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Einkaufsführer Produktionsautomatisierung 2015

Robotik Roboter in

Robotik Roboter in PROFINET IRT- Maschinensteuerung integriert Stäubli erfüllt Marktforderung nach einheitlicher Steuerung und Bedienung Industrieroboter sind zu einer Standardkomponente im Maschinenbau geworden. Neben Handlingsaufgaben werden sie dort zunehmend auch für maschinelle Bearbeitungsprozesse eingesetzt, die früher Werkzeug- oder speziellen Bearbeitungsmaschinen vorbehalten waren. Daraus resultiert der Anwenderbedarf nach konsequenter Integration der Robotersysteme in die Maschine bezüglich Handhabung, Funktion und Kommunikationstechnik. Das uniVal- Konzept von Stäubli erfüllt diese Anforderung jetzt für Maschinensteuerungen und Netzwerke auf Basis PROFINET IRT. Die Industrierobotik hat sich über viele Jahre vor allem in der Automobilproduktion beim Betrieb von Punktschweißzangen sehr bewährt. Grund hierfür war die in einer Steuerung programmierbare, reproduzierbare Bahnführung. Von den heute global weit über einer Million installierten Industrierobotern findet sich noch immer ein Großteil in dieser klassischen Anwendung. Daneben haben sich jedoch schrittweise auch andere Einsatzgebiete entwickelt. Studien zeigen, dass bereits die Mehrheit der deutschen Maschinenbauer Roboter als Teil (Subsystem) ihrer Maschinen einsetzt und aufgrund der ausgesprochen positiven Erfahrungen dies auch in Zukunft verstärkt tun will. Mit zunehmenden Applikationserfahrungen wird sich dieser Trend noch verstärken und dabei zu immer konkreteren Anforderungen der Maschinenbauer an die zuliefernden Roboter-Hersteller führen. Roboter als integrierte Maschinen-Subsysteme Der verstärkte Einsatz von Industrierobotern als Teil von Werkzeugmaschinen hat eine klar nachvollziehbare Konsequenz: Je mehr Roboter zu „normalen“ Komponenten einer größeren Maschine werden, desto mehr müssen sie sich samt ihrer Steuerung und Handhabung dem Maschinenkonzept anpassen bzw. in dieses durchgängig integrieren lassen. Systemintegratoren meiden jeden zusätzlichen Aufwand für eine derartige Anpassung und die Endanwender sind nicht mehr bereit, sich zur Lösung ihrer Applikation mit zwei unterschiedlichen Systemen für Maschine und Roboter zu befassen. Die Lösung wäre, den oder die Roboter und ihre Steuerung als ein eigenständig funktionierendes Subsystem in die Maschine zu integrieren und für alle Funktionen ausschließlich die vertraute Bedienoberfläche der Maschine zu nutzen. Der Roboter soll so zu einem für den Bediener quasi „unsichtbaren“ Teil der Maschine werden. Im Klartext bedeutet das: Roboter werden zukünftig in dem Maß am Maschinenbau-Markt teilhaben können, wie durchgängig und einfach sie sich in das jeweilige Maschinen-Umfeld einfügen lassen. Dieses Umfeld ist heute – wie in der Automatisierungstechnik generell – durch zwei Trends geprägt: • Die Systeme innerhalb einer Maschine oder Anlage sollen für ihren Betrieb einheitliche Tools und Bedienoberflächen bieten. Nur so kann ein Anwender – durch sichere Handhabung, einheitliche Schulung und Dokumentation, kostengünstige Wartung u.a. – entsprechenden Nutzen und Wettbewerbsvorteile aus seiner Investition ziehen. • Die Kommunikationstechnik innerhalb einer Maschine bzw. Anlage soll durchgängig sein, mit keinen oder möglichst wenigen Schnittstellen im Feld und zur Unternehmensebene; weiterhin soll die Kommunikationstechnik hinsichtlich Geschwindigkeit und Taktgenauigkeit die hohen Anforderungen von Motion Control erfüllen, aber zugleich als Standard für alle anderen Aufgaben der Fertigungs- und Prozessindustrie hohe Akzeptanz besitzen. Dieser Trend verweist deutlich auf den Einsatz von Industrial Ethernet-Lösungen und dort zum Marktführer PROFI- NET. Dieser ist dank seiner skalierbaren Leistungsklassen (Conformance classes) und seinen Anwendungsprofilen zum führenden Universal-Bus für alle Anforderungen der Automatisierungstechnik und zugleich zu einem leistungsstarken Antriebsbus einschließlich Motion Control geworden. Anwenderorientierte Lösung durch Arbeitsteilung an PROFINET IRT Im Rahmen ihrer strategischen Ausrichtung auf Kundenähe sind die Maschinenbauer mehr als früher zu individuellen, anwendungsorientierten Lösungen gezwungen. Dafür erwarten sie von ihren Zulieferern entsprechende Unterstützung in Form von Subsystemen, die bereits auf die angefragte Applikation konfiguriert sind und sich ohne wesentlichen Aufwand in die Maschine integrieren lassen. Das ist eine deutliche Abkehr von dem früher bevorzugten Kauf von Roboter-Komponenten mit nachfolgendem Aufbau durch den Maschinenhersteller. Stäubli hat diese Situation frühzeitig erkannt und mit seinem uni- VAL-Konzept dem Wunsch nach einem flexiblen und in eine übergeordnete Steuerung leicht integrierbarem Roboter-Subsystem entsprochen. Der Schlüssel hierzu ist eine 26 Einkaufsführer Produktionsautomatisierung 2015

esondere Betriebsart der Stäubli- CS8C-Steuerung, bei welcher die Achsen der angeschlossenen Roboter von der übergeordneten Steuerung als jeweils separate Netzwerk- Teilnehmer wahrgenommen werden. Die Steuerung wird über eine konfigurierbare PCI-Karte an das Kommunikationsnetzwerk PROFI- NET IRT der Maschine angeschlossen und bildet damit eine offene Schnittstelle zu Echtzeit-Kommunikationssystemen. Ein Roboter samt seiner Steuerung wird damit voll in die Maschine integriert. Als Konsequenz gibt es nur noch eine Bedienoberfläche und nur noch eine Programmiersprache und -umgebung, nämlich die der Maschine bzw. der Maschinensteuerung. In diesem Konzept arbeiten zwei Steuerungen in einer auf hohen Anwendernutzen ausgerichteten Arbeitsteilung zusammen: Die übergeordnete Maschinensteuerung übernimmt vor allem die Funktionen Applikation, Bahnplanung, Sollpositionen und Fahrbefehle, während sich uniVAL Drive als Sub-Steuerung auf die Regelalgorithmen der Achsen wie Synchronisation oder logische Achsentkopplung sowie die Motoransteuerung und Antriebe konzentriert. So werden die besonderen Stärken beider Steuerungen zum Nutzen des Anwenders in ein einziges Steuerungssystem mit einheitlicher Bedienung zusammengeführt. PROFINET IRT bringt die Leistung PROFINET IRT-Netzwerk mit voll integrierter Roboter-Lösung PROFINET ist das führende Industrial Ethernet-Kommunikationssystem, welches durch PRO- FIBUS & PROFINET International (PI) spezifiziert wurde. Mit seinem skalierbaren Leistungsumfang von Standard Ethernet bis zu IRT- Lösungen, seinen anwendungsorientierten Profilen für Antriebstechnik (PROFIdrive), Sicherheitstechnik (PROFIsafe) und Energiespar- Betrieb (PROFIenergy) und nicht zuletzt durch den weltweit verfügbaren Support seitens PI ist PROFI- NET zum führende Universalbus der Automatisierungstechnik geworden einschließlich einer besonderen Eignung als leistungsstarker Antriebsbus bis hin zu Motion Control-Applikationen. Diese einmalige Leistungsbreite kommt jetzt auch dem uni- VAL-Konzept zu Gute, wodurch der Wunsch zahlloser Maschinenbauer und Maschinenbetreiber erfüllt wird, die Hochleistungssteuerungen wie z.B. SINUMERIK- und SIMOTION verwenden. Aus der Vielzahl der anschließbaren Komponenten und Systeme wird der Nutzen deutlich, der sich aus dieser Durchgängigkeit generieren lässt: Ein einziger Bus für alle Anlagenteile. Entwicklung auf Basis netX Die Entwicklung von uniVAL bzw. uniVAL Drive für PROFINET wurde durch PROFIBUS & PROFINET International bzw. deren Arbeitskreise und Mitgliedsfirmen sowie die Siemens AG intensiv unterstützt. Für die Entwicklung der Schnittstelle zu PROFINET IRT sowie zur Implementierung des Antriebsprofils PROFIdrive (Applikationsklasse 4) wurde auf die netX-Technologie der Fa. Hilscher gesetzt. Die netX- Familie von Netzwerk-Controllern ermöglicht es, zahlreiche Feldbusund Industrial Ethernet-Systeme wie PROFINET einschließlich IRT-Lösungen in kurzer Zeit und auf kleinstem Raum zu verwirklichen. Das gilt für schnelle Antriebsteuerungen mit hohen Anforderungen an Synchronität und kurzen Zykluszeiten ebenso wie für klassische I/O-Systeme oder komplexe Steuerungen mit Visualisierung und Kommunikation. Die netX Controller bieten dank ihrer abgestuften Leistungsklassen für jeden Einsatzfall eine passende Plattform. Auf der netX-Technologie beruht auch das Community-Projekt „Referenzimplementierung PROFIdrive- Profil“, welches – unter Begleitung durch PI - für Gerätehersteller eine wirksame Entwicklungsunterstützung durch kostenlose Bereitstellung des Quellcodes einer PROFIdrive-Standardimplementierung und deren Weiterentwicklung bietet. • Stäubli www.staeubli.de uniVAL-Konzept (Details im Text) Einkaufsführer Produktionsautomatisierung 2015 27

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