Applikationsklassen

Angesichts seiner breiten Anwendungsmöglichkeiten sind für PROFIdrive sechs nach Funktionsinhalt abgestufte Applikationsklassen (AK) festgelegt. Ein Antriebsgerät kann dabei eine oder mehrere Klassen abdecken:

• AK 1 für Standardantriebe mit Drehzahlregelung für z. B. Frequenzumrichter bei Pumpen
• AK 2 wie AK 1, jedoch mit zusätzlicher Technologiefunktion für z. B. Druckregelung.
• AK 3 für Antriebs- und Lageregelung und zusätzlich eine Positionssteuerung
• AK 4/5 für Servoantriebe mit zentraler Bewegungsführung in mehreren Achsen für z. B. Werkzeugmaschinen oder Robotik
• AK 6 für Servoantriebe zur dezentralen Automatisierung, z. B. bei elektronischen Wellen oder getakteten Maschinen mit synchronisierten Master- und Slave-Antrieben

PROFIdrive mit der Feldbustechnik (PROFIBUS)

Unter Antriebstechnik wird traditionellerweise ein Frequenzumrichter oder Servoverstärker verstanden, der einen Motor nach einem Drehzahl-Sollwert steuert. Motor, Umrichter, Geber und Regler sind Teile des Antriebs selbst, während von der Steuerung über die Feldbuskommunikation nur Sollwertvorgaben und Istwertkontrolle abgewickelt werden. Mit Einführung von PROFIdrive als Antriebsschnittstelle konnten diese Signale der Antriebe als dezentrale Peripherie erstmals zyklisch in das Steuerungssystem eingelesen oder von dort ausgegeben werden.

Die Eigenschaften eines Frequenzumrichters können mit der Hilfe von Parametern eingestellt und beeinflusst werden. Folgerichtig ist somit das PROFIdrive Profil mit Vorgaben zum Zugriff zu diesen Parametern über den Feldbus mit der Hilfe der azyklischen Kommunikation ergänzt worden.

Immer mehr werden mechanische Wellen und Kurvenscheiben durch elektrische Antriebsfunktionen ersetzt. Um die Anforderungen dieser mehrachsigen Antriebssysteme mit PROFIBUS erfüllen zu können wurde die Datenübertragungsrate auf 12 MBit/s erhöht und die Taktsynchronisation und der Querverkehr zwischen den Antrieben eingeführt. Damit kann PROFIdrive an PROFIBUS alle Anwendungen von Standardantrieben bis zur Werkzeugmaschine mit einem einzigen System realisieren.

Zusätzliche Funktionen wie Sicherheitstechnik werden traditionell über separate Steuerungssysteme ausgeführt. Mit der Integration der Sicherheitstechnik PROFIsafe in das Profil PROFIdrive für die Antriebstechnik werden neue Anwendungsfelder im Maschinenbau erschlossen.

PROFIdrive und Industrial Ethernet (PROFINET)

Ethernet ist in seiner Ausprägung Industrial Ethernet wie z. B. Profinet in der Industrie ein allseits akzeptierter Standard zur Vernetzung von Steuerungen und zur Einbindung der Leittechnik in höhere Unternehmensebenen geworden. Im Zusammenwirken mit Profinet wurde PROFIdrive zu einer ethernet-basierten Technologie für umfassende Antriebslösungen:

• Skalierbare, bis unter 100 µs reichenden Zykluszeiten bei einem Jitter <1 µs für anspruchsvollste Applikationen bei voller Offenheit der TCP/IP-Kommunikation.
• Flexible Anlagentopologie mit Linien-, Ring- und Sternstrukturen mit faktisch unbegrenzter Teilnehmerzahl
• Leistungsfähige Geräte- und Netzwerkdiagnose für hohe Maschinenverfügbarkeit
• Durchgängiges und einheitliches Automatisierungsnetz in Maschinen und Anlagen
• Unterstützung von TCP/IP und damit ungehinderte Nutzung von Webtechnologien.

Ab etwa 2012 muss die Antriebstechnik auf Anforderung des Marktes hin ihre klassischen Antriebsfunktionen mit neuen Applikationen wie Sicherheitstechnik und Energie-Management (z. B. Profil PROFIenergy) ergänzen. Antriebe werden damit zu einer Plattform für antriebsbezogene Automatisierungsfunktionen. Damit hat sich PROFIdrive von einer ehemals einfachen Feldbusschnittstelle am Antrieb zu einem multifunktionalen Kommunikationsknotenpunkt zwischen den auf Antrieb und Steuerung verteilten Automatisierungsfunktionen gewandelt.

Realisierung der PROFIdrive-Schnittstelle

Die Methodik der Schnittstellenrealisierung für PROFIdrive ist u. a. abhängig von der Bauform und dem Leistungsumfang des Gerätes und den erwarteten Stückzahlen. Die Alternativen sind

• Entwicklung im eigenen Hause oder bei einem Dienstleister
• Verwendung fertiger Bausteine oder individuelles Design
• Ausführung in fixem Design ASIC (ERTEC 200, ERTEC 400, TPS-1) oder rekonfigurierbar in FPGA-Technologie

Für Gerätehersteller bietet das Community-Projekt Referenzimplementierung PROFIdrive Profile eine effiziente Lösung zur Implementierung des PROFIdrive-Profils. Die Community unterstützt Hersteller von Antriebsgeräten durch kostenlose Bereitstellung des Quellcodes einer Standardimplementierung und durch die Möglichkeit einer gemeinsamen Weiterentwicklung zu einer Quasi-Standardimplementierung. Weiterhin bietet die Community den Herstellern Unterstützung bei der Integration des Quellcodes bis hin zur Zertifizierung an.