Vereinfachtes Engineering durch integrierte Steuerungssysteme

Roboterintegration sorgt für mehr Effizienz

03.11.2010 | Redakteur: Ines Stotz

Sigmatek bietet eine durchgängige Systemlösung mit Integration von SPS, Motion-Control und Roboter-Steuerung Bild: Sigmatek
Sigmatek bietet eine durchgängige Systemlösung mit Integration von SPS, Motion-Control und Roboter-Steuerung Bild: Sigmatek

Roboter sind Trend. Durch den Einsatz von Roboter-Kinematiken lässt sich der Automatisierungsgrad der Maschinen und gleichzeitig deren Flexibilität erhöhen. Im Maschinenbau werden daher immer öfter Roboter in Anlagen eingebunden. Die Integration von Roboterfunktionalitäten in die Maschinensteuerung vereinfacht das Engineering des Gesamtsystems deutlich.

Immer komplexere Produktionsprozesse in kürzester Zeit umzusetzen, dabei die Effizienz zu steigern und die Kosten zu senken: Das ist die Herausforderung, der sich der Maschinenbauer stellen muss um erfolgreich zu sein. Dabei kommen immer öfter Roboter-Kinematiken zum Einsatz, um unterschiedliche Handlingsaufgaben flexibel und kostengünstig zur realisieren. Beispiele für solche innovative, roboter-basierte Maschinenkonzepte sind bereits in der Kunststoffbranche, der Nahrungsmittel- und Verpackungsindustrie, im Werkzeugmaschinenbau oder auch in der Montagetechnik zu finden.

Für konventionelle Robotersysteme existieren zumeist proprietäre Steuerungssysteme, die auf die jeweiligen Roboter zugeschnitten sind. Bei der Integration solcher Roboter mit anderen Maschinen einer komplexen Anlage, wie beispielsweise einer Kunststoff-Spritzgießmaschine oder einer Verpackungsmaschine, entsteht ein großer Aufwand für die Synchronisation der unterschiedlichen Steuerungssysteme. Gerade bei hohen Performance-Anforderungen können Probleme bei der Echtzeitsynchronisation auftreten, die meist nur durch aufwändige und große Puffer gelöst werden können, die das Material zwischen den einzelnen Verarbeitungsmodulen einer Anlage speichern. Auch die Programmierung der Schnittstellen ist mit einem erheblichen Engineering-Aufwand verbunden. Nicht zu vergessen ist dabei die erforderliche Einarbeitungszeit der Programmierer und Service-Techniker in die speziellen Programmiersprachen und Tools der verschiedenen Steuerungssysteme.

Robotik, SPS und Motion-Control auf einer Plattform

Werden Robotik, SPS und Motion-Control wie bei Sigmatek in einem einzigen zentralen Steuerungssystem implementiert, können die Nachteile von konventionellen Robotersteuerungen weitestgehend eliminiert werden. Eine leistungsfähige CPU übernimmt die Steuerung des Systems, sämtliche I/Os und die Servoantriebe für die Bewegungsachsen hängen an einem echtzeitfähigen, Ethernet-basierten Bussystem wie z.B. Varan. Durch die enorme Performance moderner Prozessortechnologie ist es sogar möglich, mehrere Maschinenmodule zu steuern und gleichzeitig die aufwändige Koordinaten-Transformation komplexer Roboter-Kinematiken in Echtzeit zu berechnen. Die Koordinaten-Transformation ist die Umrechnung der Koordinaten im kartesischen Arbeitsraum des Roboters in die Drehbewegungen der einzelnen Roboterachsen. Bedenkt man zudem die Möglichkeiten, die sich durch ein einheitliches, integriertes Safety-Konzept ergeben, so liegen die Vorteile einer solchen zentralen Systemarchitektur klar auf der Hand.

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