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Steuerung So macht Standardisierung die Roboter- und Lasertechnik weniger komplex

| Autor / Redakteur: Stefan Sattler* / Dipl. -Ing. Ines Stotz

Schon das durchdachte Design der Anlagen zeigt, dass die Laser- und Roboterexperten bei Robot Technology Wert auf ein sauberes Ergebnis legen – gerade, weil die Anforderungen immer anspruchsvoller werden.

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Klares, schnörkelloses Design und eine durchdachte Konstruktion, die sich einfach auf einem LKW transportieren lässt: zentrale Merkmale der Laserzellen von Robot Technology.
Klares, schnörkelloses Design und eine durchdachte Konstruktion, die sich einfach auf einem LKW transportieren lässt: zentrale Merkmale der Laserzellen von Robot Technology.
(Bild: Siemens / W.Geyer)

Gerade einmal drei Jahre ist es her, seitdem die Robot Technoloy GmbH in die Gebäude in Großostheim in der Nähe von Aschaffenburg umgezogen ist – doch mittlerweile ist die neue Montagehalle mit rund 3500 m² fast schon wieder zu klein angesichts einer mehr als guten Auftragslage. „Was unsere Lösungen auszeichnet – neben unserem technischen Know-how in der Roboter- und Lasertechnik – ist ein einzigartiges Anlagendesign“, erklärt Sebastian Marquart, Technischer Leiter bei Robot Technology. „Unsere Laserschweiß- und Laserschneidezellen sind so gebaut, dass sie genau auf einen LKW passen. Dank dieses Containermaßes können wir unsere Produkte ganz einfach in alle Welt verschicken – und unsere Kunden erhalten modernste Technik in einem ganz kompakten, ausgereiften Paket. Daher sind wir in vielen Branchen sehr gut unterwegs, von Automobil über Elektrogeräte bis hin zu Konsumgütern und der Medizintechnik.“

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Neben den Laserzellen, mit denen Robot Technology seit 2001 weltweit erfolgreich ist, entwickelt das Unternehmen auch Sonderanlagen für komplexe Anwendungen im Bereich Pick & Place und Handling – ein zweites Geschäftsfeld, das sich gerade in den letzten Jahren sehr gut entwickelt hat. Diese breite Aufstellung hat für das Team um Sebastian Marquart aber auch eine Kehrseite, erklärt er weiter: „Wir müssen in der Lage sein, die unterschiedlichsten Kundenanforderungen abzudecken. Unsere Anlagen können zum Beispiel zum Aufrauen einer Schuhsohle mit Lasertechnik eingesetzt werden, oder um Kunststoffteile in der Automobilindustrie zu beschneiden, oder auch für die Montage von Komponenten. Diese vielfältigen Aufgabenstellungen als mittelständisches Unternehmen mit unseren vergleichsweise kleinen Teams abzudecken, verlangt nach guten Konzepten.“

Flexible und integrierte Automatisierung auf PC-Basis

Wie unterschiedlich die Applikationen sein können, zeigt Sebastian Marquart beim Rundgang durch die Montage. Auf der einen Seite der Halle werden mehrere Laserzellen für die Auslieferung vorbereitet, auf der anderen Seite arbeitet ein Team an einer Linie aus verketteten Zellen, in der Kugellager mit Robotern montiert werden sollen. „Die Roboterbasis kaufen wir zu, aber ab der dritten Achse wird alles hier bei uns entwickelt und aufgebaut.“ Daneben produziert Robot Technology auch die Greifer für die Roboter und die Werkstückaufnahmen selbst – „das sind eigentlich immer Einzelanfertigungen“, so Marquart.

Um diese Komplexität beherrschen zu können, setzt Robot Technology seit einiger Zeit auf eine möglichst einheitliche Automatisierungslösung. „Wir setzen standardmäßig in unseren Anlagen Automatisierungsprodukte von Siemens ein, mit denen wir praktisch alle Anforderungen umsetzen können“, so Marquart. Der Schwerpunkt liegt dabei auf PC-basierten Systemen, aber je nach Aufgabenstellung nutzt Robot Technology auch klassische SPS-Technologie – mit einer Simatic S7-1500 als Hauptsteuerung oder auch mit Simatic ET 200SP Systemen als unterlagerte Steuerung für einzelne Module oder Zellen. „Daneben setzen wir in Modulen oder Zellen aber auch den Simatic ET 200 Open Controller ein. Für unsere Laserzellen ist der S7-1500 Software Controller gesetzt, der auf einem Simatic Microbox Industrie-PC läuft. Mit dieser Lösung haben wir ein System gefunden, dass nicht nur kompakt und zuverlässig ist, sondern es uns auch ermöglicht, unsere Projekte effizient umzusetzen.“

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Das Buch Industrieroboter ist ein Handbuch für KMU mit Tipps und Tricks zum Thema Robotereinsatz. Es werden die wichtigsten Grundlagen der Robotertechnik vermittelt und Methoden erläutert, wie bewertet werden kann, ob sich ein Produkt oder Prozess durch Robotereinsatz automatisieren lässt.

Reibungsloses Zusammenspiel der Komponenten

Für Marquart liegt der erste große Pluspunkt der homogenen Automatisierungsumgebung im reibungslosen Zusammenspiel der Komponenten: „Es funktioniert wirklich Hand in Hand. Wir sparen uns Schnittstellen, Verdrahtungsaufwand, zusätzliche Komponenten – das macht die Automatisierung insgesamt einfacher, auch wenn der Funktionsumfang steigt. Gleichzeitig haben wir die Möglichkeit, unsere eigenen Software-Komponenten auf derselben Plattform wie die Steuerungsfunktionen zu implementieren.“

Auf dem Simatic Industrie-PC laufen dabei typischerweise die Anwendungen für die Ansteuerung des Roboters, wie die Positionierung des Lasers über eine Scannereinheit. Daneben lassen sich auch Komponenten wie Handscanner oder Kameras über USB einfach in die Automatisierung integrieren. „Die meisten dieser Applikationen programmieren wir in Hochsprache, da wir aus der Robotertechnik kommen und hier einen breiten Wissens- und Technologieschatz nutzen können“, so Marquart.

Standardisierte Engineering-Umgebung

Die Automatisierung und Visualisierung der Anlage setzt Robot Technology dann komplett innerhalb einer standardisierten Engineering-Umgebung um. „Wir haben uns im TIA Portal eine Bausteinbibliothek aufgebaut, sowohl für die Steuerung als auch für das HMI. Dadurch können wir wesentlich effizienter als bisher arbeiten. Früher haben wir die Visualisierung ebenfalls mit Hochsprache umgesetzt, jetzt nutzen wir dafür auch entsprechenden Bildbausteine im TIA Portal und Simatic WinCC.“

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Die Programmiersprache STEP 7- SCL (Structured Control Language) ist eine höhere Programmiersprache. SCL basiert auf die Sprache ST (Strukturierter Text) der Norm IEC 61131-3. Im Fachbuch SPS-Programmierung mit SCL im TIA-Portal werden die Grundlagen an einfachen Beispielen aus der Praxis erarbeitet.

Ein weiterer Vorteil ist, dass sich die Projekte einfach auf die verschiedenen Systeme anpassen lassen – so kann ein Projekt für den Simatic Software Controller ohne großen Aufwand auch auf die Simatic S7-1500 Hardware-SPS portiert werden. Dadurch kann Robot Technology nicht nur die internen Ressourcen besser nutzen, da die SPS-Programmierer alle mit einem Standard arbeiten: „Auch die Inbetriebnahme und der Service vor Ort beim Kunden werden deutlich einfacher. Dank der Standardisierung auf Siemens können wir jetzt eine Standardanlage mit einem Mann projektieren und vor Ort in Betrieb nehmen. Da sich unsere Mitarbeiter alle mit den Siemens-Systemen auskennen, benötigen wir außerdem vor Ort weniger Unterstützung durch unsere Techniker hier in Großostheim. Die Effizienzgewinne sind hier erheblich – insgesamt sparen wir allein bei der Inbetriebnahme sicher 30 % Aufwand im Vergleich zu früheren Lösungen“, so Marquart.

Auch im Betrieb haben sich die Systeme von Siemens bewährt: „Gerade die Industrie-PCs sind wirklich qualitativ sehr gut. Wir hatten bislang vielleicht ein oder zwei Defekte – deutlich weniger als bei den Systemen, die wir vorher eingesetzt haben.“ Und auch was die Verfügbarkeit der Software-SPS angeht, hat er nichts zu beanstanden: „Dank des Hypervisors läuft der Software-Controller auch weiter, wenn das Windows-Betriebssystem ausfällt.“

Weiterer Vorteil: integrierte F-Technik

Robot Technology hat mittlerweile auch die Sicherheitstechnik in den Anlagen komplett auf Siemens umgestellt. „Wir nutzen dafür die integrierten Safety-Funktionen des Software Controllers zusammen mit den entsprechenden fehlersicheren Baugruppen der ET 200 Systeme. Dadurch sparen wir sozusagen eine komplette Architektur, da dank Profisafe auch die fehlersichere Kommunikation über den Standardbus läuft. Weniger Komponenten, weniger Verdrahtung – das bringt uns insgesamt 20 % mehr Platz im Schaltschrank.“

Platz, den Sebastian Marquart gut für weitere technologische Funktionen gebrauchen kann. „Unsere Laserzellen haben eine feste Größe. Außerdem müssen wir darauf achten, dass die Roboter gut zugänglich bleiben. Daher können wir mit dem Schaltschrank nicht einfach in die Höhe oder Breite wachsen und suchen immer nach besonders kompakten Lösungen. Hier helfen uns die integrierten Safety-Funktionen der Simatic-Systeme ein großes Stück weiter.“

Auch aus Projektierungssicht hat diese Lösung viele Vorteile, da die SPS-Programmierer für die Safety-Systeme die gleiche Umgebung wie für alle anderen Automatisierungskomponenten nutzen können. „Das vereinfacht die Prozesse bei uns deutlich“, so Marquart.

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Die Maschinensicherheit ist ein wichtiges Thema: Die richtigen Normen müssen berücksichtigt und die Anforderungen der Maschinenrichtlinie müssen eingehalten werden. Der Anwendertreff Mascinensicherheit unterstützt Entwickler und Konstrukteure, die funktionale Sicherheit von Maschinen und Anlagen zu gewährleisten.

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Standards reduzieren Komplexität

Für Robot Technology hat sich die weitgehende Standardisierung auf eine Automatisierungsplattform ausgezahlt: dank eines effizienten Engineerings, einer reibungslosen Inbetriebnahme vor Ort, dem einfachen Service und der breiten Akzeptanz beim Kunden. „Unsere Anlagen werden in Zukunft sicher an funktionaler Komplexität gewinnen. Umso wichtiger, dass wir frei verwendbar die Komplexität in der Umsetzung reduzieren. Das haben wir mit der Standardisierung erreicht.

Noch dazu haben wir mit Siemens einen Partner, der uns in jeder Hinsicht gut unterstützt – angefangen vom Produktsupport bis hin zu Schulungen und technischer Unterstützung bei speziellen Themen. Wir fühlen uns hier wirklich gut aufgehoben“, betont Marquart. Sein Fazit: weniger Komponenten, weniger Schnittstellen, ein schlankes System – insgesamt einfach eine saubere und technisch schöne Lösung.

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Maschinen müssen einfach zu verstehen und bedienen sein – aber wie werden sie benutzerfreundlicher? Und was bringt die Usability? Auf dem Industrial Usability Day erfahren Anwender, wie sie die optimale Mensch-Maschine-Interaktion gestalten.

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* Stefan Sattler, Marketing Manager für Simatic Safety Integrated, Siemens

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