dient das nachgeschaltete Abführband dem Materialfluss.

Weil es bei diesem Prozess nicht ausschließlich darum geht, einen Wurststapel von A nach B zu bringen, sondern diesen vielmehr beim Transportieren auch noch in Schindeln zu portionieren, wird die Bedeutung der Servotechnik als Positionierantrieb an dieser Stelle deutlich.

Klar wird auch, dass es sich bei diesem Bandantrieb um eine zwar hochdynamische, aber immer noch um eine Einzelachse handelt. Spätestens an dieser Stelle taucht die Frage auf, wie sich diese Antriebsachse mit ihrer ausgeklügelten Motion-Control-Funktionalität vernünftig in den Maschinenverbund mit nach wie vor notwendigen zentralen Lösungen integrieren lässt. Der Antrieb des Slicers stellt dafür ein gutes Beispiel dar, weil er eine Leistung braucht, die sich dezentral nicht realisieren lässt.

Dieser Aspekt macht deutlich, dass es nicht darum geht, die Antwort zu finden, welche Antriebe die Aufgabe von ihrer Performance her am besten bewältigen. Sie können es alle gut.

Eine vornehmliche Aufgabe auf Herstellerseite besteht deshalb darin, Produkte unterschiedlicher Welten zu harmonisieren.

Die Kollmorgen-Reihe AKD-N basiert zum Beispiel ganz bewusst auf der „zentralen“ AKD-Plattform. Es gilt Technik zum Einsatz zu bringen, die in puncto Performance perfekt zur Aufgabe passt, die aber auch übergreifend betrachtet sehr gut mit anderen Akteuren kombinierbar ist.

* Dr.-Ing. Arne Linder ist als Product Manager Drives EU verantwortlich für die Servoregler bei Kollmorgen, Ratingen.

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