25. MAI 2016

zurück

kommentieren drucken  

Motion Control mit System


ANTRIEBSSTEUERUNGEN - Mit dem Trend der Modularisierung und Dezentralisierung im Maschinenbau steigt der Bedarf an fein skalierbarer Steuerungs- und Antriebstechnik. Simotion ist ein System, das sowohl Einzelmaschinen als auch modulare Maschinenkonzepte unterstützt und sich im gesamten Engineeringprozeß einfach handhaben läßt.

Die Anforderungen an Produktionsmaschinen wie etwa Verpackungs- oder Druckmaschinen nehmen stetig zu. Kunden verlangen immer höhere Produktivität, das heißt höhere Taktzahlen, höhere Variabilität und Flexibilität bei gleichzeitig kürzeren Umrüstzeiten. Daneben führt der zunehmende internationale Wettbewerb bei den Maschinenherstellern zu immer kürzeren Entwicklungs-, Markteinführungs- und Lieferzeiten - und das bei immer mehr Varianten. Gefragt sind diverse Maschinenoptionen zur Verarbeitung unterschiedlichster Produkte. Mit herkömmlichen, vorwiegend auf starrer Mechanik basierenden Konzepten ist das kaum noch wirtschaftlich machbar. Der Trend geht zu kleineren, eigenständigen Maschinenmodulen mit eigener Steuerungs- und Antriebstechnik. Diese lassen sich einfach miteinander kombinieren und vernetzen. Erforderliche Änderungen beziehen sich dann meist nur auf ein Modul und sind damit wesentlich einfacher durchzuführen. Um flexibler agieren und modularisieren zu können, wird die Bewegungsführung per Königswelle & Co. mehr und mehr durch elektronisch gekoppelte Einzelantriebe abgelöst. Maschinen- und Anlagenbauer brauchen deshalb modulare, einfach an unterschiedliche Aufgaben anpaßbare, dezentrale Steuerungs- und Antriebstechnik. Und was liegt näher, als alle für die Steuerung des Maschinenmoduls erforderlichen Funktionen wie PLC, Motion Control, Nocken, Temperaturregelung und so weiter direkt in den vorhandenen Antrieb zu integrieren?

Integrierter Ansatz - modular und flexibel
Die Antwort auf diesen Trend ist ein neues Motion-Control-System von Siemens, das in drei Hardwareausprägungen verfügbar ist:
¦ Simotion C, ein Controller in der Aufbauform der Simatic S7-300,
¦ Simotion P, die offene Variante für besonders datenintensive Anwendungen auf einem Industrie-PC und
¦ Simotion D, die modulare, leistungsfähige, kompakt bauende und in den Antrieb integrierte Ausführung.
Alle Ausprägungen basieren auf einem neuen einheitlichen Systemansatz, der Motion Control, Steuerungsfunktionalität (PLC) sowie weitere Technologiefunktionen zusammenführt. Die Steuerungsfunktionalität entspricht der IEC 61131-3 und bietet damit alle erforderlichen Befehle für Logik und Rechnen, Zeiten und Zähler, Programmsteuerung sowie E/A-Zugriffe. Die Motion-Control-Funktionen stehen dem Anwender in Form von zusätzlichen Befehlen zur Verfügung; der Bewegungsablauf kann - wie bei einer SPS gewohnt - frei programmiert werden. Die Flexibilität ergibt sich aus der umfangreichen Befehlsbibliothek sowie der Möglichkeit der Überlagerung mehrerer Bewegungen oder Kurvenscheiben. Hierzu kommen weitere Technologiefunktionen wie sehr schnelle Nocken oder Temperaturregler. Dieser integrierte Ansatz macht es möglich, sowohl die gesamte Maschine als auch einzelne Maschinenmodule mit nur einer Regelungsbaugruppe zu steuern. Diese übernimmt die Berechnung der Bewegungsdaten, die Ansteuerung von Achsen und Nocken sowie die Steuerung des gesamten Maschinenablaufs über Ein- und Ausgänge. Prädestiniert für dezentrale, modulare und verteilte Maschinenkonzepte ist die antriebsintegrierte Variante, die wiederum in drei Ausführungen mit abgestufter Leistung beziehungsweise Achszahl zur Verfügung steht und damit individuell an unterschiedlichste Aufgaben angepaßt werden kann.

Die Steuerung im Antrieb
Das Einsatzspektrum reicht bis hin zu Maschinenanwendungen mit 16, 32 oder 64 Achsen - je Simotion-D-Baugruppe. Und durch die Vernetzung mehrerer Simotion- Stationen über Profibus oder Profinet können auch Anlagen mit mehreren 100 Achsen synchronisiert betrieben werden. Ein 15 Mbyte großer Arbeitsspeicher bietet auch für umfangreiche Applikationen noch genügend Reserven. Neben Servoantrieben können aber auch Vektor-, Schritt- oder Hydraulikantriebe angesteuert werden. Die Integration von Motion-Control-, PLC- und Technologiefunktionen direkt im Antrieb bietet folgende Vorteile:
¦ Kostenreduzierung durch weniger Hardwarekomponenten und geringeren Montage- und Verdrahtungsaufwand,
¦ höhere Taktzahlen durch Wegfall externer Schnittstellen zwischen PLC, Motion Controller und Antrieb,
¦ einheitliche Programmierung und Diagnose für die gesamte Maschine.
Damit ist Simotion D eine komfortable antriebsbasierte Automatisierungslösung für dezentrale oder modulare Maschinen und Anlagen. Engineering unter einem Dach Der Trend der Achsvereinzelung führt zu einer Verschiebung beim Engineering, weg von der mechanischen Konstruktion, hin zum Projektieren und Programmieren, wobei mit jedem weiteren Antrieb der Projektierungs- und Programmieraufwand zunimmt. Ein intuitives Engineeringsystem sorgt dafür, daß Programme und Projekte trotzdem effizient erstellt werden können. So vereinfachen beispielsweise grafische Eingabemasken und »Wizzards« die Projektierung von Lage- und Drehzahlreglern wesentlich. Das Engineeringsystem stellt alle erforderlichen Funktionen von der Projektverwaltung über das Projektieren, Parametrieren und Programmieren bis zum Test und zur Inbetriebnahme bereit. Erweiterungen, zum Beispiel zur Kurvenscheibenerstellung, können bei Bedarf einfach integriert werden. Für den Anwender hat das den wesentlichen Vorteil, daß er alle Daten und Parameter nur einmal eingeben muß, diese dann aber projektweit zur Verfügung stehen. Variable können dann durch einfaches Ziehen und Ablegen in die Programme übernommen werden. Zusätzlich können nach Projektabschluß alle Daten und Programme einfach gesichert und archiviert werden, da sie bereits in einem Projekt zusammengefaßt sind. Ganz besondere Anforderungen werden an die Programmierung gestellt. Einerseits soll das System zu jeder Aufgabe die passende Programmiersprache bieten und andererseits den Anwender bei seinem gewohnten Programmierkontext »abholen«. Scout, das Engineeringsystem für Simotion, bietet daher folgende Programmiersprachen zur Auswahl:
¦ Motion Control Chart (MCC) ist ein neues grafisches Werkzeug, mit dem Bewegungsabläufe einfach in Form eines Flußdiagramms realisiert werden. Durch die intuitive Bedienung finden sich auch Einsteiger rasch und erfolgreich zurecht.
¦ Kontaktplan und Funktionsplan (KOP, FUP) sind zwei in der PLC-Welt weitverbreitete und vielen Programmierern vertraute Sprachen, die sich vor allem zur Erstellung der allgemeinen Maschinensteuerung gut eignen. Mit den PLCopen-Bausteinen lassen sich damit aber auch Positionier- oder Gleichlauffunktionen unkompliziert programmieren.
¦ Structured Text (ST) bietet sich an, wenn Berechnungen oder Datenverarbeitung im Vordergrund stehen und ist ferner für Anwender, die eine Hochsprache bevorzugen, erste Wahl.
Die unterschiedlichen Programmiersprachen können innerhalb eines Projektes beliebig verwendet werden, je nachdem, welche Teilaufgabe gelöst werden muß. Neben diesen Kernfunktionen beinhaltet das Engineeringsystem auch leistungsstarke Werkzeuge wie Trace, FFT-Analyse und Bode-Diagramm, die sowohl die Inbetriebnahme als auch die Antriebsoptimierung gut unterstützen. Sehr nützlich sind beispielsweise die integrierten Funktionen zum Ermitteln der Resonanzfrequenzen einer Maschine, die dann über Softwarefilter geglättet werden können. Damit können die Achsen mit höheren Verstärkungsfaktoren und die Maschine mit höheren Taktzahlen betrieben werden.

Dipl.-Ing. Georg Schmutzer, Siemens A&

Sonderausgabe:
DIGEST 2005
Unternehmen:
Bilder:

kommentieren drucken  


ANZEIGE

 

Diese Artikel könnten Sie ebenfalls interessieren...

Vorbeugen ist besser

Vorbeugen ist besser

Bussysteme - Werkzeuge zur Fehlerdiagnose von Feldbussystemen kommen meist nur bei der Inbetriebnahme und im Fehlerfall zum Einsatz. Doch Feldbussysteme verraten schon im Telegrammverkehr viel über den Zustand der einzelnen Teilnehmer. Dessen rechtzeitige Auswertung ermöglicht es, Störungen schon im Vorfeld zu erkennen. » weiterlesen
Rasante Verbindung

Rasante Verbindung

Bussysteme - Voraussetzung für hochsynchrone und präzise Fertigungsabläufe bei höchster Qualität ist Echtzeitkommunikation auf der Feldebene. Eine deutlich einfachere und kostengünstigere Möglichkeit zur Automatisierung der Antriebstechnik als konventionelle Bussysteme bietet Echtzeit-Ethernet. » weiterlesen
»Hot Standby« im E-Management

»Hot Standby« im E-Management

Steuerungen - Die Automatisierungstechnik dringt mittlerweile in Bereiche vor, die nicht unbedingt zu den klassischen Anwendungen zählen. Ein Gebiet, auf dem dies immer öfter geschieht, ist die Energieverteilung. » weiterlesen
Qualität durch Prüfung

Qualität durch Prüfung

Eine neue Dienstleistung bietet der Ulmer Messtechnikhersteller Zwick: In einem eigenen Labor für Schwingfestigkeit und Schlagdynamik führt das Unternehmen normgerechte Prüfungen im Kundenauftrag durch. » weiterlesen
Steuern und visualisieren

Steuern und visualisieren

Steuerung – Eine Komplettlösung aus Steuerung und Visualisierung mit integrierten I/O-Schnittstellen hat der österreichische Automatisierungstechnikspezialist Bernecker + Rainer vorgestellt. » weiterlesen
 
» Finden Sie weitere Artikel im :K-Artikelarchiv

  Jetzt Newsletter
abonnieren!


Aktuelles Whitepaper

Aktuelle Ausgaben