EtherCAT und XFC in der Photovoltaik-Produktion

Die PC-basierte Steuerungstechnik von Beckhoff ist in vielen klassischen Maschinenbaubranchen von der Holzbearbeitungs-
maschine bis zur Verpackungsmaschine im Einsatz. Aber auch im Bereich der erneuerbaren Energien, wie der Windenergie oder in der Photovoltaik-Produktion gewinnt Beckhoff immer mehr Marktanteile. Im Vorfeld der Photovoltaic Technology Show in München sprach die PC-Control-Redaktion mit dem Beckhoff-Branchenmanager für Photovoltaik, Andreas Schulze.

Mit seinem Engagement in der Photovoltaik-Industrie will Beckhoff eine neue Branche erobern. Was sind die Gründe hierfür?

Das Engagement von Beckhoff in der Photovoltaik-Industrie gründet bereits auf jahrelanger Zusammenarbeit mit wichtigen Maschinen- und Anlagenbauern in dieser Branche. Die starke Nachfrage nach Solarmodulen und wachsender Kostendruck haben jedoch für frischen Wind auf dem Photovoltaik-Markt gesorgt und auch unser Engagement verstärkt. Damit die Photovoltaik langfristig einen nennenswerten Beitrag zur Energieversorgung leisten kann, muss die bislang überwiegend halbautomatische Produktion umgestellt werden. Das heißt, die gesamte Wertschöpfungskette der Solarindustrie ist zu automatisieren. Daraus ergibt sich bis 2020 ein Markt mit zweistelligen Wachstumsraten für Anbieter von Automatisierungslösungen. Wir sind in den letzten Jahren als Unternehmen zweistellig gewachsen und sehen in der Photovoltaik-Branche die Möglichkeit, dieses Wachstum erfolgreich fortzusetzen.

Welche Marktchancen sehen Sie?

Wenn die Branche weiter wachsen will, müssen die Herstellungskosten bei gleichbleibend hoher Qualität gesenkt werden. Das ist möglich, indem man die Produktionsanlagen mit offener und flexibler Steuerungstechnik ausstattet, wie Beckhoff sie anbietet: PC-Control ist die universelle Automatisierungslösung, die in allen Bereichen der Photovoltaik-Industrie einsetzbar ist. Mit dem umfangreichen Produktportfolie an Industrie-PCs und Feldbuskomponenten, Antriebstechnik, der Automatisierungssoftware TwinCAT sowie dem Highspeed-Kommunikationssystem EtherCAT und XFC, der Hochgeschwindigkeits-Maschinensteuerung, stellt Beckhoff den Maschinen- und Anlagenbauern ein umfassendes Lösungsspektrum für diese Aufgabe zur Verfügung. Nur durch modernste Automatisierungstechnik kann die Solarbranche ihre Produktionskosten senken und ihre Position auf dem weltweiten Energiemarkt ausbauen.

Was sind die Vorteile der Beckhoff-Steuerungstechnik für die Photovoltaik-Produktion?

Die umfassenden Anforderungen in der Photovoltaik-Produktion, von der Wafer-Bearbeitung, der Zellherstellung, bis zur Modulfertigung, setzen nicht nur komplexe Steuerungsaufgaben im Bereich Handhabung, Be- und Entladen, Transport, Palettieren und Kleben, sondern auch die Vernetzung dieser einzelnen Fertigungsschritte, voraus. Die PC-basierte Steuerungstechnik ist von Haus aus offen in Bezug auf Hard- und Softwareschnittstellen. Das ermöglicht die einfache Integration und Vernetzung von Fertigungsmodulen ohne großen Verkabelungsaufwand. Die Modularität und Skalierbarkeit der Beckhoff-Steuerungstechnik bietet für jede Anwendung, bezüglich Rechenleistung, Komplexität und Kosten, eine maßgeschneiderte Steuerungslösung.

Im Bereich Motion Control hat Beckhoff ein breites Programm an Hard- und Softwarelösungen. Was sind die Anforderungen bei der Photovoltaik-Produktion?

Beckhoff bietet hochmoderne Antriebstechnik und eine durchgängige Automatisierungssoftware. Damit ist sie bestens für Motion-Control-Aufgaben mit hohen Anforderungen an Dynamik und Genauigkeit, wie sie in der Photovoltaik-Industrie üblich sind, gerüstet. Sehen wir uns zum Beispiel die Modulfertigung an: Beim Stringing werden Solarzellen zu Bändern aneinandergereiht und elektrisch miteinander verbunden. Hierbei kommen hochgenaue Antriebssysteme und Messtechnik zum Einsatz. Die Strings müssen mit einer Toleranz ≤ 0,5 mm positioniert werden, damit die Modulmatrix zur nächsten Station, der vollautomatisierten Lötstation, transportiert werden kann.

Im März 2009 ist Beckhoff erstmalig auf der Photovoltaic Technology Show in München vertreten. Was versprechen Sie sich von diesem Auftritt?

Die zum vierten Mal in München stattfindende Messe bietet einen sehr guten Überblick über den Maschinen- und Anlagenbau für die Solarbranche. Beckhoff ist Steuerungslieferant für viele Maschinen- und Anlagenbauer, die auf der Photovoltaic Technology Show ausstellen. Mit unserer Präsenz wollen wir unsere Kunden unterstützen, uns aber auch als Partner der Produzenten von Wafern, Solarzellen und -modulen präsentieren.

Was steht im Mittelpunkt der Ausstellung?

Auf der Messe werden wir mit unserem kompletten Automatisierungsspektrum, bestehend aus Industrie-PCs, Embedded-PCs, dem EtherCAT-basierten Antriebssystem AX5000, den EtherCAT-I/Os sowie der XFC-Technlogie vertreten sein. Außerdem präsentiert Beckhoff mit seiner Steuerungssoftware TwinCAT eine Lösung zur Steuerung von 3D-Robotern für das Be- und Entladen in automatischen Produktionslinien für Solarzellen.

In welchen Bereichen der Solarenergie kommt PC-basierte Steuerungstechnik von Beckhoff bisher zum Einsatz?

Unsere PC-basierte Steuerungstechnik ist bereits seit 2001 in verschiedenen Bereichen, wie der Waferinspektion, Diffusion, Antireflexbeschichtung und Klassifizierung - u. a. beim weltweit größten Solarzellenhersteller - im Einsatz.

Das Kommunikationssystem EtherCAT bietet hervorragende Echtzeit-
eigenschaften zu niedrigen Kosten. Welche neuen Steuerungskonzepte werden mit EtherCAT ermöglicht?

EtherCAT ist die Echtzeit-Ethernet-Lösung für die Industrieautomatisierung. Nicht nur Echtzeitfähigkeit, in Verbindung mit TwinCAT, zeichnet das Highspeed-Feldbussystem aus, sondern auch die niedrigen Engineering- und Anschaffungskosten. Neben den Kostenvorteilen besticht EtherCAT durch seine technischen Möglichkeiten, wie beim Aufbau von Netzwerken mit verschiedenen Topologien. Bei der Klassifizierung von Solarzellen wird beispielsweise eine EtherCAT-Linien-Topologie durch den Anlagenteil verlegt. Von diesen Linien zweigen sternförmig bis zu 48 Klassifizierungsstationen ab. So ist es möglich, eine Station abzuschalten, ohne den Betrieb der anderen Klassifizierungsstationen oder des gesamten Anlagenteils zu unterbrechen.

Die extrem schnelle XFC-Steuerungstechnik von Beckhoff ermöglicht Prozessoptimierungen an der Maschine sowie ein hohes Maß an Präzision. Welche Vorteile bietet XFC für die Photovoltaik-Produktion?

Bleiben wir bei dem Beispiel der Klassifizierungsstationen: Hier müssen die Solarzellen nicht nur schnell transportiert werden sondern ihre Klassifizierung muss gleichzeitig dezentral und systemsynchron erfolgen. Mit der XFC-Technologie – eXtreme Fast Control Technology – bietet Beckhoff eine Steuerungslösung, die diese Anforderungen optimal erfüllt. XFC nutzt EtherCAT zur Datenübertragung und bietet Komponenten - seitens der Steuerung und der I/O-Ebene - die Zykluszeiten von 100 µs erlauben, ohne auf die zentrale Intelligenz verzichten zu müssen.