Beispiele mechatronischer Systeme

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9 Beispiele mechatronischer Systeme
9.4 Deltaroboter mit PLCopen
Funktionsbausteinen
Dr.-Ing. Johannes Kühn 1 , Dipl.-Ing. Julian Öltjen 2 ,
1 Lenze Automation GmbH, Braunschweig
2 Institut für Mechatronische Systeme, Leibniz Universität Hannover
Um Maschinen schnell und effizient entwickeln zu können, ist es notwendig, standardisierte
Software zu nutzen. Die Basis für nahezu alle Automatisierungsaufgaben stellt dabei die
IEC 61131-3. In dieser über 20 Jahre alten Norm sind mehrere Programmiersprachen definiert.
Darauf aufbauend wurden durch die PLCopen Organisation weitere Standardisierungen
vorgenommen. Von besonderem Interesse für das dargestellte Beispiel sind die Arbeiten des
PLCopen TC2 (Technical Comittees 2). Die von diesem Gremium spezifizierten Funktionsblöcke
bilden die Grundlage für die Bewegungsführung komplexer Maschinen und werden
von allen namhaften Steuerungsherstellern verwendet. Es sind beispielsweise Schnittstellen
für Bewegungsfunktionen, wie MC_MoveAbsolut zur absoluten Positionierung einzelner Achsen,
detailliert beschrieben. Es ist dadurch nicht nur möglich, Software wiederzuverwenden,
sondern auch Wissen herstellerübergreifend aufzubauen, weiterzugeben und an Technikerschulen
und Hochschulen zu lehren.
Grundsätzlich ist es im industriellen Umfeld von elementarer Bedeutung, dass eine Maschine
ihre Aufgabe über Jahre zuverlässig erledigt. Die Anforderungen an die Automatisierungstechnik
gehen somit über die reine Lösung der Aufgabe weit hinaus. Beispielsweise kann durch
den Ausfall nur eines Elements einer Verpackungsmaschine die gesamte Produktion zum Stillstand
kommen. Folglich müssen lange Gewährleistungs- und Servicekonzepte angeboten werden.
Hier bildet die Standardisierung einzelner Module die Voraussetzung dafür, dass diese
über Jahrzehnte kompatibel lieferbar sind. Ebenso wird die Reaktionszeit zur Fehlerbehebung
durch Standardkomponenten erheblich beschleunigt.
Sicherlich verfügt jedes Maschinenbauunternehmen über eine ganze Reihe an Disziplinen,
in denen die eigene Kompetenz die Qualität und Funktionalität der Produkte und Maschinen
maßgeblich bestimmt. Demgegenüber stehen aber auch Aufgaben und Probleme, deren Lösungen
für den Maschinentyp von untergeordneter Bedeutung sind. Hier können vorbereitete
Softwarebausteine (z. B. Lenze FAST Technologiemodule) einen entscheidenden Kostenvorteil
bringen, indem Software aus einem Technologiebaukasten zum Einsatz kommt.
Am Beispiel einer virtuellen Pralinenverpackungsanlage soll die Idee veranschaulicht werden.
Wie in Bild 9.31 dargestellt, liefert ein Förderband das Stückgut – die Pralinen. Diese werden
dann von einem Deltaroboter in vorgefertigte Verpackungen platziert. Weitere Förderbänder
mit variabler Geschwindigkeit verändern die Abstände der Pralinenschachteln gezielt, damit
im nachfolgenden Prozess des Folienbeklebens kein unnötiger Folienverschnitt auftritt. Auch
beim anschließenden Verkleben werden Technologiemodule verwendet. Es gibt die Funktion
des Abwickelns, das Verschweißen und einen walzenförmigen Querschneider.
Für die folgende Beschreibung werden wir auf die Pick&Place Zelle mit Deltaroboter detailliert
eingehen. An diesem Modul soll verdeutlicht werden, dass das Potential der Verwendung vorbereiteter
Lösungen weit über das Einsparen von Arbeitszeit hinausgehen kann. Die Voraussetzung
für einen erfolgreichen Softwarebaukasten ist eine intuitive Bedienung und ein hohes
Maß an Flexibilität. In diesem Fall können statt des Deltaroboters auch ein SCARA, Portal- oder