Neuer Ladungsverstärker von Kistler mit Ethernet-Schnittstelle für industrielle Anwendungen

Hallo Maryam! Was sind die Hauptanwendungsbereiche des neuen ICAM-B?

Maryam Bahrami: Der Ladungsverstärker ICAM-B ist so vielseitig, dass er für nahezu jede industrielle Anwendung, in der piezoelektrische Sensoren eingesetzt werden können, Vorteile bietet. Mit einem erweiterten Messbereich ab 20 pC eignet er sich auch für Anwendungen mit geringen Kräften – etwa in der Mikromechanik, der Medizintechnik oder der Halbleiterfertigung, um nur einige zu nennen. Die Ethernet-Schnittstelle des ICAM-B ist ein weiteres Merkmal, das den Anwendern viele Vorteile bietet, darunter die intuitive Web-Benutzeroberfläche: Sie kann zur Konfiguration des Geräts, für Firmware-Updates, Werksresets und zur Aktivierung der Lizenz verwendet werden. Aber das ist noch nicht alles: Das gemessene Signal kann in dieser Weboberfläche als Funktion der Zeit visualisiert werden, und die Ethernet-Schnittstelle bietet zwei IIoT-Protokolle – OPC UA und MQTT – die für die Fernparametrierung und das Datenstreaming verwendet werden können. Und nicht zuletzt ermöglicht die REST API die einfache Integration des ICAM-B in Automatisierungssysteme.

Welche Verbesserungen würden Sie beim ICAM-B im Vergleich zu seinem Vorgänger hervorheben?

Der neue Ladungsverstärker bringt nicht nur Verbesserungen, sondern auch eine ganze Reihe neuer Funktionen. So kann zum Beispiel jeder der bis zu vier Kanäle individuell konfiguriert und gesteuert werden. Außerdem kann der Anwender die Art des Ausgangssignals aus verschiedenen Optionen (RMS, Min, Max, Peak-to-Peak, Integral usw.) nach seinen individuellen Vorlieben auswählen. Jedes Eingangssignal kann flexibel auf einen der sechs verfügbaren Analogausgänge geroutet werden.

Darüber hinaus bietet der ICAM-B eine breite Palette von Signalkonditionierungsoptionen wie Filter, Offset-Definition und Signal-Skalierung. Auf Konnektivitätsseite haben wir, wie ich bereits erwähnt habe, eine Ethernet-Schnittstelle, die zwei IIoT-Protokolle – MQTT und OPC UA – sowie eine REST API für die direkte Maschinenintegration bietet. Der ICAM-B zeigt seinen Netzwerk- und Kanalstatus über LEDs am Gerät an. Im Gegensatz zur alten Version ist das neue Gerät galvanisch isoliert – dadurch sind die Geräuschpegel geringer und die Gerätefunktionalität für industrielle Anwendungen in rauen Umgebungen besser.

Ich möchte noch eine letzte Verbesserung erwähnen: Benutzer können das Gerät so konfigurieren, dass es digitale Ausgangssignale an Steuersysteme sendet. Wenn das gemessene Signal im Prozess unter oder über dem benutzerdefinierten Schwellenwert liegt, sendet der Verstärker ein digitales Ausgangssignal. Dies ist eine sehr hilfreiche Funktion für die Prozessüberwachung.

Warum ist es wichtig, analoge und digitale Signalübertragung in einem Gerät zu haben?

Diese Kombination macht die Vorteile piezoelektrischer Sensoren für moderne industrielle Fertigungsumgebungen und Industrie 4.0 voll nutzbar. Einerseits ermöglicht die bewährte analoge Signalführung Filterung, variable Ausgänge und Echtzeitberechnungen. Andererseits bietet die digitale Übertragung eine hohe Störsicherheit, eine kontinuierliche Kommunikation und ein Datenstreaming von der Feldgeräte- (Sensor-) Ebene zu höheren Ebenen in der Automatisierungspyramide. Wie Sie also sehen, liefert der ICAM-B dem Anwender wirklich das Beste aus beiden Welten, und das in einem robusten und kompakten Gerät – ein hochmoderner Ladungsverstärker für piezoelektrische Sensoren, der analoge und digitale Schnittstellen kombiniert.

Der neue ICAM-B bietet auch Ethernet-Konnektivität und eine Vielzahl von IIoT-Optionen. Können Sie uns bitte diese neuen Funktionen erläutern?

Sicher! ICAM-B bietet OPC UA und MQTT als lizenzierte Optionen an. OPC UA ist ein Standardprotokoll, das die Geräteintegration und die Kommunikation mit anderen Geräten erleichtert. Die Konfiguration und Parametrierung von Sensoren und Verstärkern kann aus der Ferne mit einem hohen Maß an Sicherheit durchgeführt werden. Und die Echtzeitfähigkeiten von OPC UA machen Geräte- und Konfigurationsaktualisierungen sehr effizient. Der Ladungsverstärker ICAM-B unterstützt auch MQTT, einen Standard für das Streaming von Daten aus der Ferne, bei dem niedrige Latenzzeiten, verbesserte Sicherheit und eine äußerst zuverlässige Nachrichtenübermittlung im Vordergrund stehen.

Ein wichtiges Thema bei industriellen Anwendungen ist die Signalkonditionierung. Welche Möglichkeiten bietet der ICAM-B hier?

ICAM-B hat eine Menge zu bieten. Erstens: Der Benutzer kann programmierbare Offsets und Tiefpassfilter nach Belieben auswählen. Zweitens: Schaltbare Hochpassfilter können ohne Unterbrechung der Messungen eingesetzt werden – auch im Dauerbetrieb. Der Signalausgang kann über sechs analoge Ausgangskanäle frei konfiguriert werden. Hier stehen dem Anwender viele Optionen zur Verfügung, wie z.B. Momentanwert, Peak RMS, Integral und vieles mehr. Und schließlich ermöglicht die Funktion des virtuellen Kanals die Echtzeitberechnung verschiedener Eingangssignale von piezoelektrischen Sensoren.

Was sind virtuelle Kanäle und welche Vorteile bieten sie?

Im Zusammenhang mit einem Ladungsverstärker, insbesondere bei Anwendungen mit piezoelektrischen Sensoren, bezieht sich das Konzept eines "virtuellen Kanals" auf einen softwaredefinierten Kanal, der es dem Benutzer ermöglicht, eine Berechnung aus den Eingangskanälen vorzunehmen. Dann kann der berechnete Wert aus diesen Eingangskanälen als Ausgangssignal des virtuellen Kanals gemessen werden. Die virtuellen Kanäle können zur Verarbeitung des Summensignals aller oder einiger der angeschlossenen Sensoren verwendet werden. Bei einem herkömmlichen Aufbau müsste der Benutzer den Verstärker an eine Summierbox anschließen und den Ausgang dieser Box messen. Mit den virtuellen Kanälen entfällt der Bedarf an zusätzlicher Hardware.

Der andere Anwendungsfall könnte die Beschleunigungskompensation sein. Bei einigen industriellen Anwendungen – zum Beispiel in der Medizintechnik – erfolgt die Produktmontage mit sehr hoher Geschwindigkeit. Dadurch wird ein unerwünschtes Signal in das Kraftsignal eingeführt, das während des Montageprozesses gemessen wird, um die Produktqualität zu gewährleisten. Durch den Einbau eines piezoelektrischen Beschleunigungssensors kann das unerwünschte Signal vom Kraftsignal abgezogen werden, was zu einem sehr wiederholbaren und sauberen Kraftsignal führt.

Kurz gesagt, warum sollten Nutzer auf den neuen ICAM-B umsteigen? Können Sie uns ein Beispiel nennen?

Weil unser neuer Ladungsverstärker ihnen so viele fortschrittliche Funktionen bietet, die die Prozessüberwachung einfacher und effizienter machen. Angenommen, Sie haben eine Reihe von Maschinen, die mit einer Vielzahl von piezoelektrischen Sensoren ausgestattet sind. Sie können mehrere Sensoren an jeden Verstärker anschließen und alle Ereignisse, die in der Produktionslinie auftreten, überwachen – sogar von einem entfernten Standort aus. Dank der fortschrittlichen Funktionen des ICAM-B können Anwender einen hohen Automatisierungsgrad erreichen – einschließlich einer effizienten Maschinenüberwachung und -steuerung für industrielle Anwendungen auf der Grundlage von benutzerdefinierten Schwellenwerten.

Aus welchen Optionen und Varianten des neuen ICAM-B können Kunden wählen?

Die Auswahlmöglichkeiten sind wirklich riesig: Erstens ist der ICAM-B mit einem bis vier Sensoreingangskanälen ausgestattet, je nach den Anforderungen des Kunden. Der Ausgangstyp kann zwischen Spannungsausgang (±10 V) und Stromausgang (4 ... 20 mA) variieren. Je nach Rauheit der Anwendungsumgebung können die Schutzklassen IP50, IP65 oder IP67 gewählt werden. Und schließlich sorgt eine optionale RS232-Schnittstelle an der Seite des Gehäuses dafür, dass der neue Ladungsverstärker vollständig rückwärtskompatibel zu seinem Vorgänger 5073A ist.