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Steuerungstechnik senkt Energieverbrauch von Maschinen

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Zustandsbasiertes Energieverbrauchsmodell geschaffen

Am ISW [1] wurde durch die Entwicklung von zustandsbasierten Energieverbrauchsmodellen die Basis für Ecomation geschaffen. Das grundlegendste Energieverbrauchsmodell umfasst zum einen die möglichen Betriebszustände sowie ihre Übergänge und zum anderen den Zuständen zugeordnete Maschinenkomponenten sowie ihren jeweiligen Energieverbrauch.

Mit einem einfachen Zustandsmodell kann die elektrische Leistungsaufnahme und damit der kumulierte Energieverbrauch bereits gut vorhergesagt werden. Durch eine kontinuierliche Veränderung und Anpassung der Zustandsfolge ist es möglich, modellbasiert die optimale Zustandsfolge für den geplanten Fertigungsprozess zu ermitteln. Dieser kann wiederum durch die Maschinensteuerung umgesetzt und somit eine erste Optimierung des Energieverbrauchs vorgenommen werden.

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Energieverbrauchsmonitor kommt auf Steuerungen zum Einsatz

Im Rahmen von Ecomation wird ein Energieverbrauchsmonitor (Bild 4) entwickelt, der auf Steuerungen von Werkzeugmaschinen zum Einsatz kommen soll. Dieser erfasst energieverbrauchsrelevante Signale und nutzt diese in Verbindung mit auf der Maschinensteuerung lauffähigen Modellen, um dem Nutzer den aktuellen Energieverbrauch der Maschine kontinuierlich darstellen zu können.

Auf Basis der verfügbaren Maschinensignale wird der aktuelle Betriebszustand ermittelt. Durch Einsatz von Optimierungsmethoden wird mithilfe der entwickelten Energieverbrauchsmodelle der energieoptimale Parametersatz für den aktuellen Betriebszustand ermittelt. In einem nächsten Schritt soll dieser Betriebszustand durch eine energieoptimale Ansteuerung der Maschine über die Ecomation-Steuerung eingenommen werden.

Die Modelle können auch in der Produktionsplanung und -steuerung verwendet werden. Man kann sie dort auch zum Vergleich verschiedener Produktionsvarianten verwenden (serielle, parallele Produktion, Scheduling-Varianten, Energieeinsparmodi). Eine nächste Erweiterung bietet der Einsatz von Energieverbrauchsmodellen zur Analyse des Energieverbrauchs ganzer Fabrikhallen. Dazu müssen sämtliche periphere Systeme mit berücksichtigt werden.

Literatur

  • [1] Dietmair, A., A. Verl, und M. Wosnik (2008): „Zustandsbasierte Energieverbrauchsprofile“. In: WT Werkstatttechnik online (2008), Bd. 89, Nr. 7/8, S. 640 - 645.

* Prof. Dr. Alexander Verl ist Leiter des Instituts für Steuerungstechnik der Werkzeugmaschinen und Fertigungseinrichtungen (ISW) der Universität Stuttgart; Dipl.-Ing. Philipp Eberspächer und Dipl.-Ing. Jan Schlechtendahl sind dort Mitarbeiter

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