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Antriebe komfortabel programmieren Antriebstechnik eingebettet in Automatisierungssysteme

Autor / Redakteur: Martin Buchwitz / Reinhard Kluger

Neben der Programmiersprache ist insbesondere die Einbettung der Antriebstechnik in das Automatisierungssystem und die Software von höchster Bedeutung. Die Integration sollte die Bahnsteuerung mit einschließen.

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Bei einem Achsverbund werden zunächst die Einzelachsen definiert die dann Teil eines Technologie- oder Bahnverbundes sein können.
Bei einem Achsverbund werden zunächst die Einzelachsen definiert die dann Teil eines Technologie- oder Bahnverbundes sein können.
( Archiv: Vogel Business Media )

Steuerungstechnik und Antriebstechnik verschmelzen mehr und mehr. Steuerungsanbieter entwickeln sich immer stärker in Richtung Antriebstechnik und Anbieter von Antriebstechnik in Richtung Steuerungstechnik. Der Grund ist einfach: Man kann diese beiden Disziplinen schon lange nicht mehr voneinander trennen.

Jetter, Ludwigsburg, begann bereits Ende der achtziger Jahre Antriebe logisch vollständig in die Steuerung zu integrieren. Zu diesem Zeitpunkt haben Anwender der Steuerungstechnologie des Ludwigsburger Unternehmens alles mit einer Programmiersprache realisiert. Zu einem Zeitpunkt, an dem das meist genutzte Kommunikationsmittel zwischen Antrieb uns SPS die parallele Schnittstelle mit digitalen Signalen war. Etwa zwanzig Jahre später ist bei der aktuellen Technologie JetWeb sogar die Bahnsteuerung integraler Bestandteil der Programmiersprache geworden. In dieser Konsequenz gilt das als weltweit einmalig. Was heißt das für die grundlegenden Aspekte?

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Eine einzige Sprache für alle

Programmieren lassen sich die JetWeb-Automatisierungssysteme mit JetSym STX, einer auf den Strukturierten Text basierten Programmiersprache. Diese setzt auf den Standard auf und erweitert diesen durch leistungsfähige Befehle, insbesondere für die Antriebstechnik. Eine einzige Sprache also für alle Automatisierungsfunktionen wie SPS-Funktionen, Analogverarbeitung, Regelungen, Datenverwaltung und komplexe Antriebstechnik. Dadurch lassen sich unterschiedlichste Funktionalitäten völlig übergangslos programmieren. Die Programmabarbeitung des Systems ist ablauforientiert, wie man dies von der Hochsprachenprogrammierung her kennt. Abläufe lassen sich entsprechend der physikalischen Realität beschreiben. Bis zu einhundert parallele Programme kann eine einzelne Steuerung abarbeiten, um die parallelen Prozesse innerhalb der Maschine abzubilden.

Programmieroberfläche unterstützt Antriebstechnik

Die Programmieroberfläche von JetSym STX unterstützt und integriert die Antriebstechnik auf vielfältige Weise:

  • Komfortable Definition von Einzelachsen und Achsverbunden in den Projekteinstellungen,
  • Übersichtliche Motion-Oberfläche für Inbetriebnahme und Service,
  • Vielfältige, leistungsfähige Befehle und Funktionen für Punkt-zu-Punkt-Postitionierung, Technologiefunktionen und Bahnsteuerung und
  • Echtzeitzugriff auf die Antriebe in Motion-Oberfläche, Programmieroberfläche und Inbetriebnahme-Modus.

Eine Achse oder Achsverbunde definieren

Zu jedem Projekt werden in JetSym neben den Steuerungen und Kommunikationsbeziehungen auch die zu benutzenden Antriebe definiert. Bei den Projekteinstellungen findet der Anwender Registerkarten für Achsen und Achsverbunde. Einzustellen sind hier folgende Parameter:

  • Der eindeutige Name der Achse,
  • der Typ des Achscontrollers, der aus einer Dropdown-Liste ausgewählt werden kann,
  • die mechanischen Ausführungen Linear oder Rotativ sowie
  • die Adresse am Ethernet oder am Systembus.

Einzelne Achsen können in ein und demselben Programm als Achsen und als Teil eines Achsverbundes betrieben werden. Achsverbunde lassen sich im Programm selbst beliebig verbinden und wieder lösen.

Antriebe sind bei JetWeb entweder über den Systembus oder über Ethernet in das Netzwerk und damit auch an die Steuerung angebunden. Die Kommunikation ist für den Anwender transparent. Das heißt, dass er nach der Konfiguration die Kommunikationsbeziehungen nicht mehr programmieren muss und einen Echtzeitzugriff bei Inbetriebnahme und Programmierung hat.

Die Motion-Oberfläche

Die Inbetriebnahmeoberfläche für die Antriebstechnik unter JetSym ist der so genannte Motion-Setup. In dieser können die zuvor unter den Projekteinstellungen definierten Achsen oder Achsverbunde ausgewählt werden. Sind Achsen im Motion Setup parametriert, dann lassen sich diese Parameter in einer Datei abspeichern. Diese kann dann später wieder im Motion-Setup aufgerufen werden. So hat man ganz einfach die Einstellungen für einen bestimmten Antrieb und kann auch sehr schnell vergleichbare Antriebe abgleichen.

Mit dem Motion-Setup ist der Anwender im Online-Modus in Echtzeit mit dem Antrieb verbunden. Alle geänderten Werte werden also sofort an den jeweiligen Antrieb übertragen. Dadurch wird die Inbetriebnahme von elektrischen Antrieben höchst komfortabel. Die Oberfläche des Motion-Setup bietet im Hauptmenü die übergeordneten Rubriken Parameter, Manueller Betrieb und Diagnose. Diese stellen dem Benutzer in Untermenüs die jeweils passende Seite zur Verfügung. Beispielhaft sind dies im Hauptmenü Parameter die Unterpunkte: Achse, Verstärker, Motor, Rückführung, Überwachung und Regelung.

Leistungsfähige Befehle

Bei JetSym STX werden Antriebe in der gleichen einfachen Art und Weise programmiert wie alle anderen Funktionen auch. Für SPS-Funktionen, Dateifunktionen, Arithmetik und Antriebsfunktionen bietet JetSym jeweils leistungsfähige Befehle die gleichberechtigt sind. Bei der Programmierung werden somit fließende Übergänge all dieser Funktionalitäten realisiert.

Parameter des digitalen Antriebsreglers

Die digitalen Antriebsregler der JetMove-Familie sind über den Systembus oder Ethernet-TCP/IP schnittstellenfrei in die Steuerung und damit die Programmiersprache eingebunden. Mit den Reglern lassen sich sämtliche gängige Motorarten ansteuern, wie Asynchronmotor, Servomotor, Schrittmotor, Linearmotor und auch Torquemotor.

Für Einzelachsen bietet das System Parameter zum Konfigurieren der Achsen, Motoren, Überwachungsfunktionen sowie der Regelungsfunktionen, Referenzfunktionen und Rampenformen.

Im Bahnverbund gibt es dann Parameter der folgenden Kategorien:

  • Bahnkonfiguration,
  • Kinematikkonfiguration,
  • Rampenkonfiguration für Bahnverbunde und
  • Bahnverbundwerte (z.b. dynamisch erzeugte Prozesswerte von Bahnverbunden.

Dieser Beitrag ist ein kleiner Ausflug in die Welt der integrierten Antriebstechnik anhand der Steuerungstechnologie JetWeb. Dabei konnten nur die grundlegenden Aspekte betrachtet werden, ohne auf Details einzugehen. Ein entscheidender Punkt ist die nahtlose Integration von Steuerungs- und Antriebstechnik, die bei JetWeb bis zur Bahnsteuerung geht.

So einfach ist die Position programmiert

Auch der Programmiervorgang ist denkbar einfach gestaltet: Der Programmierer gibt lediglich den ersten Buchstaben eines Befehls ein, schon erhält er eine Auswahlliste der dazugehörigen Befehle. Motion-Befehle beginnen mit dem Buchstaben „M“, so dass mit der Eingabe von M bereits alle Motion Befehle in einem Fenster aufgelistet werden.

Nach der Auswahl des Befehls öffnet sich das dazugehörige Dialogfenster. In diesem erfolgt die Eingabe der Parameter dann mit Hilfe von Drop-Down-Menüs und Eingabefeldern. Beispiele für Antriebsbefehle sind:

• MotionHome für die Referenzfahrt,

• MotionMovePtp für Punkt-zu-Punkt-Positionierung,

• MotionMoveVelocity für Endlospositionierung,

• MotionMoveSpline zur Positionierung eines Bahnverbunds auf einer mit Splines berechneten Kontur und

• MotionMoveOrientation zur Orientierungsbewegung eines Scara-Bahnverbunds.

Das sind nur einige der verfügbaren Befehle für einfache Positionieraufgaben und komplexe Bewegungsabläufe wie die eines Scara-Roboters.

Martin Buchwitz, Jetter, Ludwigsburg

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