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Servoantriebe Achssteuerungssysteme einfacher definieren

| Autor / Redakteur: Peter Schoch / Dipl.-Ing. (FH) Reinhold Schäfer

Mechatronische Design-Tools ermöglichen es, nicht nur digitale Prototypen schneller umzusetzen. Sie können damit auch die Achssteuerungssysteme einfacher definieren. Die Parametrierung wird an die Steuerung übergeben und das langwierige Tuning der Servoantriebe verkürzt sich deutlich.

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Basierend auf den Anwendungsdaten ermittelt die Motion-Analyzer-Software einen geeigneten Antrieb unter Einbezug örtlicher Gegebenheiten wie Versorgungsspannung und Aufstellort.
Basierend auf den Anwendungsdaten ermittelt die Motion-Analyzer-Software einen geeigneten Antrieb unter Einbezug örtlicher Gegebenheiten wie Versorgungsspannung und Aufstellort.
(Bild: Rockwell Automation)

Wettbewerbsdruck und eine sich ständig ändernde Kundennachfrage prägen den Markt von Maschinenbauern. Aktuell sind die Unternehmen gefordert, ihre Maschinen immer schneller zu entwerfen, zu entwickeln und auf den Markt zu bringen. Um dies zu realisieren, können Maschinenbauer auf die Hilfe von mechatronischen Design-Tools zurückgreifen. Diese ermöglichen es ihnen, digitale Prototypen der Maschine effizient umzusetzen.

Produkteinführungszeit der Maschine kann sich verzögern

Bei einer falschen Antriebsauslegung eines Achssteuerungssystems beispielsweise verursacht die verwendete Konstruktionszeit nicht nur unnötige Kosten. Des Weiteren kann sich dadurch die Produkteinführungszeit der ganzen Maschine verzögern. Deshalb ist es für den Maschinen- und Anlagenbau ein großer Vorteil, wenn Konstrukteure die Achssteuerungssysteme mithilfe einer einzigen Plattform schnell entwickeln und prüfen können, dann bleibt ihnen mehr Zeit für die Umsetzung von Innovationen und die Verbesserung ihrer Maschinen.

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Basierend auf den Applikationsdaten ermittelt die Motion-Analyzer-Software einen geeigneten Antrieb unter Einbezug örtlicher Gegebenheiten wie Versorgungsspannung und Aufstellort. Damit bietet Rockwell Automation ein zentrales Werkzeug zur Optimierung des Maschinendesigns für alle Entwicklungsbereiche an. Außerdem kann der Motion Analyzer einen Kosten- und Leistungsvergleich für unterschiedliche Antriebstechniken durchführen. Der Anwender kann somit die am besten geeignete Variante auswählen.

Zentrale Datenhaltung ermöglicht dezentrales Zusammenarbeiten

Konstrukteure sind dank des kostenlosen Web-Tools in der Lage, ihre Achssteuerungssysteme einfacher zu definieren. Das Designen und Bewerten der umzusetzenden Anforderungen wird dadurch sehr stark vereinfacht.

Die Funktionen sind anwenderfreundlich und verfügen über einen umfangreichen Produktkatalog. Durch den Zugriff auf eine Cloud sind Anwender bei der Systemkonstruktion komplexerer Anwendungen nicht mehr von der Leistungsfähigkeit ihrer eigenen IT-Infrastruktur anhängig.

Zusätzlich erhalten Anwender automatisch Updates und können bei Projekten zusammenarbeiten, da die Daten an einem zentralen Ort gespeichert werden. Projektdateien müssen somit nicht länger umständlich zwischen den einzelnen Teammitgliedern geteilt werden. Der Motion Analyzer beinhaltet außerdem ein neues Browser-Format, das eine Filterfunktion bietet und es Anwendern erlaubt, Produkte sowie die generelle Preisgestaltung zu prüfen und zu vergleichen. Diese Möglichkeit ähnelt den Suchfunktionen auf bekannten E-Commerce-Webseiten.

Maschinenbauer erhalten mit einem Web-Tool Zugang zu einer größeren Auswahl an Achssteuerungsprodukten. Das Angebot beinhaltet zudem Produkte von Encompass-Partnern aus dem Partner-Network-Programm von Rockwell Automation.

Simulationstool bildet die Reaktion des Antriebs nach

Das Tool hilft dabei, die Konstruktion von Achssteuerungssystemen von einem mehrtägigen Prozess zu einem Projekt zu verkürzen, das in wenigen Stunden abgeschlossen werden kann. Konstrukteure können mithilfe des Motion Analyzer-Web-Tools die Systemspezifikationen bestimmen, eine Vielzahl an Produkten evaluieren, das Design vervollständigen und Materialstücklisten erstellen. Das Online-Werkzeug unterstützt dabei die Sprachen Deutsch, Englisch sowie Chinesisch und ist mit einer großen Anzahl von Betriebssystemen für PCs, Smartphones und Tablets kompatibel.

Um die Anwenderdaten zu schützen, hat Rockwell Automation bei der Entwicklung des Motion-Analyzer-Web-Tools für die Sicherheit auf Best Practices aus der Industrie gesetzt. Diese beinhalten die Anwendung des Protokolls HTTPS/TLS 1.2 mit 128-bit-Verschlüsselung für alle Verbindungen. Das Tool unterstützt des Weiteren die Defense-in-Depth-Sicherheitsfunktionen, die in der Azure-Cloud-Plattform von Microsoft eingebaut sind. Diese erreichen nach ISO 27001 die höchste internationale Sicherheitszertifizierung und -akkreditierung.

Des Weiteren bildet das Simulationstool Motion Analyzer die Reaktion des Antriebs nach, wobei vor allem seine Kopplung an die Applikation berücksichtigt wird: Dort zeigen sich besonders die Auswirkungen wenig steifer Kupplungen oder von Kupplungen mit Spiel. Daraus lassen sich dann für die mechanische Konstruktion Aussagen über die Brauchbarkeit verschiedener Konstruktionsaufbauten gewinnen und gegebenenfalls Anpassungen vornehmen.

Ganz nebenbei entstehen bereits an dieser Stelle Reglereinstellungen für das Steuerungssystem. Der Motion Analyzer rechnet mit exakt den gleichen Werten wie Studio 5000, das Entwicklungstool für die gesamte Steuerungsumgebung. Diese Parametrierung wird ebenso an die Steuerung übergeben und das langwierige Tuning der Servoantriebe verkürzt sich deutlich, was insbesondere bei der Inbetriebnahme vor Ort von Vorteil ist.

Aufgrund unstrukturierter Programme, die schwer verständlich und schwierig zu organisieren sind, stehen viele Maschinenbauer und Anwender vor der Herausforderung, auf Produktionsänderungen zu reagieren. Mit dem Studio 5000 Logix Designer lässt sich in der aktuellen Version 24 das Steuerungssystem noch intuitiver an den Produktionsablauf anpassen, was letztlich zu produktiveren Automatisierungssystemen führt.

Als Teil einer modernen Entwicklungs- und Designumgebung wird die Studio-5000-Logix-Designer-Software in der Version 24 für die Konfiguration der Allen-Bradley-Logix-Steuerungen von aus dem Hause Rockwell Automation zur diskreten Prozess-, Batch-, Bewegungs-, Sicherheits- und Antriebssteuerung genutzt.

Programmstruktur lässt sich an den funktionalen Applikationsablauf anpassen

Studio 5000 bietet eine neue logische Programmansicht, die die Programmstruktur auf Basis der Funktionalitäten des Anwenders anordnet anstatt nach der Abarbeitung durch die Steuerung. So lassen sich fehlerhafte Programme leichter identifizieren und korrigieren. Zudem verkürzt sich die Zeit für einen Neustart nach einem Anlagenausfall ganz entscheidend.

Die Programm-Bibliotheken erleichtern es zudem, Daten zu speichern und nach Bedarf einzusetzen. So lassen sich Funktionsmodule einfach aus der Bibliothek von Studio 5000 Logix Designer Version 24 per „drag and drop“ in ein neues Projekt einfügen. Ingenieure können somit Funktionsmodule mehrfach verwenden, was Entwicklungszeit spart und künftige Betriebsänderungen vereinfacht.

Entwicklungs- und Wartungsteams für Automatisierungsanlagen arbeiten zunehmend global und sind hochspezialisiert, aus diesem Grund benötigen sie immer leistungsfähigere Tools zur Zusammenarbeit. Ähnlich wie die Motion-Analyzer-Software verfügt die Studio 5000-Software über umfangreiche Möglichkeiten zur Zusammenarbeit. Mit den umfangreichen Multiuser-Funktionen haben mehrere Anwender die Möglichkeit, zunächst separat zu arbeiten und die einzelnen Lösungen dann später zusammenzuführen.

Zusätzlich unterstützt die Software den Allen-BradleyKinetix-5500-Servoantrieb mit integrierter Sicherheitsfunktion, wodurch sich die Entwicklungs- und Installationszeiten verkürzen. Dies gilt auch für den Frequenzumrichter Allen-Bradley PowerFlex 527. Als erster frequenzgestellter Antrieb kann er die Achssteuerungsbefehle der Studio-5000-Logix-Designer Version 24 für die Maschinensteuerung und die Motorsynchronisierung nutzen.

Außerdem können Maschinenbauer mithilfe des integrierten Zustandsüberwachungssystems Allen-Bradley Dynamix 1444 das Integrated Architecture System von Rockwell Automation nutzen, anstatt ein isoliertes Zustandsüberwachungssystem einzusetzen. Damit können der aktuelle Anlagenzustand überwacht, potenzielle Probleme vorher erkannt und Schäden an kritischen Maschinen vermieden werden. MM

* Peter Schoch ist Teamleader Commercial Engineering bei der Rockwell Automation in 40468 Düsseldorf

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