Ohne Antrieb läuft nichts: Ob Pumpen oder Regelarmaturen, Anlagenkomponenten mit beweglichen Teilen sind auf zuverlässige und präzise Antriebstechnik angewiesen. Wir haben einige aktuelle Entwicklungen im Überblick zusammengestellt.

1: Hytork-Doppelkolben-Schwenkantriebe. (Bild: Bormann & Neupert by BS&B)

4: Membrandosierpumpe Evolution mikro mit Linear-Direktantrieb. (Bild: Prominent)

5: Ventile mit elektromotorischen Esy-Antrieben. (Bild: Gemü)

6: Diagnostische Linearmesskupplung LMK. (Bild: Wesa Control)

7: Motion-Control-Steuerung Simatic Drive Controller. (Bild: Siemens)

8: Automatisierungslösung für Multiport-Armaturen. (Bild: Auma)

Die pneumatischen Hytork-Doppelkolben-Schwenkantriebe von Bormann & Neupert by BS&B sind konzipiert für hohe Ansprüche in industriellen Einsätzen. Eine reibungsarme und zugleich widerstandsfähige Di-Aluminium-Trioxid–Beschichtung aller Oberflächen vermindert den Verschleiß durch häufige, schnelle Schaltvorgänge. Das ermöglicht hohe Standzeiten bei minimalem Wartungsaufwand.

Die Antriebe widerstehen auch schwierigen Umgebungsbedingungen mit hohen Temperaturen und Luftfeuchtigkeiten dauerhaft ohne Korrosion. Da ihre Aluminiumgehäuse im Gussverfahren hergestellt werden, lassen sie sich kompromisslos anforderungsgerecht auslegen. Anders als beim Strangguss – der zumeist bei herkömmlichen Antrieben eingesetzt wird – sind Materialstärken und etwa Anschlüsse oder Absätze frei wähl- und positionierbar. Neben vielen Standardvarianten setzt der Hersteller auch Sonderwünsche für pneumatische Ansteuerungen sowie Lösungen für kostensparende Partial Stroke Tests oder Blockiermöglichkeiten von einfachwirkenden Antrieben gemäß Kundenspezifikation um. Serienmäßige Anschlussflächen nach DIN EN ISO 5211/DIN 3337 und nach VDI/VDE 3845 für die Endschalter- und Stellungsregler- sowie nach Namur für die Magnetventil-Montage ermöglichen eine universelle Einbindung.

Leistung und Anpassungsfähigkeit zu einem besonderen Preis-Leistungsverhältins verspricht Auma für seinen neuen elektrischen Stellantrieb Profox. Der Hersteller vergleicht den Stellantrieb mit einem Fuchs: Dieser sei clever, anpassungsfähig und äußerst widerstandsfähig. Die smarten Stellantriebe eignen sich für Anwendungen in Prozessindustrie und Wasseraufbereitung, bei denen es auf schnelles und präzises Positionieren und Flexibilität ankommt. Der Antrieb kann sowohl für einfachen Steuerbetrieb als auch für anspruchsvolle Regelaufgaben eingesetzt werden und zeichnet sich durch kurze Stellzeiten und hohe Positioniergenauigkeit ohne Nachlauf aus. Der Motor ist regelbar, und ein Soft Start und Soft Stop erhöhen die Lebensdauer der Armatur. Zudem sorgen ein hoher Wirkungsgrad und niedriger Stand-by-Verbrauch für niedrige Betriebskosten. Die langfristige Verfügbarkeit wird durch neue Diagnosefunktionen sichergestellt, zudem ist das Gerät für IIoT-Anwendungen gerüstet.

Mit dem Stellantrieb lassen sich unterschiedliche Armaturen automatisieren, egal ob Schieber, Klappe, Hahn oder Ventil. Er ist als Drehantrieb für Drehmomente von 10 Nm bis 100 Nm, als Schwenkantrieb für Drehmomente von 32 Nm bis 600 Nm und demnächst auch als Linearantrieb erhältlich. Durch das modulare Plattformkonzept werden eine hohe Flexibilität, kurze Lieferzeiten und ein einheitliches Bedienkonzept über alle Gerätetypen hinweg erreicht. Der Stellantrieb unterstützt die gängigen Kommunikationsprotokolle und ist für zukünftige Entwicklungen gerüstet. Das Gerät kann via Taster oder App installiert und in Betrieb genommen werden. Eine „Fox-Eye“ genannte Meldeleuchte und Stellungsanzeige signalisiert den Gerätezustand von Weitem.

Der Stellantrieb AG03/1 von Siko ermöglicht eine schnelle Integration via Punkt-zu-Punkt-Verbindung mittels einfacher I/O-Anschlusstechnik. Über IO-Link-Masterbausteine lassen sich mehrere Geräte modular vernetzen. Die standardisierte Verdrahtung, kombiniert mit zusätzlichen Diagnosefunktionen, erhöht die Service-Freundlichkeit und senkt damit Stillstandzeiten im Fehlerfall. Durch den IO-Link Master können Parameterdaten aus einem Feldgerät ausgelesen, gespeichert und im Austauschfall in ein neues, baugleiches Gerät geladen werden, auch im laufenden Prozess. Das elektronische Typenschild ermöglicht eine eindeutige Identifikation des Gerätetyps sowie Seriennummer, Hard- und Softwarestand, um auch Wartungsintervalle planbar zu machen.

Der Stellantrieb bietet spezifische Daten via IO-Link-Schnittstelle an, sodass Aufgaben wie Condition Monitoring und Predictive Maintenance in zentralen übergeordneten Systemen bis hin zur Cloud genutzt werden können. Mit den offenen IO-Link-Standards steht eine Vielzahl von Netzwerkkomponenten verschiedener Hersteller bereit, um die durchgängige Kommunikation von der Feldebene bis in die Cloud sicher und einfach zu realisieren. Auch bei Achsabständen von nur 37 mm behindern sich zwei benachbarte AG03/1 Positionierantriebe nicht, sodass sie auch für sehr eng beieinanderliegende Achsen geeignet sind. Der Stellantrieb integriert in einem kompakten Gehäuse mit 80 mm Tiefe das Positionsmesssystem, die komplette Regelelektronik sowie die IO-Link Schnittstelle. Der bürstenlose 24-V-EC-Motor liefert 50 W, arbeitet verschleißfrei mit hoher Lebensdauer bei 3,2 Nm Drehmoment und einer maximalen Drehzahl bis 100 U/min. Das absolute magnetische Messsystem stellt dabei mit 1.600 Schritten pro Umdrehung Positionswerte mit hoher Auflösung zur Verfügung, über einen gesamten Verfahrweg von rund 6.250 Umdrehungen. Referenzfahrten beim Einschalten der Antriebe erübrigen sich. Das Messsystem ist außerdem unempfindlich gegen Verschmutzung, Feuchtigkeit, Schock und Vibrationen.

Für Dosierpumpen mit besonders hohen Anforderungen an die Präzision setzt Prominent Linearantriebe ein. Diese kombinieren einen langen Hubweg und hochdynamische Bewegungs- und Geschwindigkeitsabläufe mit relativ geringer Läuferkraft sowie einer Hydraulik-Membran-Dosiereinheit. Mit der hydraulischen Kolben-Kraftuntersetzung sind hohe Förderdrücke bis 400 bar möglich. Die große Hublänge ermöglicht trotz des geringen Kolbendurchmessers ein sinnvoll nutzbares Hubvolumen. Gleichzeitig lässt sich dadurch der Hubkolben sehr präzise positionieren. Das spiegelt sich in einer sehr hohen Genauigkeit des Dosierstroms wieder. Die so ausgestattete Hochdruck-Hydraulikmembranpumpe Orlita Evolution mikro ist speziell für den Klein- und Kleinstmengenbereich von 0,01 bis 20 l/h bei bis zu 400 bar geeignet. Ihr großer Volumenstrom-Regelbereich bis 1:200, ihre hohe Positioniergenauigkeit im µm-Bereich sowie ihre einfache Regelbarkeit und der hohe Gleichlauf erschließen der Pumpe typische Anwendungen wie die Additivdosierung in Chemie, Petrochemie und Nahrungsmittelbranche, Gasodorierung sowie allgemeine Abfüllprozesse.

Weil die Prozessindustrie verstärkt nach Alternativen zu pneumatischen Antrieben sucht, hat Gemü sein Produktportfolio im Bereich der elektromotorisch betätigten Membran-, Sitz- und Membransitzventile ausgebaut. Mit dem R629 Esylite steht ein preiswertes Membranventil aus Kunststoff für einfache und kostensensitive Anwendungen zur Verfügung. Es stellt eine wirtschaftliche Alternative zu Magnetventilen aus Kunststoff und zu elektromotorisch betätigten Kunststoff-Kugelhähnen dar. Die Esystep-Ventile sind für Standard-Auf-/Zu- und einfache Regelanwendungen konzipiert. Beim Ventilantrieb handelt es sich dabei um einen kompakten Spindelantrieb mit Schrittmotor. Über die Schnittstelle im Gehäusedeckel kann das Ventil mit zusätzlichem Zubehör wie beispielsweise diverse Stellungsrückmelder oder Weggeber um zusätzliche Funktionen erweitert werden. Die Ventile gibt es in Geradsitz-, Schrägsitz- und Membranventilausführung aus Metall und Kunststoff, aber auch die Adaption auf M-Block-Ventile ist möglich. Für variable und komplexe Auf-/Zu- und Regelanwendungen in Verbindung mit hohen Anforderungen an Leistung und Lebensdauer stehen die Esydrive-Ventile zur Verfügung. Der Ventilantrieb basiert auf dem Hohlwellenprinzip. Sowohl die auf Ethernet basierende Esyweb-Schnittstelle in Verbindung mit einem integrierten Webserver als auch die Kommunikationsschnittstelle Modbus-TCP ermöglichen den Datenaustausch von Parametrier- und Diagnosedaten sowie eine Vernetzung mehrerer Geräte. Hinzu kommen integrierte Funktionen wie Hubbegrenzungen und Geschwindigkeitseinstellungen.

In der Diagnostik von Auf-Zu-Armaturen kommen bisher Endlagenschalter oder Wegmessungen von 0 bis 90 ° zum Einsatz. Diese Verfahren geben allerdings keine ausreichende Aussage über den Qualitätszustand der Armatur ab. Eine frühe Erkennung von Fehlverhalten ist so nicht möglich, da auch keine Daten gesammelt oder Kurven aufgezeichnet werden. Die von Wesa-Control entwickelte Torsionsmesskupplung (TMK) und Linearmesskupplung (LMK) gleichen diese Nachteile aus: Damit lassen sich der Zustand und die Zuverlässigkeit bei eingebauten Armaturen bestimmen. Die Messkupplungen sind als Ergänzung zu den bisherigen Messverfahren zu sehen. Sie schließen somit eine Lücke in der Armaturendiagnostik und ermöglichen einen mitdenkenden Prozess in Industrie-4.0-Anwendungen. Die kraftabhängige Messung erfasst den Qualitätszustand der Armatur im Neuzustand und vergleicht diesen stetig mit dem Betriebszustand. Gemessen wird das statische und dynamische Drehmoment. Auch im Stillstand und bei jedem Drehwinkel oder Ventilhub liefern die beiden Messkupplungen ein verwertbares Messergebnis. Bei Drehantrieben wird die normale Kupplung durch eine TMK ersetzt. Die LMK ist in der Kraftrichtung des Antriebs eingebaut. Die Auswertung kann über das Leitsystem oder andere Auswertesysteme erfolgen. Anschließend lässt sich mit der direkten Messung der Qualitätszustand der Sitzgarnitur, der Stopfbuchse und der Ventilspindel prüfen.

Der Simatic Drive Controller von Siemens kombiniert eine Simatic S7-1500-Steuerung mit Motion-Control-, Technologie- und Safety-Funktionalität mit einer Sinamics S120-Antriebsregelung platzsparend in einem Gerät. Mit der Motion-Control-Steuerung lassen sich Anforderungen an leistungsfähige, kompakte und flexible Automatisierungslösungen einfach umsetzen. Das zahlt sich insbesondere bei Mehrachs-Antriebssystemen aus. Der Controller steht in den zwei Leistungsklassen CPU 1504D TF und CPU 1507D TF zur Verfügung. Dank integrierter Safety-Funktionalität für Steuerung und Antrieb lassen sich auch anspruchsvolle Anforderungen an die Personen- und Maschinensicherheit erfüllen. Zu den Schnittstellen gehören drei Profinet- und eine Profibus-Schnittstelle für die Kommunikation wie etwa mit HMI-, Peripherie- und weiteren Antriebssystemen sowie Technologie-I/Os onboard. Diese ermöglichen die effiziente Realisierung dynamischer Motion-Control-Anwendungen. Das Engineering der Antriebssteuerung erfolgt komfortabel und effizient im Engineering Framework TIA Portal.

Die hochpräzise Automatisierungslösung für Multiport-Armaturen von Auma dient vor allem für Probenahme-Anwendungen in der Ölindustrie. Kernkomponente sind die drehzahlvariablen Stellantriebe Saveex. Bis zu 16 verschiedene Ports können direkt angefahren werden. Durch die regelbare Motordrehzahl erreichen die Stellantriebe Positioniergenauigkeiten von 0,3 Grad und besser bei gleichzeitig kurzen Stellzeiten. Der Motor kann über den größten Teil des Stellwegs mit hoher Geschwindigkeit laufen, um so die Gesamtstellzeit niedrig zu halten. Kurz bevor der Armaturenstellkörper die gewünschte Position erreicht, wird dann die Geschwindigkeit stark reduziert. Dadurch wird ein Nachlauf praktisch vermieden und eine äußerst hohe Positioniergenauigkeit erreicht.

Bei hohen Drücken und hohen Temperaturen werden häufig Multiport-Armaturen mit integriertem Lift-Plug-Design eingesetzt. Dies stellt noch höhere Ansprüche an die Antriebslösung, da zwei verschiedene Bewegungen koordiniert werden müssen: Der Stellkörper muss zunächst aus seinem Sitz angehoben werden, bevor auf den gewünschten Port umgeschaltet werden kann. Hierfür wird ein zweiter Stellantrieb benötigt. Der Hersteller bietet hier eine einfache Lösung, bestehend aus zwei Stellantrieben in Master-Slave-Konfiguration. Gegenüber dem Leitsystem verhalten sie sich wie ein einziger Antrieb. Die beiden intelligenten Stellantriebs-Steuerungen übernehmen die Koordination des gesamten Bewegungsablaufs und der Verriegelungsfunktion. Der Anbieter hat zudem die Unterstützung für Multiport-Armaturen auf weitere Kommunikationsprotokolle ausgeweitet: Zusätzlich zu Profibus DP, Modbus RTU und Modbus TCP/IP ist jetzt auch die Ansteuerung über Foundation Fieldbus möglich.

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