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PC-based Control reduziert Zykluszeiten

03. Februar 2020, 09:30 Uhr   |  Thomas Kosthorst


Fortsetzung des Artikels von Teil 1 .

Die Vorteile durch PC-basierte Steuerungstechnik

Für den Einsatz von PC-based Control hat Beck Automation sich bereits im Jahr 2011 entschieden, wie Christoph Jenni, Leiter der Software-Abteilung, erläutert: „Die PC-basierte Steuerungstechnik hat damals schon mit einigen grundsätzlichen Vorteilen überzeugt – beispielsweise durch den einfachen Remote Access für den Support unserer Anlagen direkt beim Kunden. Bei der Beckhoff-Lösung kam als nützliches Feature noch die Möglichkeit des Online Change dazu. Profitieren konnten wir verglichen mit der vorherigen SPS-basierten Lösung nicht zuletzt von der leistungsfähigen Achsansteuerung mit umfassenden Diagnosemöglichkeiten sowie vom Einsatz des schnellen Kommunikationsstandards Ethercat als Ersatz für die bisherige Einzelverdrahtung.“ Nino Zehnder ergänzt die spezifischen Vorteile eines Windows-basierten Systems: „Die entsprechende Offenheit sorgt für eine maximale Flexibilität. So lassen sich beispielsweise Datenauswertungen ohne großen Aufwand direkt als Excel-Tabelle abspeichern oder vielfältige Möglichkeiten für ein benutzerfreundliches HMI nutzen.“

Im Fokus stehen weiterhin die Modularität und gute Skalierbarkeit von PC-based Control, wie Christoph Jenni bestätigt: „Je nach Maschinengröße und -ausstattung lässt sich die Steuerungstechnik optimal anpassen, ohne dass ein großer Engineeringaufwand erforderlich wäre. So kann beispielsweise die Anzahl der Servoachsen problemlos an die jeweiligen Anforderungen angepasst werden. Außerdem kommt PC-based Control ohne eine Begrenzung der Anzahl der I/O-Kanäle aus und lässt somit alle Möglichkeiten offen.“

Installation der Servoverstärker AX5000 mit den OCT-Servomotoren AM8000
© Beckhoff Automation

Die Servoverstärker AX5000 ergeben zusammen mit den OCT-Servomotoren AM8000 eine effiziente und dynamische Motion-Lösung.

Bei der neuen 6-fach-IML-Anlage hat Beck Automation konsequent die Servoantriebstechnik eingesetzt. Dies biete durch das vereinfachte Einstellen der Anlage insbesondere beim Umrüsten große Vorteile. Insgesamt verfügt die Anlage über vier Servomotoren der Baureihe AM8000. Diese werden über zwei einkanalige Servoverstärker (AX5103/AX5118) beziehungsweise eine zweikanalige Ausführung (AX5203) sowie mit der Software Twincat 3 NC PTP angesteuert. Dabei sorgt einer der vier Servomotoren mit einem Stillstandsdrehmoment von 29 Nm (AM8063) für eine äußerst dynamisch bewegte Hauptachse. Hinzu kommen zwei Servomotoren mit 2,37 Nm (AM8032)  und ein weiterer mit 3,22 Nm (AM8033), teilweise mit Haltebremse ausgestattet. Realisiert ist damit unter anderem die Shuttle-Bewegung, um die Kunststoffdeckel mit ausreichend kurzer Zykluszeit am Vision-Prüfsystem vorbeiführen zu können. Zudem wirke sich die im Gegensatz zur Pneumatik ruckarme Servoantriebstechnik positiv auf die Anlagenlebensdauer aus, da die Massenkräfte verringert werden.

Servomotoren-Installation
© Beckhoff Automation

Zwei der vier zum Einsatz kommenden Servomotoren übernehmen die Hauptarmbewegung (Motor rechts oben) und die Shuttle-Funktion (Motor links oben).

Die weiteren Servoachsen dienen zum einen dem Entnehmen der Labels aus dem Magazin und zum anderen dem Abstapeln der fertigen Kunststoffdeckel. Positiv hat sich aus Sicht von Christoph Jenni auch die One Cable Technology (OCT) ausgewirkt: „Durch OCT reduziert sich der Kabel- und Montageaufwand deutlich. Zusätzlich vereinfacht das elektronische Typenschild die Inbetriebnahme, die Fehlersuche und einen etwaigen Gerätetausch.“

I/O-Ebene
© Beckhoff Automation

Der Embedded-PC und die aus Ethercat- und Twinsafe-Klemmen gebildete I/O-Ebene bauen äußerst kompakt.

Ausreichend Rechenleistung für die gesamten Steuerungs- und Motion-Control-Abläufe bietet ein Embedded-PC mit Intel-Atom-Prozessor (1,75 GHz Taktfrequenz). Dabei sieht Christoph Jenni einen entscheidenden Vorteil im breiten Spektrum der Industrie-PCs von Beckhoff: „Je nach Anforderung beziehungsweise Anlagengröße lassen sich ohne großen Aufwand auch leistungsstärkere IPCs oder ebenso die Multicore-Technologie nutzen. Die vorhandene Steuerungssoftware ist darauf gleichermaßen einsetzbar. Auf diese Weise sind wir in der Anlagenkonstruktion sehr flexibel.“

Gleiches gelte für den Einsatz von Twincat: „Mit der vorhandenen Motion-Control-Bibliothek konnten bisher alle unsere Anforderungen erfüllt werden. Auch Besonderheiten wie etwa der Date austausch per OPC UA waren mit der entsprechenden Software-Funktion einfach zu realisieren.“ Weitere Effizienzvorteile habe zudem die systemintegrierte Sicherheitslösung ergeben. Denn mit den über die Twinsafe-Logic und den Twinsafe-Optionskarten für die Antriebe umgesetzten Sicherheitsfunk­tionen – Schutztüren und Not-Halt – habe man den Verdrahtungsaufwand und Platzbedarf deutlich reduzieren können.

Autor

Thomas Kosthorst ist tätig im Branchenmanagement Kunststoffmaschinen/Hydraulikanwendungen bei Beckhoff Automation.

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