Neigungssensoren sind in der Lage, äußerst präzise Werte im stationären Zustand zu liefern, jedoch können ihre Messungen durch Beschleunigungseffekte verfälscht werden. In Anwendungen wie Baggern, Radladerschaufeln oder den Auslegern von Landmaschinen werden die Neigungswerte jedoch oft während der Bewegung benötigt. Herkömmliche statische Neigungssensoren basieren auf der Messung der Erdanziehungskraft. Sie reagieren aber auch auf jede weitere Krafteinwirkung. Je zusätzliche Beschleunigung verändert ebenfalls den Neigungswert. In Fahrzeugen und mobilen Geräten bedeutet dies, dass Gasgeben, Bremsen, die Fliehkraft in der Kurve und alle Erschütterungen während der Fahrt den Messwert verfälschen können. Für eine dynamische Neigungsmessung müssen diese Einwirkungen kompensiert werden. Aus diesem Grund hat Pepperl+Fuchs die innovative Geräteserie IMU F99 für mobile Neigungsmessungen entwickelt. Dem Sensor gelingt das durch die Ergänzung von einem Drehratensensor (Gyroskop). So lassen sich auch in der Bewegung präzise Neigungswerte erfassen.

Der IMU F99 Sensor ermöglichst damit Einsatz auf allen mobilen Maschinen zur Lageerkennung, Regelung bzw. Positionierung von Auslegern, Anti-Fall-Over-Systemen, Lenkwinkelbeschränkung und Waage- Systemen.

Das robuste Weg-Codier-Systems WCS für Absolutpositionierung im Außenbereich nutzt eine Edelstahl-Codeschiene mit Aussparungen. In der sicheren Version umfassen zwei U-förmige Leseköpfe diese Schiene und gewährleisten so auch bei widrigen Bedingungen eine zuverlässige Detektion bis zu einer Streckenlänge von 314,5 Metern, zum Beispiel beim Betrieb von Hafenkränen.

Die redundanten Signale der Sensoren werden von der sicheren Auswerteeinheit PUS-F161-B zweikanalig verarbeitet und bewertet. Das Gerät fungiert als Gateway zum Feldbus. Es bildet einen sicheren Positionswert (SF SafePos) und kann daraus auch eine sicher überwachte Geschwindigkeit (SF SafeSpeed) ableiten. Die aus den Sensoren und der Auswerteeinheit kombinierten Applikationen sind nach EC 61508 für SIL 3 und nach EN 13849 für PL e zertifiziert. Sie ermöglichen dank Vorzertifizierung und Vorkonfiguration eine schnelle und einfache Inbetriebnahme.
 

Die Geräte verfügen über eine innerhalb dieser Klasse am Markt einzigartigen Reichweite von von bis zu 30 cm (einstellbar) sowie der Fähigkeit, bis zu 20 RFID-Transponder mit einem einzigen Lesevorgang zu erfassen. Diese Kombination gibt Anwendern die größtmögliche Flexibilität und Freiheit bei der Anpassung der RFID-Schreib-/Lesegeräte an die zu lösende Applikation.

Neben der hohen Applikationsflexibilität zeichnen sich die neuen RFID-Schreib-/Lesegeräte ebenfalls in puncto Prozesssicherheit aus. Durch die Prüfung der eigenen Resonanzfrequenz sind die Geräte in der Lage, sich automatisch auf Störeinflüsse – bedingt durch die Einbausituation, umgebende Materialien oder interferierende Strahlungen – anzupassen, um die volle Erfassungsleistung aufrecht zu halten.

Für eine nahtlose Integration in die Systemumgebung stehen die RFID-Schreib-/Lesegeräte in zwei Varianten zur Verfügung. Der IQT3-FP-IO-V1 verfügt über eine integrierte IO-Link Schnittstelle während sich der IQH3-FP-V1 über die IDENTControl Auswerteeinheiten von Pepperl+Fuchs einbinden lässt.

Als Unternehmen, das bereits mit seinem Beitrag zum Referenzarchitekturmodell Industrie 4.0 (RAMI) das Verständnis von Industrie 4.0 mitgeprägt hat, präsentiert Pepperl+Fuchs gemeinsam mit seinem Tochterunternehmen Neoception vom 17. – 21. April 2023 auf der HANNOVER MESSE, wie nun im Rahmen von Manufacturing-X der nächste Evolutionsschritt aussehen kann: Mehrere inhaltlich miteinander verzahnte Exponate demonstrieren in Halle 9 an Stand D76 den intelligenten Einsatz verschiedener Technologien und Standards für eine durchgängig digitale Zusammenarbeit innerhalb eines Datenökosystems.

Im Zentrum des anwendungsgetriebenen Konzepts steht die Implementierung und Nutzbarmachung der sogenannten Verwaltungsschale (engl. „Asset Administration Shell“ – AAS) als Schlüsselkomponente für die Einbindung von Gegenständen bzw. Assets in digitale Wertschöpfungsnetzwerke. Die Betrachtung reicht dabei von diskreten mittelständischen Fertigungsumgebungen bis hin zu Konzernstrukturen in der Prozessindustrie. Interessenten sind herzlich eingeladen, sich am Messestand von Pepperl+Fuchs näher mit verschiedenen Aspekten des digitalen Informationszugangs und der dafür benötigten digitalen Infrastruktur vertraut zu machen.

Der IUT-F191-IO-V1 schließt die Lücke zwischen HF – RFID und den bereits bei Pepperl+Fuchs vorhandenen UHF-Systemen. Dort, wo die Reichweite von HF-Systemen nicht mehr ausreichend ist oder der Kunden aus anderen Gründen eine UHF-Lösung bevorzugt, zum Beispiel weil bereits eine UHF-Lösung im Einsatz ist und durchgängig genutzt werden soll, findet der IUT-F191-IO-V1 sein Einsatzgebiet. In einer Vielzahl von Anwendungen sind Schreib-/Leseabstände von etwa 1m völlig ausreichend. Weiterhin ermöglicht die IO-Link Schnittstelle eine einfache und kostengünstige Integration in ggf. bereits existierende IO-Link Netze sowie eine schnelle Inbetriebnahme und Austauschbarkeit. Auch der bereits aus den bekannten HF RFID Schreib-/Lesegeräten mit IO-Link bekannte Easy-Mode reduziert den Programmieraufwand für den Anwender und ermöglicht einen leichten Zugang zu UHF RFID-Anwendungen. Im Expert-Mode stehen weiterhin erweiterte Einstellmöglichkeiten zur Verfügung. Anwendungen finden sich beispielsweise in der Intralogistik, wo bereitgestellte Materialien an Maschinen vor ihrer weiteren Verarbeitung identifiziert werden sollen, um Fehler und somit Störungen des Produktionsablaufs zu vermeiden und eine durchgängige Rückverfolgbarkeit über den gesamten Herstellungsprozess eines Produktes zu gewährleisten.

Auch an Förderstrecken oder automatisierten Lagersystemen, wo häufig IO-Link bereits zum Anschluss weiterer Sensorik und Komponenten eingesetzt werden, ergeben sich Anwendungsmöglichkeiten.

Die Vorteile zweier Technologien vereint
Die 3-D-Messung basiert auf der Pulse Ranging Technology (PRT), einem von Pepperl+Fuchs entwickelten Verfahren zur Entfernungsmessung, das für die unterschiedlichsten Anforderungen skalierbar ist. Basierend auf über 250.000 ausgesendeten Laserpulsen pro Sekunde lassen sich damit Entfernungen von wenigen Zentimetern bis hin zu mehreren Hundert Metern auf den Millimeter genau messen. Fremdlicht und andere Umgebungseinflüsse werden dabei wirkungsvoll ausgeblendet. So liefert die PRT schnelle, präzise und zuverlässige Messergebnisse.

Um die dritte Dimension zu erreichen, kombiniert Pepperl+Fuchs die PRT im Rahmen der Produktstudie zum R3000 erstmals mit einem Micro-Electro-Mechanical System des Fraunhofer ISIT: In dem Sensor ist ein kleiner, kostengünstiger und mechanisch robuster MEMS-Spiegel integriert. Mit der Bewegung des piezoelektrisch angetriebenen Elements wird der ausgesendete Laserstrahl in zwei Achsen um 40° x 30° abgelenkt. Anders als bei herkömmlichen 3-D-Sensoren entsteht bei der Erfassung des Messfelds kein Pixelraster. Stattdessen erzeugt der R3000 mit einem besonders kleinen Lichtfleck und einer lückenlosen Abtastung ultra-hochauflösende 3-D-Punktewolken mit außerordentlicher Detailgenauigkeit.

Intuitive Bedienung dank intelligenter Benutzerführung
Um die Kommunikation zwischen Mensch und Maschine so einfach wie möglich zu gestalten, ist der R3000 mit zusätzlichen Funktionen ausgestattet. Neben der 3-D-Punktewolke wird ein überlagertes Intensitätsbild erzeugt, das die Szene visualisieren und somit die Programmierung und Bedienung erleichtern kann. Zusätzlich lässt sich jeder Messpunkt auch mit einem sichtbaren Laserstrahl anzeigen. Durch den synchronen Laserprojektor kann der R3000 ohne weitere Hilfsmittel exakt ausgerichtet und angepasst werden, sodass eine einfache Inbetriebnahme sichergestellt ist. Darüber hinaus ermöglicht diese Funktion auch die Interaktion beispielsweise zwischen Nutzer und Serviceroboter.

Leistungsstarke 3-D-Messung für die Automatisierung der Zukunft
Mit seiner innovativen Technologie wird der LiDAR/MEMS-Sensor R3000 eine Revolution für die Lösung komplexer Automatisierungsaufgaben einläuten. Präzise 3-D-Bilder von unbekannten Umgebungen sind unabdingbar für die nächste Generation des autonomen Fahrens – von fahrerlosen Transportsystemen in der Industrie bis hin zur automatisierten Beförderung von Patienten in der Alten- und Krankenpflege.

Solche komplexen, dynamischen Szenen lassen sich mit der Kombination von PRT und MEMS detailliert in Echtzeit erfassen. Damit entsteht eine umfangreiche Datengrundlage für völlig neue Auswertungen mit den Mitteln der künstlichen Intelligenz (KI). Gleichzeitig wird der R3000 als kompakter und kostengünstiger Sensor hochpräzise 3-D-Messungen zum ersten Mal für Anwendungen in der Breite verfügbar machen. In Kombination mit den neuesten Algorithmen wird der Sensor die Entwicklungen im Bereich autonomer Fahrzeuge und Servicerobotik maßgeblich vorantreiben – nicht nur in Fertigungsanlagen, Krankenhäusern oder Pflegeheimen, sondern in sämtlichen Lebensbereichen.

Die HMI Gerätefamilien VisuNet GXP und VisuNet FLX ermöglichen maximale Flexibilität für den Einsatz in der Prozessindustrie. Der modulare Aufbau erlaubt eine passgenaue Konfiguration der HMI Systeme und denkbar schnelle, einfache Servicemöglichkeiten im Feld. Damit steht dem Kunden eine umfassende Auswahl an Technologien, Montageoptionen und Peripheriegeräten zur Verfügung. Jedes HMI System besteht dabei mindestens aus einer Computer- und einer Display-Unit, die jeweils individuell konfigurierbar sind. Die Bedienstationen von Pepperl+Fuchs sind für den Einsatz in ATEX/IECEx Zone 1/21, Zone 2/22 sowie Div 1 Applikationen konzipiert und zertifiziert. Daneben können alle Produkte im Non-Ex-Bereich genutzt werden.

Die von Pepperl+Fuchs entwickelte Firmware VisuNet RM Shell 5 für VisuNet Thin Clients basiert auf Windows 10 IOT 2019 LTSC und bietet eine einfache Möglichkeit, individuelle Anpassungen vorzunehmen. Höchste Sicherheitsstandards und die flexible Konfigurierbarkeit erlauben die Anbindung an zahlreiche virtualisierte und konventionelle Prozessleitsysteme.

Abgerundet wird die Produktpalette durch robuste Box Thin Clients für den Einsatz in Leitwarten und Schaltschränken. Daneben sorgen mobile Tablet Thin Clients von Pepperl+Fuchs für ein lückenloses Portfolio für virtualisierte und konventionelle Prozessleitsysteme. Mit der Software VisuNet Control Center lassen sich die Thin Clients nahtlos und zentral verwalten – von der Zone 1 bis in die Leitwarte.

Statische Neigungssensoren kommen schnell an ihre Grenzen, wenn sich Maschinen dynamisch bewegen wie z. B. bei Bau-, Landwirtschafts-, Forstwirtschafts-Maschinen, Windkraftanlagen oder FTS. Dies liegt daran, dass Statische Neigungssensoren eine Winkeländerung anhand der immer gleichgerichteten Erdbeschleunigung ermitteln.

Zusätzlich ausgelöste Beschleunigungen, z. B. durch Bremsen oder einem Schlagloch, sind erhebliche Störgrößen, die eine zuverlässige Winkelmessung unmöglich machen.

Der Dynamische Neigungssensor IMU F99 wurde speziell für diesen Einsatz entwickelt. Im Kern werden dabei in allen drei Raumrichtungen sowohl Drehraten als auch Beschleunigungen gemessen und anschließend im intelligenten Algorithmus zu einem Winkelwert fusioniert. Auf diese Weise wird eine stabile Winkelausgabe möglich. Trotzdem zeigt es sich, dass die unterschiedlichen Bewegungsarten von Maschinen eine individuell angepasste Fusionierung der Drehrate und Beschleunigung erfordern. Dazu bietet Pepperl+Fuchs eine einzigarte und User-freundliche Einstellbarkeit, sodass mit einem Gerät Lagemessungen sowohl von einem Radlader, einer Planierraupe, einem Kran usw. möglich werden.

Zusätzlich stellt die IMU F99 parallel zur Winkelausgabe auch die Dreh- und Beschleunigungsraten in jeweils 3 Achsen zur Verfügung. Dadurch ergibt sich eine mannigfaltige Einsetzbarkeit. Zum Beispiel kann mit einem Gerät die Drehgeschwindigkeit von Windkraftanlagen ermittelt werden. Gleichzeitig können auch die Beschleunigungsraten der Rotorblätter überwacht werden, die wiederum Schwankungen unterliegen, sobald eine ungewollte Vereisung sich an den Rotorblättern ablagert. Auf diese Weise wird sowohl die Regelung der Drehgeschwindigkeit, aber auch eine vorausschauende Wartung der Windkraftanlage möglich.

Ob Dokumentation, digitale Arbeitsaufträge, Betrachtung von Konstruktionszeichnungen, Smart Operations oder Echtzeit-Kommunikation mit dem Remote-Support nach dem „See what I see“-Prinzip: Für diese aktuellen und kommenden Anwendungsszenarien bietet ECOM Instruments schon heute ein umfassendes Portfolio bestehend aus eigensicheren Smart Devices, notwendigen Peripheriegeräten, Beratung und Support durch eigene Application Engineers sowie digitalen Services, welches eine hohe Performance, zuverlässige Kommunikation sowie Bedienkomfort zu einem ganzheitlichen Konzept vereint. Die Lösungen von ECOM Instruments eröffnen eine neue Dimension der digitalen Kollaboration im Ex-Bereich – ortsunabhängig, schnell und sicher. Intelligente, eigensichere Devices, State-of-the-Art-Software sowie digitale Services befähigen Mobile Worker, Know-how digital in Echtzeit zu teilen oder einen Experten virtuell live an den Ort des Geschehens zu bringen. Das Ergebnis sind besser planbare, steuerbare, schlanke Prozesse, Kosteneinsparungen durch weniger Ausfälle sowie eine höhere Produktivität und ein nachhaltiges Wissensmanagement. Auf der SPS ‒ Smart Production Solutions vom 8. bis 10. November 2022 in Nürnberg können sich Interessenten in Halle 7A am Stand 411 über das umfassende Leistungsspektrum von ECOM Instruments für den Ex-Bereich informieren.

Digitaler Support auch hands-free: Visor-Ex® 01

Ein Highlight des Messeauftritts von ECOM Instruments ist Visor-Ex® 01, mit 180 Gramm die derzeit leichtesten eigensicheren Smart Glasses auf dem Markt. Als erstes Gerät seiner Art ist Visor-Ex® 01 nach ATEX und IECEx zertifiziert. Einzigartig ist das neue Konzept, verschiedene Funktionen der Smart Glasses zur Gewichtsminimierung auf einzelne Komponenten zu verteilen. Das modulare System aus Smart Glasses mit integrierter Kamera und Mikrofon, dem Smartphone Smart-Ex® 02 und einer externen Akku-Einheit eröffnet Mobile Workern größtmögliche Flexibilität sowie neue Remote-Arbeitsweisen auf ihren Einsätzen – nicht zuletzt, da ihre Hände für verschiedene Tätigkeiten frei bleiben. Das OLED-Display des Visor-Ex® 01 blendet die für den Einsatz nötigen Informationen ein. Die ungeteilte Aufmerksamkeit des Mobile Workers auf die aktuelle Aufgabe senkt das Risiko von Fehlern oder Unterbrechungen im Arbeitsablauf.

Jetzt auch für den Einsatz in Zone 1/21 erhältlich: Tab-Ex® 03

Für anspruchsvolle digitale Workflows, beispielsweise die Arbeit mit detaillierten Plänen oder umfangreicheren Checklisten, erweist sich das eigensichere Tablet Tab-Ex® 03 mit großzügigem 8-Zoll-Display als komfortables Hilfsmittel. Seit Ende Oktober 2022 ist das Tab-Ex® 03 neben der DZ2-Version (Zone 2/22) auch in der Variante DZ1 für den Einsatz in Zone 1/21 erhältlich. Es bringt damit die Leistungsfähigkeit und den Bedienkomfort eines Samsung Galaxy Tab Active3 in Anlagenbereiche, in denen ein explosionsfähiges Gemisch aus Luft mit brennbaren Stoffen entstehen kann. Für Mobile Worker bedeutet dies eine gesteigerte Produktivität in ihrer täglichen Arbeit. Dank einer 13-Megapixel-Kamera auf der Rückseite sowie einer Frontkamera mit 5 Megapixeln können sie beispielsweise ihre Echtzeit-Dokumentation mit hochauflösenden Fotos und Videos anreichern. Für kompromisslose Daten- und Gerätesicherheit sorgt die neue Enterprise Edition von Samsung Knox.

Smarte Kommunikation to go: Smart-Ex® 02

Das eigensichere Smartphone Smart-Ex® 02 schließt, wie auch das Tab-Ex® und Visor-Ex®, die Digitalisierungslücke im Ex-Bereich: Hier dürfen nur mobile Geräte eingesetzt werden, die für entsprechende Ex-Zone zertifiziert sind. Als Informationsquelle und Dokumentationstool erleichtert das Smart-Ex® 02 Mitarbeitern Routine-Aufgaben rund um die Diagnose, Wartung und Instandhaltung von Geräten und Maschinen im Ex-Bereich. Die digitale Dokumentation via Smartphone statt auf Papier sorgt für ein lückenloses Wissensmanagement in Echtzeit. Das ergonomische Smartphone lässt sich auch mit Handschuhen intuitiv bedienen und sorgt mit Push-to-Talk- und Alarm-Tasten nicht nur für maximalen Bedienkomfort, sondern auch für die Sicherheit des Alleinarbeiters. Durch einen erweiterten Temperaturbereich von -20 bis +60 °C, ein robustes Display aus Gorilla-Glas sowie einen Akku mit 24 Stunden Laufzeit ist das Smart-Ex® 02 für den Einsatz in rauer Industrieumgebung optimiert.
Digitale Produkte und Services wie die automatisierte Vorkonfiguration sowie das umfassende Mobile Device Management und Device Analytics von ECOM Instruments sorgen dafür, dass sich die intelligenten Geräte im Handumdrehen an neue Herausforderungen anpassen – etwa durch Over-the-Air-Updates.