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Servo oder Standard − beides geht

Leistungsstarke Steuerungsplattform unterstützt unterschiedliche Antriebslösungen

| Autor/ Redakteur: Markus Müller, Marc Zoller / Reinhard Kluger

Durchgängig gleiche Programmierbarkeit und skalierbare Leistung sind Kennzeichen der Steuerungsplattform MOVI-PLC, programmierbar nach IEC 61131-3. In der Grundversion kann die Plattform CAN-basierend zwölf Antriebe steuern, bei höheren Anforderungengibt es eine noch leistungsfähigere Version, die bis zu 64 Antriebe synchron steuern. Künftig auch über den auf EtherCAT basierenden Systembus.

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Durchgängige Steuerungsplattform für Standard, Dezentrale und Servotechnik.
Durchgängige Steuerungsplattform für Standard, Dezentrale und Servotechnik.
( Archiv: Vogel Business Media )

Antriebsautomatisierung: Vor einigen Jahren bedeutete das, die Vorgaben von Drehzahl oder Position umzusetzen. Inzwischen hat sich die Antriebsautomatisierung jedoch zum treibenden Faktor für Leistungssteigerung und Produktivität entwickelt. Denn welches Maschinenelement kann die Bewegungen wirkungsvoller optimieren als der Antrieb selbst? So ist in die Antriebe eine leistungsstarke Steuerungsintelligenz gewandert, die die höchsten Anforderungen an Motion Control sowie antriebsnahe Automatisierung ganzer Maschinen erfüllt.

In den Antrieb integrierte Steuerungen sind entweder ausschließlich für Servoantriebe konzipiert, oder es lässt sich nur ein einzelner Antrieb steuern. Die Praxis jedoch sieht vielfältiger aus, denn nur wenige Anwendungen lassen sich kategorisch in eine Technologieklasse pressen. In der Praxis sehr selten: ausschließlich Servoantriebe oder ausschließlich Standardantriebe. Gerade beim Bewegen größerer Lasten sind Servoantriebe meist zu teuer und technisch vollkommen ungeeignet. Und gibt es nicht auch in fast jeder hochdynamischen Anwendung, wie z.B. in Verpackungsmaschinen, die angegliederte Fördertechnik, die oft unnötigerweise mit Servoantrieben realisiert wird? Auch Systeme, die nur die Steuerung eines Antriebs ermöglichen, finden ihren Einsatz. Doch lohnt es sich wirklich, sich in solch ein System einzuarbeiten, wenn in der nächsten Applikation mehrere Antriebe zu steuern sind, wozu dann eine andere Steuerungsplattform erforderlich wird?

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All diese Fragen stellen sich die Anwender von Antriebstechnik. Gelöst sind diese Fragen bei Einsatz der Antriebstechnik von SEW-EURODRIVE. Das Portfolio des Bruchsaler Antriebsherstellers reicht von der Standardtechnik über Technik mit hoher Schutzart für dezentrale Installation bis hin zur Servotechnik. Entsprechend gibt es mehrere an die jeweilige Technik exakt angepasste Umrichterbaureihen. Für alle Baureihen gleichermaßen einsetzbar ist dabei die Steuerung MOVI-PLC, die in IEC 61131-3 programmierbare leistungsstarke Steuerungsplattform. Programmieren lässt sich die MOVI-PLC je nach Anforderung auf verschiedene Weisen. Die Grundbibliotheken gemäß PLCopen ermöglichen das Programmieren in den bekannten textuellen und grafischen Programmiersprachen der IEC 61131. Mehrere Technologiebibliotheken wie Kurvenscheibe, Synchronlauf, Nockenschaltwerk machen komplexe Technologien sehr komfortabel nutzbar. Neben der Programmierung stehen auch Applikationslösungen zur Verfügung, bei denen der Benutzer über grafische Oberflächen durch die Parametrierung der Applikation geführt wird. Beispiele solcher Applikationen sind Handling z.B. für Portalkinematiken oder Synchronlauf mit Schlupfkompensation über Absolutwertgeber z.B. für den Einbau in Hallenkräne.

Portalroboter für Logistik und Produktion

Was machbar ist, das zeigen Beispiele aus der Praxis. Um in Logistik und Produktion kommissionieren zu können, steuern die Mehrachs-Servoverstärker MOVIAXIS entsprechende Roboter. „Um die größten und schnellsten Portalroboter der Welt zu bauen, bedarf es der richtigen Kombination von mechanischer und elektrischer Auslegung, Bewegungssteuerung und Software. Hier verlassen wir uns auf unseren Zulieferer und Entwicklungspartner SEW-EURODRIVE“, beschreibt Doug Pickard, einer der Mitbegründer und Präsident der RMT Robotics Inc. mit Firmensitz in Grimsby, Ontario, Kanada. RMT ist mit über 200 installierten Portalrobotern einer der weltweit führenden Lösungsanbieter für Automatisierung in Logistik und Produktion.

Die bis zu 150 m langen und 50 m breiten Portale transportieren Lasten bis 500 kg mit Beschleunigungen von 8 m/s² und Verfahrgeschwindigkeiten von 4 m/s. Um diese Dynamik zu erreichen, treiben die Mehrachs-Servoverstärker MOVIAXIS und die Servomotoren CM112L/S, F67/77 die bis zu fünf Portalachsen an. Beim synchronen Steuern dieser Achsen sowie der angegliederten Fördertechnik und weiterer Peripherie spielt die MOVI-PLC ihre Leistungsfähigkeit voll aus.

Werkzeugwender in der Pressentechnik

Die Auftragsverwaltung erfolgt über einen Bedien-PC mit einem angeschlossenem Touchscreen. Über Ethernet kommuniziert dieser PC mit der MOVI-PLC Advanced, die über den Systembus zyklische Lagesollwerte an die vorhandenen Portalantriebe sowie hierzu koordinierte Bewegungsbefehle an die Fördertechnik sendet. So werden auf äußerst zuverlässige Weise interpolierte hochdynamische Pick & Place-Bewegungen einfach erzielt.

Doch die reine Bewegungssteuerung ist nicht alles. Die MOVI-PLC wertet zur Laufzeit hunderte von Eingangssignalen aus und steuert zahlreiche an das IO-System angeschlossene Aktoren. Und im Wartungsfall ist Fernzugriff und Diagnose über verschiedene Kommunikationswege, beispielsweise durch den über Ethernet angeschlossenen Bedien-PC, möglich. Anforderungen ganz anderer Art stellen die Hersteller von Pressen in ihren Applikationen an Umrichter. So formen die Pressen der in Plüderhausen bei Stuttgart ansässigen Schuler-Hydrap, einer Konzerngesellschaft der Schuler AG, Kotflügel, Autotüren, Kühlschränke oder Gehäuse von DVD-Playern. Um solche Werkstücke aus Blech in ihre endgültige Form zu bringen, müssen die Pressen mit einer Kraft bis 25000 kN umformen. Und weil jedes Auto oder jeder Kühlschrank anders gebaut ist, geschieht die individuelle Formgebung der Teile durch eine Schablone, dem Werkzeug, das bei Pressen dieser Größenordnung durchaus bis 30 t wiegen kann.

In der folgenden Applikation wiegt ein solches Bauteil zusammen mit dem zu bewegenden Rahmen sogar 47 t. Zum Bearbeiten oder für die Kontrolle der Werkzeugunterseite wird das Werkzeug im Werkzeugwender nach oben gefahren und gedreht. Ein Werkzeugwender besteht aus einem 4-Säulen-Hubwerk mit Spindelantrieben, Drehantrieben und einer Spannvorrichtung für den Werkzeugrahmen. Während des Hebens und Senkens müssen die vier Spindelantriebe winkelsynchron laufen, um ein Verspannen der Werkzeugrahmen zu verhindern. Bevor ein Werkzeug gewendet werden darf, muss es sicher eingespannt sein. Vier unabhängige Antriebe übernehmen das Spannen, sie drücken dazu mit einer definierten Kraft gegen den Werkzeugrahmen.

Der Sichere Halt, Kat 3, ist schon integriert

Das Wenden erfolgt über zwei gegenüberliegende Antriebe, die lediglich über den Werkzeugrahmen miteinander verbunden sind. Damit müssen auch diese Achsen mit hoher Synchronlaufgenauigkeit arbeiten. Um eine hohe Verfügbarkeit sicherstellen zu können, sind die Drehantriebe doppelt vorhanden und lassen sich automatisch umschalten.

Um 47 t sicher und zuverlässig bewegen zu können, setzt Schuler-Hydrap auf Antriebstechnik von SEW-EURODRIVE. Alle Motoren werden von der MOVI-PLC gesteuert. Diese wiederum ist über Profibus an die Anlagensteuerung angebunden. Die geforderte Synchronlaufgenauigkeit steht mit der Technologiebibliothek MPLCSyncMotion von SEW-EURODRIVE zur Verfügung. Durch den Einsatz der MOVI-PLC werden alle zehn über MOVIDRIVE-Antriebsumrichter geregelte Achsen (vier Spindelantriebe, vier Antriebe zum Spannen des Werkzeugs und zwei zum Drehen) im PLC-Editor IEC 61131-3 konform programmiert. Um die Sicherheit von Mensch und Technik zu gewährleisten, ist die Sicherheitsfunktion „Sicherer Halt Kategorie 3“ bereits integriert. Die implementierten Fernwartungsmöglichkeiten über Profibus durch die Anlagensteuerung hindurch gestatten eine Ferndiagnose. Ein Techniker muss dabei nicht vor Ort anwesend sein.

FACHBERICHTE

Leistungsstarke Steuerungsplattform unterstützt unterschiedliche Antriebslösungen,

Teil 1, hochdynammische und komplexe Anwendungen, Ausgabe 4, 2007

Teil 2, die Standardtechnik im Fokus, Ausgabe 5, 2007

Portfoliomanagement: So ist die Antriebslösung rund!

Eine leistungsstarke Steuerungsplattform ist in der Antriebsautomatisierung zwar wichtig, aber ohne die entsprechende Peripherie ist alles nichts. Und die sollte perfekt auf die Praxis abgestimmt sein. So rundet der Bruchsaler Antriebshersteller SEW-EURODRIVE sein Antriebsportfolio jetzt mit weiteren Komponenten ab: Drive-Operator-Panels zum Bedienen und Visualisieren und einem zur Steuerung passenden IO-System.

Das IO-System gibt es in Schutzart IP 20, es lässt sich über den Systembus an die PLC anschließen und stellt somit für Anwendungen in der Praxis über die Ein- und Ausgänge der Movi-PLC selbst sowie der angeschlossenen Umrichter weitere IOs zur Verfügung. Diese sind dann direkt im Steuerungsprogramm verwendbar. Der Nutzen für den Anwender: Er bekommt zum Automatisieren antriebslastiger Maschinen eine Technik komplett aus einer Hand – perfekt aufeinander abgestimmt.

Dr.-Ing. Markus Müller, MBA, Produktmanager MOVI-PLC bei SEW-EURODRIVE; Dipl.-Ing. (FH) Marc Zoller, Leiter der Abteilung Motion Solutions bei SEW-EURODRIVE.

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