Ventilstecker
Intelligenz für das Magnetventil
Magnetventile müssen dauerhaft einwandfrei funktionieren, um Stillstand und Ausfall zu vermeiden. Der neue Ventilstecker mit IO-Link von Pepperl+Fuchs befördert diese einfachen, aber entscheidenden Geräte auf eine neue Stufe der Zuverlässigkeit.
Seine schnelle Reaktion auf Steuersignale macht das Magnetventil in vielen pneumatischen und hydraulischen Anwendungen zu einer unverzichtbaren Komponente. In der Fördertechnik löst es zum Beispiel die Funktion von Pushern und Stoppern aus; in Bearbeitungszentren regelt es die Zufuhr der Kühlflüssigkeit sowie der Druckluft zum Entfernen von Spänen. Ein Ventilausfall führt in solchen Umgebungen zum Stillstand der ganzen Maschine oder des betroffenen Anlagenteils. So kann das Versagen einer kleinen Komponente einen Produktionsstopp und erheblichen Folgeaufwand mit entsprechenden Kosten verursachen.
Obwohl ihre Funktionsfähigkeit also häufig eine entscheidende Größe darstellt, sind diese Ventile bisher in der Regel nur mit einfachen Steckern angebunden. Diese erlauben lediglich eine simple Auf/Zu-Steuerung, bestenfalls wird sie durch eine Stromflussmessung ergänzt. Damit lässt sich das Gerät bedienen, solang es intakt ist und die unvermeidliche Verschmutzung sich in Grenzen hält. Weitere Funktionen oder das Liefern von differenzierten Zustandsinformationen sind jedoch weder möglich noch vorgesehen. Die Wartung wird herkömmlich in festen Intervallen – oder nach einem Ausfall bereits als Reparatur – durchgeführt.
Stecker mit Sensorik und Alarmfunktion
Der neue Ventilstecker mit IO-Link minimiert das Risiko des ungeplanten Stillstands wegen Ventilversagen. Er ist mit eigenen Sensoren und Überwachungsfunktionen ausgestattet, die aussagekräftige Daten ermitteln. Der Stecker erfasst unter anderem die Temperatur, die Versorgungsspannung, den Ausgangsstrom, die Ventilbewegung sowie die Leistungsaufnahme der Magnetspule. Aus diesen Werten lässt sich ein differenziertes Bild vom Zustand des Ventils ableiten. So ergibt sich etwa schon aus der Dauer der Ventilbewegung ein klarer Hinweis auf den Grad von Verschmutzung und Verschleiß, da das Ventil im Einsatz mit der Zeit schwergängiger wird. Auch Leitungsbrüche und Kurzschlüsse in der Magnetspule werden mithilfe des Ventilsteckers zuverlässig erkannt.
Eine konfigurierbare Alarmfunktion erlaubt es, für jeden der Parameter einen individuellen Grenzwert festzulegen. Außerdem sind zwei separate Schaltzyklenzähler integriert: Einer ist rücksetzbar und damit für die Überwachung bestimmter Intervalle im Produktlebenszyklus geeignet. Der andere nicht rücksetzbare Zähler behält die gesamte Lebensdauer des Ventils im Blick.
Mehr Daten bei einfachster Anbindung
Die standardisierte Kommunikation via IO-Link bietet weitere Vorteile für den laufenden Betrieb. Sämtliche Prozessdaten werden über einen IO-Link-Master an die Steuerung oder ein cloudbasiertes System weitergegeben – oder parallel an beide. So wird aus einem Standardventil ein smartes Gerät, das sich in jede Industrie-4.0-Umgebung einfügen lässt.
Pepperl+Fuchs bietet dazu passende IO-Link-Master wie zum Beispiel die Geräte der ICE*-Serie an. Im IO-Link-Master werden sämtliche Geräteeinstellungen gespeichert, sodass die aufwendige Parametrierung beim Gerätetausch entfällt. Da der Ventilstecker nach EN 175301-803 A/ISO 4400 in der Bauform A ausgeführt ist, passt er auf jedes Magnetventil und lässt sich auch für den Retrofit bestehender Anlagen verwenden. Der Ventilstecker wird mit einem vorkonfektionierten M12-Stecker am Kabelende geliefert. Damit lässt er sich direkt an den IO-Link-Master anschließen; eine Kabelkonfektionierung am Einsatzort ist nicht erforderlich.
Eindeutige Identifikation
Die einzelnen Ventilstecker können in der Software individuell benannt werden. Das erlaubt die ein-eindeutige Identifikation und die Zuordnung der Daten zum einzelnen Ventil. Eine programmierbare LED-Statusanzeige gibt den Servicetechnikern optisches Feedback und vereinfacht die Instandhaltung. Mit der Find-Me-Funktion können sie jedes Ventil schnell und zuverlässig identifizieren. Zudem ermöglicht eine ereigniskorrelierte Programmierung der LED weitere Zuordnungen auf den ersten Blick: Die Leuchten können farbig differenzierte Informationen über den aktuellen Zustand des Ventils direkt in der Anlage liefern.
Um die Lebensdauer der Magnetventile zu verlängern und gleichzeitig den Stromverbrauch in der Anlage zu minimieren, ist der Ventilstecker mit einer Energiespareinrichtung ausgestattet. Sie reguliert den Ausgangsstrom mittel Pulsweitenmodulation (PWM). Bei eingeschalteter Ruheposition genügt damit ein Bruchteil des Stroms zum Halten des Ventils. So wird die benötigte Energie um bis zu 70 % reduziert, was wiederum zu einer niedrigeren, materialschonenden Betriebstemperatur führt. Die verlängerte Standzeit der Magnetventile und die differenzierte Überwachung ihres Zustands schafft die Möglichkeit, die Anlagenverfügbarkeit deutlich zu steigern.
Autor: Roland Gubbels, Business Manager Connectivity bei der Pepperl+Fuchs SE in Mannheim
Bilder: Pepperl+Fuchs SE
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