S. Scholze: "Steuerungs- und Antriebssystem für hochproduktive Transferstraßen"

<BODY> <H1>www.aud24.net : S. Scholze: "Steuerungs- und Antriebssystem für hochproduktive Transferstraßen"</H1> <P> <BR> [<A href="/">www.aud24.net</A>] [<A href="../index.html">back</A>] </P> <TABLE WIDTH=100% BORDER=0 CELLSPACING=0 CELLPADDING=0> <TR> <TD VALIGN=top> <TABLE WIDTH=100% BORDER=0 CELLSPACING=0 CELLPADDING=0> <TR> <TD VALIGN=TOP CLASS=detailBereichRedaktion>Bereich > Redaktion > <B><FONT color="#CC3300">Fachbeiträge</FONT></B></TD> <TD ALIGN=right VALIGN=bottom CLASS=detailDatum>11.12.2000</TD> </TR> </TABLE> </TD> <TD VALIGN=top> </TD> <TD VALIGN=top> </TD> </TR> <TR> <TD VALIGN=top CLASS=detailFirma ID=topSpace>Bosch Rexroth AG:</TD> <TD VALIGN=top> </TD> <TD VALIGN=top> </TD> </TR> <TR> <TD VALIGN=top CLASS=detailTitel>S. Scholze: "Steuerungs- und Antriebssystem für hochproduktive Transferstraßen"</TD> <TD VALIGN=top> </TD> <TD VALIGN=top> </TD> </TR> <TR> <TD VALIGN=top CLASS=detailSubtitel>Reduktion von Inbetriebnahmezeiten und Stillstandszeiten durch einfache Anwendbarkeit und Offenheit</TD> <TD VALIGN=top> </TD> <TD VALIGN=top> </TD> </TR> <TR> <TD VALIGN=top> <TABLE BORDER=0 CELLSPACING=0 CELLPADDING=0> <TR> <TD VALIGN=top CLASS=detailContent>Erschienen in A&D KOMPENDIUM 2000, S. 114-118<BR><BR><BR>Vorwort<BR>An Bewegungssteuerungen für hochproduktive Transferstraßen in der automatisierten Fertigung wird eine Reihe von Anforderungen gestellt. Für den Betrieb - z.B. in der automobilen Motorenfertigung - zählt vor allem hohe Produktivität. Bei der Konstruktion und den Bau durch den Maschinenhersteller sind darüber hinaus die einfache Projektierbarkeit und Wiederverwendbarkeit wesentliche Merkmale. In der Anwendung in flexiblen Fertigungseinheiten werden leistungsfähige, damit aber komplexe CNC-Systeme verwendet. In Fertigungsstraßen, bei denen es in erster Linie auf einfache Adaptierbarkeit an vorgegebene SPS-Steuerungen ankommt, bietet sich auch eine Alternative, die TRANS200. <BR><BR><BR>Das hier vorgestellte Steuerungs- und Antriebssystem TRANS200 bietet eine wirtschaftliche Alternative zu komplexen CNC-Systemen in Transferstraßen, bei denen der Schwerpunkt nicht auf hohe Flexibilität sondern auf größten Durchsatz gelegt wird. Das entscheidende Kriterium ist aber die Offenheit, die eine einfache Verbindung mit allen gebräuchlichen SPS-Steuerungen per Feldbus ermöglicht. Rexroth Indramat steht traditionell für Offenheit und Standards und hat z.B. bei der Normung von SERCOS interface entscheidend mitgewirkt.<BR><BR><BR>In Transferstraßen werden beispielsweise Zylinderköpfe oder Zylinderblöcke bearbeitet. Dabei durchläuft das Rohteil, aus dem Guß kommend, eine Reihe von Stationen mit spanender Bearbeitung. Diese Stationen sind mittels Transfermechanismen so verkettet, daß das zu bearbeitende Teil automatisch alle Bearbeitungsstufen durchläuft und am Ende des Prozesses der Motorenmontage zugeführt werden kann.<BR>Die Anwendungen umfassen Stationen mit einer Vorschubachse und einer Spindel zum Bohren, Gewindeschneiden, Ventilsitze fräsen. Des weiteren kommen 5-achsige Stationen zum Einsatz, bei denen ein Längsvorschub und zwei Quervorschübe mit jeweils einer Spindel betrieben werden. In manchen Fällen wird auch ein einfacher Werkzeugwechselkopf betrieben, der auf einer Spindel sitzt. Zusammen mit dem Vorschub entsteht hier ein 3-achsiges System.<BR><BR>Abbildung 1<BR><BR><BR>Marktsituation<BR><BR>Die heute auf dem Markt verfügbaren CNC-Steuerungen haben zwei Eigenschaften, die ihren Einsatz in diesen Anwendungen erschweren. Sie sind zum einen in der Regel außerordentlich leistungsfähig, und damit relativ kompliziert in deren Handhabung. Zum anderen sind sie meist Komplettsysteme, die nur mit hohem Aufwand mit der SPS kombiniert werden können.<BR>Die Lösung für dieses Problem stellt eine Bewegungssteuerung dar, die die folgenden Produkteigenschaften aufweist. Sie muß den wesentlichen Anforderungen in der spanenden Fertigung genügen. Dazu zählen:<BR><BR>- Linearinterpolation<BR>- Kreisinterpolation<BR>- Adaptive depth<BR>- Gewindebohren<BR>- Die hierfür notwendigen Werkzeugkorrekturen<BR>- Wiederherstellung/Wiederanfahren nach Ausnahmesituationen (Reverse)<BR><BR>Neben der eigentlichen Bewegungssteuerung ist vor allem die Umgebung zu betrachten. Eine überschaubare Anzahl von SPS - Steuerungen (AllenBradley, Schneider Electric, Siemens) beherrscht den Markt der automobilen Fertigung. Diese SPS - Systeme haben untereinander eine sehr große Überdeckung bzgl. deren Produkteigenschaften.<BR>Sehr oft bestimmt deshalb die Etablierung am Standort der Fertigung oder eine Werksrichtlinie der Endanwender das Fabrikat der SPS. Damit ist in der Regel auch die Wahl des Feldbusses verbunden. Auch bei den Feldbussen gibt es eine überschaubare Anzahl. Die in der Praxis derzeit relevanten Varianten sind:<BR><BR>-Interbus<BR>- DeviceNet<BR>- ControlNet<BR>- Profibus<BR><BR>Die Maschinenhersteller verfügen in der Regel über genügend Erfahrung, um mehrere verschiedene SPS-Systeme einzusetzen. Bei der Bewegungssteuerung jedoch bevorzugen die Maschinenhersteller idealer Weise nur ein einziges System. Deshalb kommt es gerade hier auf eine einfache Adaption an unterschiedliche SPS an. Zum Lieferumfang der TRANS200 gehören deshalb für jede unterstützte SPS / Feldbus-Kombination Funktionsbausteine und/oder Beispielprogramme.<BR>System-Architektur<BR><BR>Abbildung 2<BR><BR>Die TRANS200 läuft auf einer für den Schaltschrankeinbau bestimmten Baugruppe, der PPC-R. Diese Baugruppe enthält einen PowerPC - Prozessor von Motorola. Das SERCOS interface zum Anschluß der Antriebe ist auf dem Grundgerät standardmäßig angebracht. Das Gerät verfügt standardmäßig über ein Programmiermodul, auf dem sowohl die Firmware als auch alle Anwenderdaten abgelegt sind. Im gleichen Gehäuse befindet sich ein PC/104 Steckplatz, der werksseitig mit der benötigten Feldbusbaugruppe bestückt wird.<BR><BR>Abbildung 3<BR><BR>Die TRANS200 verfügt über eine serielle Schnittstelle für Service-Zwecke. Auf diese kann sowohl über einen zentral angeordneten PC (z.B. für Datensicherung) als auch lokal an der Station zugriffen werden. Die betriebsmäßige Anbindung erfolgt über Feldbus, alternativ auch über 24V E/A. Die Antriebe, z.B. DIAX04 werden über SERCOS interface angeschlossen.<BR><BR>Wie wird Produktivität erzielt?<BR><BR>Von einer Bewegungssteuerung für hochproduktive Fertigungsstraßen wird vor allem eines erwartet: Die Realisierung von kurzen Zykluszeiten. Dies wird dadurch erreicht, daß im Signalaustausch mit der SPS extrem kurze Reaktionszeiten realisiert sind. Diese Reaktionszeit ist z.B. definiert vom Eintreffen einer Bewegungsanforderung bis zum Start der Bewegung an einem Maschinenelement! Hierbei setzt das System TRANS200 mit maximal 20ms einen neuen Standard in der NC-Technik. Im Verlauf einer Bewegung ist aber auch die Kurvenform einer Bewegung von entscheidender Bedeutung. Eine Steuerung, die selbst die Ableitung der Beschleunigung, den Ruck, genau definiert, läßt deutlich höhere Maschinengeschwindigkeiten zu, weil auf diese Art und Weise mechanische Beanspruchung deutlich reduziert werden.<BR>Die Bewegungen der digitalen intelligenten Antriebe erfolgen hochpräzise mit SERCOS interface. Diese international genormte Kommunikationsschnittstelle zwischen der Steuerung und den Antrieben ermöglicht eine störungsfreie Kommunikation durch Lichtwellenleitertechnik und eine Mikrosekundengenaue Synchronisation aller Antriebe.<BR>Hinzu gehört ein komplettes Angebot an hochdynamischen rotatorischen und linearen AC-Servo-Motoren. Die Grenzen hinsichtlich Beschleunigung und Geschwindigkeit werden derzeit mehr durch die Mechanik der Maschinenelemente als durch die Steuerungs- und Antriebstechnik gesetzt.<BR>Neben der hohen Performance ist eine hohe Verfügbarkeit ein entscheidendes Kriterium für die Produktivität. Das Sicherstellen dieser hohen Verfügbarkeit gliedert sich in 2 Stufen:<BR><BR>1. Erkennen eines Fehlers<BR>2. Schnelle Behebung<BR><BR>Das System TRANS200 ermöglicht es, in kürzester Zeit, Fehler zu lokalisieren. Über das verwendete Netzwerk, in der Regel den Feldbus, wird gemeldet, welche Baugruppe gestört ist und ausgetauscht werden muß. Zusätzlich ist an jedem Gerät ein Display angebracht, das den fehlerfreien/fehlerhaften Zustand anzeigt. Das ist notwendig, falls die Kommunikation gestört ist.<BR>Die Einführung von Firmware in Automatisierungskomponenten in den letzten 2 Dekaden hat bei vielen Herstellern dazu geführt, daß der Austausch defekter Geräte sehr kompliziert wurde. Die Austauschgeräte müssen in der Regel mit einem PC oder einem Programmiergerät von qualifiziertem Personal programmiert werden.<BR>Bei der TRANS200 wird die einfache Austauschbarkeit im Fehlerfall mit der durchgängigen Verfügbarkeit von Programmiermodulen in jedem Gerät erreicht. Das Programmiermodul des defekten Gerätes wird gezogen, ein neues Gerät aus dem Ersatzteilllager montiert, das Programmiermodul wieder eingesteckt und eingeschaltet. Das Design aller Komponenten der TRANS200 incl. Steuerungen und Antriebe ist so ausgelegt, daß diese einfache Verfahrensanweisung angewendet werden kann.<BR>Das heißt, eine Wiederinbetriebnahme kann ohne Programmiergerät durchgeführt werden!<BR><BR>Einfache Handhabung - Offenheit und Standards<BR><BR>An welcher Stelle der Anwender mit der TRANS200 auch in Berührung kommt, er wird auf offene Standards treffen. Die Programmierung erfolgt in DIN 66025 G-Codes, die Anbindung an die SPS erfolgt über eine Auswahl von Feldbussen. Die Vernetzung von Steuerungen und Antrieben geschieht mittels SERCOS interface. Das heißt sowohl Programmierung als auch Schnittstellen sind mit zukunftssicheren offenen Technologien gestaltet.<BR><BR>Abbildung 4<BR><BR>Für die Programmierung der NC-Programme steht ein komfortabler NC-Assistent zur Verfügung. Dieser Assistent hilft in einfach verständlicher Weise Schritt für Schritt bei der Erstellung eines NC-Satzes. Diese seit Jahren auch als Dialog-orientierte Programmierung bekannte und bewährte Methode hat Rexroth Indramat bei der TRANS200 konsequent fortgeführt, um die Bedienung noch intuitiver zu gestalten. Damit wird das Ziel erreicht, mit möglichst wenig CNC-Vorkenntnis auszukommen.<BR><BR>Abbildung 5<BR><BR>Für die Inbetriebnahme steht ein Grundbildschirm zur Verfügung, der dem Anwender alle benötigten Status-Informationen, wie z.B. Achspositionen, NC-Programmablauf, aktuelle G- und M- Befehle usw. visualisiert.<BR><BR><BR>Aufwärtskompatibilität zur MTC200<BR><BR>In Nordamerika kommen vor allem hochproduktive Standardlinien mit geringer Flexibilität zum Einsatz. Dort kommen nur in wenigen Fällen Anwendungen mit sehr hoher Komplexität zum Tragen. Hierfür bietet Rexroth Indramat den großen Bruder der TRANS200, die MTC200 an. Die MTC200 stellt zusätzlich Funktionen wie z.B. integrierte SPS, Mehrprozesstechnik und komplettes Werkzeugmanagement zur Verfügung.<BR>Großen Wert legt Rexroth Indramat auf die Aufwärtskompatibilität, d.h. auf der TRANS200 erstellte NC-Programme lassen sich problemlos auf der MTC200 wiederverwenden. Diese NC-Programme erzeugen auf der MTC200 die identischen Bewegungen.<BR><BR><BR>Zusammenfassung und Ausblick<BR><BR>Für die beschriebenen Anwendungen stellen sowohl Endanwender als auch Maschinenhersteller spezielle Anforderungen. <BR>Das Steuerungs- und Antriebssystem TRANS200 erfüllt diese Anforderungen durch Offenheit, Flexibilität bei gleichzeitig extrem einfacher Handhabung. Die komfortable Anbindung an alle relevanten Feldbusse und einfache Inbetriebnahme überzeugen den Maschinenhersteller. Höchste Performance und einfache Handhabung z.B. im Austauschfall überzeugen den automobilen Endkunden. Der damit verbundene reduzierte Aufwand ist ein entscheidender Vorteil für den Anwender und senkt die lifecycle-costs solcher Anlagen erheblich.<BR>Die TRANS200 ist für den Einsatz in weltweit verteilten Projekten bestimmt. Zur Zeit laufen Prototyp - Anwendungen bei bedeutenden Maschinenherstellern z.B. im nordamerikanischen Raum. Diese aktuellen Anwendungen belegen den Bedarf an einer Lösung dieser Art von Rexroth Indramat.<BR>8) Literaturverzeichnis<BR><BR>9) Abbildungsunterschriften<BR>Abbildung 1: Bearbeitung eines Zylinderblocks<BR>(Bitte Foto Hinweis: Grob-Werke GmbH & Co. KG)<BR>Abbildung 2: PPC-R Baugruppe für TRANS200<BR>Abbildung 3: Systemarchitektur TRANS200<BR>Abbildung 4: NC-Assistent<BR>Abbildung 5: Inbetriebnahme - Grundbildschirm<BR>10) Suchworte<BR>Automatisierte Fertigung, Bewegungssteuerung, CNC-Systeme, Dialog-orientierte Programmierung, Feldbusse, Motorenfertigung, MTC200, Offene Bewegungssteuerung, Offene Steuerung, SERCOS interface, TRANS200, Transferstraßen<BR></TD> </TR> <TR> <TD CLASS=detailQuelle> </TD> </TR> </TABLE> </TD> <TD WIDTH=28 VALIGN=top><IMG NAME="" SRC=/pi/spacer.gif WIDTH=1 HEIGHT=1 ALT=""></TD> <TD WIDTH=174 VALIGN=top></TD> </TR> <TR> <TD VALIGN=top><IMG NAME="" SRC=/pi/spacer.gif WIDTH=393 HEIGHT=1 ALT=""></TD> <TD WIDTH=28 VALIGN=top><IMG NAME="" SRC=/pi/spacer.gif WIDTH=28 HEIGHT=1 ALT=""></TD> <TD WIDTH=174 VALIGN=top><IMG NAME="" SRC=/pi/spacer.gif WIDTH=174 HEIGHT=1 ALT=""></TD> </TR> </TABLE> <P><I>Diese Seite wurde am 22.09.2006, 13:53 Uhr aktualisiert</I></P> </BODY>