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Industrie 4.0: Smarte Sensoren und Antriebe

ABB macht den Antriebsstrang smart: Neue Industrie-4.0-Sensoren für Lager

| Redakteur: Dominik Stephan

ABB präsentierte „smart sensing“-Lösungen erstmals zur Hannover Messe 2016- damals noch auf Motoren beschränkt.
ABB präsentierte „smart sensing“-Lösungen erstmals zur Hannover Messe 2016- damals noch auf Motoren beschränkt. (Bild: ABB)

Nach Motoren und Pumpen wollen die Automatisierer jetzt auch Lager ins Internet der Dinge holen. Längere Laufzeiten, vorausschauende Wartung und reduzierte Stillstandszeiten sind dabei nur einige der Versprechen, mit denen das Unternehmen für die Intelligenz im Antriebsstrang wirbt. Die Möglichmacher dabei: Smarte Sensoren und ABBs Mobility Plattform.

Die Produktion wird smart: Vernetzte Feldgeräte und intelligente Sensoren sollen die Anlage ins Industrie-4.0-Zeitalter katapultieren. Ganz vorne mit dabei sind naturgemäß die Automatisierungs- und MSR-Spezialisten. So hat alleine ABB nach eigenen Angaben über 70 Millionen vernetzte Feldgeräte und 70.000 Leitsysteme mit der firmeneigenen Ability-Plattform verbunden. Dabei macht die Vernetzung auch vor Antrieben und Motoren nicht halt: Hat es einen Stromanschluss, kann es auch vernetzt werden, scheint die Devise. Bisher nicht direkt als Intelligenzbolzen in der Anlage glänzen konnten allerdings Komponenten, die ohne Strom und Automatisierung einfach nur ihre Arbeit verrichten. Zum Beispiel Lager.

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Dabei kommen z.B. in Fördereinrichtungen, schnell hunderte dieser zuverlässigen Arbeitspferde zum Einsatz. Und auch klassische Antriebsstränge sind häufig ohne Roll- oder Kugellager nicht denkbar. „Alle Teile des Powertrain sind wichtig und werden gebraucht“, gibt auch Jonas Spoorendonk, Digital Portfolio Manager Motors & Generators bei ABB, zu bedenken. Und er muss es wissen – immerhin ist der schwedisch-schweizerische Automatisierungsriese mit der Traditionsmarke Dodge seit 2011 auch einer der führenden Anbieter von Stehlagern mit jahrzehntelanger Erfahrung. Tatsächlich sagt Spoorendonk selbstbewusst „Wir wissen über Lagerschäden genauso viel wie über Umrichter und Motoren.“ Damit die Anlagenbetreiber bald genauso viel über ihre Lager in der Anlage wissen, rollt ABB seine Smart-Sensoren nach Motoren und Pumpen nun auch auf Lager aus. Damit, so sieht es Spoorendonk, soll künftig eine Art Gesundheitscheck für Lager möglich werden.

Der Fitnesscheck 4.0 für die Anlage

Geht es nach ABB, soll der Sensor zum „Detektiv“ in der Anlage werden: Immerhin sind rund 80 % der Lagerausfälle durch die Schmierung bedingt. Heiß laufende Lager können dabei wertvolle Indizien für eine unzureichende Schmierung seien. Die Überwachung der Lagervibrationen wiederum kann auf mögliche Anlagenprobleme hinweisen. Smarte Sensoren können solchen Hinweisen mittels modernster Algorithmen nachgehen und durch Datenanalyse zum Asset-Management und zur Sicherstellung der Leistung der Komponenten beitragen, erklärt der Industrie-4.0-Experte.

Wie das aussehen könnte macht ABB schon seit einer Weile für Motoren und Antriebe vor: Die „Ability Smart“ Sensoren des Herstellers sollen wie ein Fitnessarmband eine unkomplizierte Zustandsanalyse der installierten Antriebe ermöglichen. Und das einfach und zu überschaubaren Preisen. Die Sensoren werden einfach auf dem Gerät aufgebracht, wo sie Messdaten sammeln, speichern und versenden. Ein Zugriff auf die Daten ist per Bluetooth über Tablet-PC oder Smartphone möglich, oder die Daten werden über ein Gateway in die ABB Ability Cloud übertragen, was eine detaillierte Auswertung möglich macht. 2018 folgte der nächste Streich: Zusammen mit dem Pumpenhersteller Egger wurde die Technologie für den Einsatz auf Pumpen angepasst: Ausgehend von der bewährten Hardwarebasis adaptierten Ingenieure und Wissenschaftler von ABB und Egger die Motor-Sensoren so, dass sie auch Werte wie Pumpendrehzahl, Gesamtvibration, Unwucht, Kavitation oder Verstopfung auslesen konnten. Dafür nutze ABB das Know-how von Mitarbeitern in Deutschland, Indien, USA und der Schweiz. Im Gegenzug ebnete Egger den Zugang zu deutschen und Schweizer Endkunden, mit deren Input eine neue, anforderungsgerechte Datenanalyse entwickelt werden konnte.

Smarte Sensoren für Pumpe, Antrieb und Lager

Pumpe und Motor 4.0: Damit war der Antriebsstrang zu 2/3 intelligent geworden. Was fehlte, war eine entsprechende Lösung für die verbauten Lager. Dabei sind die Bauteile hochbeansprucht: Standzeiten von lediglich einen Jahr sind in der Schwerindustrie nichts Ungewöhnliches, betont Spoorendonk: „Lager sind kritische Komponenten in Förderanlagen und sind häufig der erste Indikator für ein Anlagenproblem.“ Komme man Unregelmäßigkeiten im Lager auf die Schliche, könne man den Fehlerteufel in der Anlage eingrenzen. Denn „Überraschungen sind in der Industrie selten etwas Positives“, wie der ABB-Experte betont.

Doch dabei gab es naturgemäß besondere Herausforderungen, wie die Entwickler herausheben. Nicht nur, dass der Sensor besonders kompakt und robust ausgeführt werden musste, auch eine Zertifizierung zum Einsatz in explosionsgefährdeten Atmosphären ist für viele Förderanwendungen ein Muss. Außerdem gefragt: Eine einfache und unkomplizierte Montage. Dafür entschied man sich bei ABB für eine Gewindelösung. Während die neueste Generation der Dodge-Lager ein entsprechendes Gewinde mitbringt, kann bei Bestandslagern oder Fremdfabrikaten entweder eine Aufnahme gebohrt werden oder ein spezielles Adapterstück für den Schmiernippel zum Einsatz kommen. Auf diese Weise können auch Lager anderer Hersteller den Weg ins Industrie-4.0-Zeitalter finden – etwas, dass bei ABB auf etwas verhaltene Begeisterung treffen dürfte.

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Da der Sensor mit einer Batterie mit einer rechnerischen Lebensdauer von zwei Jahren ausgestattet ist und per Bluetooth kommuniziert, muss er auch nicht aufwändig angeschlossen oder verkabelt werden. Der interne Speicher kann Messwerte über einen Monat vorhalten, wobei jede Stunde neue Daten aufgenommen und gespeichert werden. Für Wartungsarbeiten ist ein Zugriff per App möglich – etwas, was im Industrie-4.0-Zeitalter mehr und mehr zum Standard wird. „Die Anzeige des Lagerzustandes ermöglicht dem Personal eine schnelle und sichere Identifikation eines potenziellen Problems, so dass die Wartung geplant und ein nicht vorhergesehener Stillstand vermieden werden kann“, erklärt Spoorendonk. Das ermögliche auch den Zugriff auf Daten der Lager an Orten, die nur schwer oder unter Gefahr zugänglich sind.

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Vernetzung vom Lager bis zur App: Damit soll im Jahr 2019 der ganze Antriebsstrang intelligent werden. Der Ganze? Nicht ganz: Denn zur vollständigen Erfassung der Powertrain-Betriebsdaten fehlt noch das Getriebe. Doch daran, Rädern, Rollen, Schrauben und Co. die nötige Intelligenz für das Industrie-4.0-Zeitalter beizubringen, arbeiten die umtriebigen Entwickler bereits.

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