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Industrie
3 min

Fitness für Motoren

Neue App zeigt, wie es Niederspannungsmotoren geht und wie viel Energie sie verbrauchen.

Komplex, aufwendig, zeitraubend – so erscheint vielen Unternehmen heute der Einstieg in die Digitalisierung. Gleichzeitig wissen die Verantwortlichen, dass sie handeln müssen, und nicht wenige sind bereits von den Vorteilen überzeugt. „Sie rechnen damit, dass sich die Produktivität mit Cloud-Plattformen und Apps verbessern und der Wartungsaufwand verringern lässt“, sagt Matthias Bruns von der Siemens-Geschäftseinheit Large Drives. Das Interesse der Kunden an den neuesten Niederspannungsmotoren der Baureihe Simotics SD ist deshalb groß: an den Motoren, die typischerweise für den Antrieb von Pumpen, Lüftern und Kompressoren eingesetzt werden, aber mindestens ebenso an der Simotics Connect, die die Motorenexperten gemeinsam mit Spezialisten von der Siemensforschung Corporate Technology (CT) und der Siemens-Division Digital Factory entwickelt haben. Das Paket besteht aus dem Motor, einer Box mit integrierten Sensoren und der Sidrive IQ App in der Cloud, die die gemessenen Daten zeigt.

Intelligentes Power-Management

Für die Entwicklung des Geräts und der Software zeichnet CT verantwortlich. „Wir haben zunächst Szenarien entwickelt, wie Motoren im mittleren Preissegment digital überwacht werden können“, erklärt Michael Villnow vom Technologiefeld Internet of Things bei CT in Erlangen. Schnell war klar, dass die beste Lösung für ein günstiges Monitorsystem eine Sensorbox mit einer Cloud-Anbindung und einer App ist. Um sie ganz einfach auf dem Motor montieren zu können, muss die Box ohne direkte Stromverbindung auskommen. „Geeignete Sensoren zu finden war schwierig“, berichtet Villnow. Diese sollen Temperatur, Beschleunigung und den magnetischen Fluss am Motor erfassen. Das Problem: Sensoren mit hoher Messgenauigkeit und Bandbreite verbrauchen meist viel Strom. Modelle, mit geringerer Stromaufnahme wiederum genügten den Anforderungen der CT-Forscher nicht. So entwickelten sie einen eigens für die Messaufgabe angepassten und energieoptimierten Sensor, der genau den Vorgaben entsprach. Zur einfachen Anbindung der Box an ein bestehendes Netzwerk in der Fabrik wurde ein WLAN-Modul integriert. Durch die komprimierten Übertragungszeiten wird auch dessen Energieverbrauch auf ein Minimum reduziert. „Dank eines intelligenten Power-Managements haben wir es geschafft, dass die Simotics Connect bis zu zwei Jahre lang mit ihrer Batterie auskommt. Dann kann die Batterie ganz einfach ausgetauscht werden“, erklärt Villnow.

Daten von Sensorik-Box

Das Gehirn der App – die Algorithmen – wurden von einem Team aus Sensorikern und Mathematikern der CT-Technologiefelder Internet of Things und Business Analytics and Monitoring sowie Experten aus der Motorenentwicklung von Process Industries and Drives (PD) entwickelt. Ihnen gelang das Kunststück, mithilfe spezieller Algorithmen und der gemessenen Sensordaten Drehmoment und Leistung des Motors zu berechnen – ohne Strom und Spannung zu messen. Während die einfacheren Rechenprogramme direkt auf dem Mikroprozessor der Box laufen, arbeiten die komplexen Algorithmen verteilt auf dem Mikroprozessor der Box und in der Cloud – auch, um das geistige Eigentum von Siemens zu schützen. Die Daten werden einmal am Tag über eine sichere WLAN-Verbindung an MindSphere geschickt, das Betriebssystem für das Internet der Dinge. Die App verwendet sowohl Rohdaten, die von den Sensoren stammen, als auch Daten, die schon von der Box analysiert wurden. Hintergrund ist auch hier eine Energiesparmaßnahme: Je weniger Daten in die Cloud gesendet werden, desto weniger Energie verbraucht die Box.

Die Box selbst hat in etwa die Größe eines modernen Smartphones und benötigt keine externe Verkabelung. „Wir montieren sie einfach auf einer dafür vorgesehenen Fläche des Motors“, erklärt Villnow. Die App läuft über den Browser auf PC, Tablet oder Smartphone. Die Daten zeigen dem Nutzer die Zustandsparameter des Motors. Das ist ein unschätzbarer Vorteil, denn viele Niederspannungsmotoren sind sehr leistungsstark und verbrauchen dementsprechend viel Strom. Mit der App werden nun Lastschwankungen ebenso erkennbar wie auffällige Vibrationen und zu hohe Temperaturen. Das sind auch für Motoren mit geringeren Leistungen wichtige Parameter. So können Motoren aller Leistungsklassen regelmäßig kontrolliert werden.

Das Digitalisierungspaket wird auf der Hannover Messe einen weiteren großen Auftritt haben. Simotics Connect wird automatisch mit den neuen Simotics-SD-next-generation-Motoren in Europa ausgeliefert. „Und unsere  Sidrive IQ App steht erst am Anfang“, erklärt Bruns, und er ist sich sicher: „In Zukunft wird sie noch stärker vorausschauende Wartung ermöglichen, indem die Interpretation der Messwerte kontinuierlich weiter verbessert und ausgebaut wird.“ Und die neue Fitness-App hat noch weitere positive Aspekte: Zukünftig können auch ältere Motoren mit Simotics Connect nachgerüstet werden.

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