Automation Externe Maschinensteuerungen kommandieren Industrieroboter

Die Automatisierung über die Industrierobotik gelingt häufig nur dann, wenn Roboter und Maschinen perfekt integriert sind. Kuka hat eine Steuerungssoftware entwickelt, die in Zusammenspiel mit der industriellen Realzeitkommunikation die Fernkommandierung des Roboters ermöglicht.

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Schubert & Salzer Data GmbH

CMS Automatisme

Spätestens die Krise der vergangenen fünf Jahre hat offengelegt, wie existenziell wichtig es gerade für Deutschland als wichtigen Player in einer globalisierten Wirtschaft ist, über „atmende“ Produktionseinrichtungen zur verfügen. Als eine der entsprechenden Schlüsseltechnologien erweist sich dabei die Automatisierung über die Industrierobotik.

Kommunikation zwischen Steuerung koordiniert Arbeiten von Fertigungsmaschine und Roboter

Roboter dienen nicht einem Selbstzweck, sondern erfüllen die unterschiedlichsten Teilaufgaben bei der Lösung einer Automatisierungsaufgabe. So können sie etwa zum Vor- oder Nachbearbeiten der Werkzeuge oder Werkstücke von Fertigungsmaschinen verwendet werden oder auch zum Handling, wie beispielsweise zum Be- oder Entladen.

Damit die Arbeiten von Fertigungsmaschine und Roboter koordiniert ablaufen können, ist eine Kommunikation zwischen deren Steuerungen notwendig. Ursprünglich wurde diese Aufgabe von parallel verdrahteten Signalen erfüllt, die danach von herkömmlichen Feldbussen abgelöst wurden. Einige Industriebereiche, wie zum Beispiel das Spritzgießen, haben mit der Euromap67-Schnittstelle auch die Bedeutung der einzelnen Signale standardisiert.

Ethernet-basierte Feldbusse als Kommunikationsvoraussetzung

Um die Anforderungen moderner Automatisierungsanlagen zu erfüllen, reicht die Kommunikation über ein paar wenige E/A-Signale jedoch nicht mehr aus. Mit dem Aufkommen der modernen Ethernet-basierten Feldbusse wurden die kommunikationstechnischen Voraussetzungen für ein leistungsfähiges Zusammenarbeiten von Anlage, Produktionsmaschine und Robotern geschaffen. Eine wichtige Eigenschaft der neuen Feldbusse ist es dabei, mehrere Protokolle und damit Dienste über dasselbe Ethernetkabel oder mehrere Busse parallel betreiben zu können. Die neue Kuka-Robotersteuerung KR C4 unterstützt neben ihren Standardbussen Ethercat und TCP/IP über Ethernet optional auch Profinet und Ethernet/IP. Über Gateways können weitere Busse, wie zum Beispiel Varan, angebunden werden.

Die folgenden Dienste stehen zur Kommunikation mit anderen Teilnehmern zur Verfügung.

• Zyklische Prozessdaten: Nach wie vor wird selbstverständlich die Kommunikation über E/A-Signale benötigt. Dabei werden deterministisch und in einem konstanten Taktraster zuvor projektierte Prozessdaten in beiden Richtungen übertragen. Im Gegensatz zu früher sind über die Ethernet-basierten Feldbusse heute jedoch größere Prozessdatenabbilder bei schnelleren Taktraten möglich.

• Asynchrone Telegramme: Im Gegensatz zu den zyklischen Prozessdaten werden asynchrone Telegramme nur bei Bedarf generiert und an die Gegenstelle geschickt, die sie lesend entgegennimmt. Dies kann zum Beispiel zur Meldung von Hinweisen, Fehlern und deren Bestätigung auf der jeweils anderen Steuerung verwendet werden.

• Dateitransfer: Zur Zusammenstellung von Rezepturen, Archivierung und Wiederherstellung von Roboterprogrammen oder Bereitstellung von Kurvenscheibentabellen kann auf der KR C4 ein FTP-Server installiert werden. Der Kommunikationspartner als FTP-Client hat damit Zugriff auf das Dateisystem der Robotersteuerung.

• Taktsynchronisation: Die Bewegungen des Roboters sollen in manchen Phasen möglichst genau synchron zu denen der Produktionsmaschine erfolgen. Auch sollen das Losfahren und das Anhalten des Roboters in bestimmten Situationen möglichst genau zur Bewegung der Produktionsmaschine erfolgen. Die Grundvoraussetzung dafür ist, dass die internen Taktsignale der Robotersteuerung und der anderen Steuerung phasenstarr miteinander synchronisiert sind. Dafür wird in der KR C4 kein feldbusspezifischer Mechanismus verwendet, sondern das nach IEEE 1588 V1 standardisierte Precision Time Protocol. Die KR C4 kann dabei als Clock Master oder als Clock Slave arbeiten.

• Safety: Der Wunsch nach einheitlicher Maschinen- und Robotersicherheit führt zu der Anforderung, dass die Robotersicherheit von der Maschinensicherheitssteuerung oder über eine übergeordnete Sicherheitssteuerung angesteuert werden kann. Die KR C4 stellt dazu zwei Sicherheitsprofile zur Verfügung: die Basis-Safety des Roboters oder optional das Zusatzprodukt Safe Operation. Während in der Basis-Safety lediglich die Grundfunktionen wie Not-Halt enthalten sind, bietet Safe Operation darüber hinaus erweiterte Sicherheitsfunktionen, wie zum Beispiel sicher überwachte kartesische und achsspezifische Arbeitsräume, sicher überwachte Geschwindigkeit, Beschleunigung oder Halt. Diese beiden Sicherheitsprofile können über die jeweiligen sicherheitsspezifischen Erweiterungen der unterstützten Feldbusse verwendet werden, also Fail Safe over Ethercat (FSoE), Profisafe und CIP-Safe.

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