elektro AUTOMATION 03.2017

INTEGRATED MANUFACTURING
TRENDS
ware Automa tion Studio Maschinensteuerung und Robotik gemeinsam
programmiert – auch Simulation, Inbetriebnahme, Fernwartung
und webbasierte Diagnose laufen über das gleiche Tool. Grenzen
der Integration gibt es aus meiner Sicht nicht. Vielmehr können wir
durch die optimale Kombination von Hardware, Software und
Powerlink problemlos komplexe Roboterkinematiken mit aufwendigen
Mehrachs-Systemen gemeinsam steuern und vor allem hochpräzise
synchronisieren.
Dr. Papenfort (Beckhoff): Es macht in vielen Applikationen Sinn, einen
Roboter wie einen Teil der Maschine mit in die Maschinensteuerung
zu integrieren. So können Abläufe optimal aufeinander
abgestimmt werden. Wir bieten hier zwei mögliche Integrationswege
an. Zum einen kann in Twincat die komplette Kinematik eines Roboters
in jedem Zyklus berechnet werden. Die Positionssollwerte
werden dann an die Achsen des Roboters weitergegeben. So ist eine
sehr präzise Kopplung des Roboters an den Maschinenablauf
möglich. Die Steuerung muss dafür natürlich sehr viel rechnen, auf
den leistungsfähigen PC-basierten Steuerungen ist das aber durchaus
möglich. Zum anderen besteht die Möglichkeit, direkt aus der
SPS heraus Befehle an den Roboter zu schicken. Die Robotersteuerung
übernimmt dann die Sollwertgenerierung. Bei Beckhoff gibt es
hierzu Lösungen für Kuka- und Stäubli-Roboter.
Kremer (Kuka): Unternehmen stehen heute verstärkt vor der Herausforderung,
Roboter möglichst schnell und einfach in ihre Herstellungs-
und Weiterverarbeitungsprozesse zu integrieren. Vom Bediener
vorzunehmende Modifikationen, wie etwa Nachrüstungen,
sollten sich entweder automatisch auf den Roboter auswirken oder
wenigstens ergonomisch den Vorgaben der Maschinenbedienung
folgen. Darüber hinaus sollten alle zellenbezogenen Bedienhandlungen
unter Einschluss des Roboters gemäß dem Prinzip des ‚Single
Point of Operation‘ durch nur eine Bedieneinheit vorgenommen
werden können. Um mit anderen Steuerungen kommunizieren zu
können, beispielsweise anderen Maschinen oder externen Prozesssteuerungen,
ist es von Vorteil, wenn die Robotersteuerung Mainstream-Technologien
aus dem IT-Umfeld nutzt. Standardisierte Kommunikationsprotokolle
auf syntaktischer und semantischer Ebene
lassen sich so direkt nutzen.
Stork (Lenze): Roboter sind wesentlich, wenn es um die Herstellung
kleinster Losgrößen zu Bedingungen einer Großserienproduktion
geht, denn sie bringen die nötige Flexibilität in die Produktionsanlagen.
Eine enge Vernetzung und Integration sind dabei ein Muss.
Prinzipiell hat jede Maschinensteuerung – sei es eine SPS, eine
CNC oder ein Motion-Controller – die Aufgabe, einen Roboter integrieren
zu können. Die Unterschiede liegen im Grad der Integration.
Hochgradig modulare Produktionsmaschinen, in denen mehrere
Funktionseinheiten ein Produkt oder Werkstück gemeinsam synchron
bearbeiten, brauchen den höchsten Integrationsgrad. Wir haben
hierfür einen vollständigen Roboterkern in unsere Steuerungstechnik
integriert. Mit dem können die Bewegungsbahnen unterschiedlicher
Kinematiken – wie Portale, Scara-, Delta- und Knickarm-
Roboter – einfach gesteuert werden. Die Vorteile liegen auf der
Bild: Beckhoff
Dr. Josef Papenfort, Produktmanager Twincat,
Beckhoff Automation GmbH & Co. KG, Verl
„Für eine synchrone
Kopplung von Maschine
und Roboter wird es
auch in der Industrie-
4.0-Welt nicht ohne
einen deterministischen
Feldbus wie Ethercat
gehen.“
Hand: Alle Prozesse der Maschine sind perfekt mit dem Roboter
synchronisiert und der Anwender muss nur eine einzige Steuerung
programmieren und parametrieren. In Bereichen, in denen Roboter
hochkomplexe Prozesse automatisieren, stößt die Integration an ihre
Grenzen. Hier sind spezielle Funktionen in der Robotersteuerung
erforderlich. In der Praxis kommen daher verschiedene Steuerungssysteme
für den Roboter und den Rest der Maschine zum Einsatz.
Standards wie mxAutomation bieten dem Programmierer dennoch
maximale Transparenz. Programmierung, Parametrierung oder Fehlerdiagnose
können über die Maschinensteuerung erledigt werden.
Schneidler (Omron): Die Vorteile einer vollständigen Integration liegen
auf der Hand: Der Anwender programmiert die komplette Anlage
einschließlich Robotik über eine Schnittstelle und mit einer einheitlichen
Programmiersprache. Das komplette Maschinenprogramm
liegt als ein einziges Projekt vor. Es ist keinerlei Schnittstellenproblematik
zu beachten, das komplette Maschinenprogramm
läuft auf einer gemeinsamen Hardware, einschließlich der Roboterkinematik.
Laufzeitprobleme und Dateninkonsistenz gehören der
Vergangenheit an. Da die Bildverarbeitung nicht nur zur Objekterkennung
eingesetzt wird sondern in vielen Fällen auch die gleichzeitige
Qualitätskontrolle übernimmt, ist auch hier die direkte Kommunikation
ohne zusätzliche Softwareschnittstellen sowohl zur Robotik
als auch in die Steuerungswelt von enormem Vorteil. Bilddaten und
Werkstückpositionen liegen ohne zusätzlichen Programmieraufwand
quasi systembedingt vor und können zeitnah ausgewertet
und verarbeitet werden.
Dobmeier (Yaskawa): Wir haben den Markttrend der stärkeren Integration
von Robotern in bestehende Motionzellen erkannt und bereits
seit längerem mit den Produkten, zunächst MotomanSync und
heute MotoLogix, reagiert. Dabei programmiert die SPS oder eine
Yaskawa-fremde Motion-Steuerung den Roboter. Wir gehen jedoch
einen anderen Weg, bei dem wir den Roboter nicht auf die reine
Mechanik reduzieren und die Bewegung an eine Fremdsteuerung
übergeben, sondern wir belassen die bewährte Bewegungssteuerung
bei der Robotersteuerung. Damit hat der Endkunde alle Vortei-
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