Offene Automatisierungstechnik mit EtherCAT: perfekt geeignet für das Handling von Kunststoffteilen

Das PC-based-Control-Prinzip

Mit unserer PC-basierten Steuerungstechnik bieten wir für alle Bereiche der Automatisierung von Kunststoffmaschinen umfassende Systemlösungen in verschiedenen Leistungsklassen an. Das Grundprinzip beruht auf einem leistungsfähigen Industrie-PC, einer performanten Feldbusanschaltung mit den angeschlossenen Peripheriegeräten für Sensorik und Aktorik sowie der Software TwinCAT für Engineering und Echtzeitsteuerung. Ergänzt wird die Steuerungsplattform durch ein umfangreiches Portfolio an Antriebstechnikkomponenten. TwinCAT bündelt alle notwendigen Funktionalitäten wie SPS, Motion Control, Robotik, Messtechnik, Bildverarbeitung und HMI in einer Software. Basierend auf IT-Standards verfügt unsere Steuerungslösung über die notwendige Offenheit, um intelligente Produktionskonzepte gemäß Industrie 4.0 zu realisieren.

Aufgrund der Leistungsstärke moderner Prozessoren, wie wir sie in allen PC-Serien verbauen, können rechenintensive Anwendungen problemlos in die Steuerungsplattform integriert werden. Kunststoffmaschinenhersteller profitieren vom kontinuierlichen Leistungszuwachs der Prozessoren: Kürzere Abtastzeiten steigern schon heute die Qualität des Endprodukts und bilden in Zukunft die Voraussetzung zur Realisierung selbstlernender Maschinen. Die Möglichkeit, beispielsweise eine Spritzgießmaschine komplett zu simulieren im virtuellen Designprozess, spart Zeit bei der Entwicklung und der Inbetriebnahme.

EtherCAT: Weltstandard für Kunststoffmaschinen

Die EtherCAT-Technologie wurde 2003 von uns auf den Markt gebracht und als offener Standard der Automatisierungstechnik zur Verfügung gestellt. Mit herausragender Leistung, flexibler Topologiewahl, umfangreicher Diagnose und einfacher Konfiguration eignet sich EtherCAT optimal für den Einsatz in Kunststoffmaschinen. Wir liefern die größte Anzahl von EtherCAT-kompatiblen Automatisierungsmodulen sowohl für I/Os als auch für die Antriebstechnik.

In der Kunststofftechnik gehört EtherCAT zu den am meisten genutzten Standards. Es steht eine große Anzahl EtherCAT-kompatibler Sensoren und Aktoren im Markt zur Verfügung, wodurch eine hohe Investitionssicherheit gewährleistet ist. Besonders interessant für elektrisch angetriebene Spritzgießmaschinen ist die problemlose Anbindung von Verstärkern von Drittanbietern. Auch andere Feldbussysteme können als Kommunikationslayer über EtherCAT eingebunden werden.

Die schnelle und hochpräzise Technologie eXtreme Fast Control (XFC) basiert auf EtherCAT und speziellen, für XFC optimierten I/O-Baugruppen, die mit hoher Genauigkeit Signale aufnehmen bzw. Aktionen auslösen. Mit I/O-Response-Zeiten unter 100 μs ermöglicht XFC sehr schnelle und deterministische Reaktionen und trägt damit zur Prozessoptimierung bei.

TwinSAFE: die offene und skalierbare Sicherheitstechnologie

Mit TwinSAFE haben wir ein durchgängiges Sicherheitskonzept umgesetzt, das sichere Funktionalitäten in die nicht sicherheitsgerichtete Steuerungsarchitektur integriert. Separate Sicherheitssteuerungen werden damit überflüssig. Die typischen Sicherheitsfunktionen sind in der TwinSAFE-Logic EL6910 oder der kompakten Safety-Steuerung EK1960, auf Basis von Standard-Safety-Funktionsbausteinen, entsprechend den Sicherheitsanforderungen, programmier- bzw. konfigurierbar. Mit unserer Safety-Lösung wird der Engineering-Prozess beschleunigt, da sich die sicherheitsgerichteten Erfordernisse unterschiedlicher Maschinenkonfigurationen per Software realisieren lassen. Alle Beckhoff Sicherheitssteuerungen eignen sich für Anwendungen bis SIL 3 nach IEC 61508 bzw. Performance-Level e der ISO 13849-1 und erfüllen so die Norm DIN EN 201 für Spritzgießmaschinen.

Über die TwinSAFE-I/O-Module wird die Sicherheitstechnik nahtlos in den Klemmenstrang integriert, wobei sich sichere Signale beliebig mit Standardsignalen mischen lassen. Hiervon profitieren Blasformmaschinen oder Produktionszellen mit Schaltschränken an unterschiedlichen Montageorten. Dank ihrer Skalierbarkeit eignet sich unsere Safety-Lösung sowohl für ausgedehnte Anlagen als auch für kleine Spritzgieß- und Blasformmaschinen. Hier reicht eine Safety-Logic, um die komplette Sicherheitstechnik zu realisieren. Besonders geeignet für Spritzgießmaschinen mit hydraulischen und/oder elektrischen Antrieben ist die kompakte Safety-Steuerung EK1960. Sie erlaubt die direkte Ansteuerung digitaler Schaltventile mit 2 A Last, wie sie z. B. in Kernzügen zum Einsatz kommen. Mit der TwinSAFE-SC-Technologie lassen sich Signale mit niedrigem Safety-Level redundant für sicherheitstechnische Aufgaben nutzbar machen.

Die modulare Industrie-PC-Serie für die Hutschiene

Mit den Embedded-PCs der Serie CX kombiniert Beckhoff die PC-Technik mit der modularen I/O-Ebene auf der Hutschiene im Schaltschrank. Durch Hinzufügen oder Entfall von Baugruppen und Interfaces werden nur die Komponenten verbaut, die der Anwender für die jeweilige Applikation benötigt. Auf diese Weise eröffnen die Embedded-PCs ein breites Anwendungsfeld – beispielsweise im Bereich Kunststoffmaschinen und Produktionszellen.

Aufgrund seiner Robustheit eignet sich der CX als leistungsstarke und zuverlässige Steuerung unter rauen Industriebedingungen, wie Vibration oder Hitze. Die feine Skalierbarkeit in unterschiedlichen Geräteklassen ermöglicht dem Anwender genau die zu seiner Applikation passende Leistungskategorie auswählen. Die Geräte der unteren Leistungsklasse eignen sich beispielsweise für die Steuerung von Temperiergeräten, für Dosieranwendungen und Förderbänder. Mit dem CX5100 und dem CX5200 stehen leistungsstarke Steuerungs-PCs für Spritzgieß- und Blasformmaschinen zur Verfügung. Die Geräte der Serien CX20x0, CX20x2 sind Highend-Steuerungen, welche aufwändige Userinterfaces, die Integration der Bildverarbeitung, die Realisierung von Machine Learning oder die Aggregation großer Datenmengen erlauben.

Die kompakte Bauform der Embedded-PC-Geräte wird von der Serie der Ultra-Kompakt-Industrie-PCs noch unterboten und eignet sich daher als Alternative, insbesondere wenn es um die Minimierung von Einbauraum geht. Während der C6015 für Steuerungsaufgaben der unteren Leistungskategorie geeignet ist, erfüllt der C6030 die Anforderungen einer Standardsteuerung. Von Vorteil ist auch die flexible Montage: Während der CX nur horizontal verbaut werden kann, ermöglichen die Geräte der Serie C60xx jede beliebige Einbaulage. Ein weiteres Plus der Embedded-PCs – wie des gesamten Industrie-PC-Portfolios von Beckhoff – ist die langjährige Verfügbarkeit von Ersatzteilen, die dem Kunden eine hohe Investitionssicherheit bietet.

EtherCAT-I/O-Module integrieren Temperaturregelung, Energiemessung und Sicherheitstechnik in die Steuerungsplattform

1995 hat Beckhoff die Busklemme auf den Markt gebracht, die sich seitdem zu einem der wichtigsten Technologiestandards der Automatisierungstechnik entwickelt hat. Im Jahr 2003 folgte die Entwicklung des schnellen Kommunikationssystem EtherCAT. Von Beckhoff als offenes System auf den Markt gebracht, wurde es innerhalb weniger Jahre zu einem Weltstandard in der Automatisierung. Anwendern steht ein umfangreiches EtherCAT-I/O-Klemmenportfolio zur Verfügung, das sowohl hinsichtlich seiner Leistungsfähigkeit als auch seiner Varianz hervorragend geeignet ist, um jede Funktionalität in Kunststoffmaschinen und deren Peripherie zu automatisieren.

• EL3318 zur Temperaturerfassung
  Die EtherCAT-Klemme EL3318 eignet sich optimal zur Temperaturerfassung über Thermoelemente. Die 8-Kanal-Eingangsklemme mit integrierter Kaltstellenkompensation ist sehr kompakt im Aufbau und erfasst Temperaturen mit hoher Genauigkeit und hohem Störabstand.
• EL3403 und EL3446 zur Energiemessung
  Mit der 3-Phasen-Leistungsmessklemme EL3403 kann der Energieverbrauch einer Kunststoffmaschine gemessen und optimiert werden. In Verbindung mit dem TwinCAT Plastic Processing Framework dient die EL3403 zum kostengünstigen Condition Monitoring der Heizbänder durch sequenziell abwechselnde Testung im Betrieb. In traditionellen Steuerungsaufbauten kann die Leistungsmessklemme auch zur Strommessung genutzt werden. Für die einfache Überwachung der Heizbandfunktion steht die EL3446 zur Verfügung. In Kombination mit der Spannungsmessung in nur einer Leistungsmessklemme kann die Leistungsaufnahme einzelner Maschinenkomponenten durch eine Strommessung kostengünstig aufgezeichnet werden. Mit Einsatz der Beckhoff SCT-Stromwandler (SCT2xxx, SCT1xxxx) lässt sich die passende Kombination von Sensor- und Energieerfassungsklemme ohne Detailwissen zusammenstellen.
• EL3255 zur Positionserfassung
  Die EtherCAT-Klemme EL3255 erlaubt die potentiometrische Positionserfassung. Durch eine integrierte Spannungsversorgung liefert die Klemme exakte Ergebnisse (Spannungswerte) auch in Umgebungen mit hohen Störfeldern. Die EL3255 eignet sich insbesondere für Spritzgieß- und Blasformmaschinen mit hydraulischer Antriebstechnik.
• EL6224 IO-Link-Klemme
  IO-Link ist ein preisgünstiger Feldbus für das Einlesen von Sensoren mit geringen Echtzeitanforderungen. Eine bevorzugte Anwendung, beispielsweise in der Extrusion, ist das Einlesen von Massedruck und Massetemperatur über die EL6224.
• TwinSAFE-Klemmen zur Integration der Sicherheitstechnik in die Steuerung
  Aufgrund ihrer Skalierbarkeit eignet sich die Beckhoff Safety-Lösung sowohl für ausgedehnte, komplexe Anlagen mit verteilten I/Os als auch für kleine Spritzgieß- und Blasformmaschinen. Hier reicht eine Safety-Logic um die komplette Sicherheitstechnik zu realisieren. Besonders geeignet für Spritzgießmaschinen mit hydraulischen und/oder elektrischen Antrieben ist die kompakte Safety-Steuerung EK1960. Sie erlaubt die direkte Ansteuerung digitaler Schaltventile mit 2 A Last, wie sie z. B. in Kernzügen zum Einsatz kommen.

Durchgängig EtherCAT bis in die IP67-Welt

Mit der EtherCAT Box kommt die EtherCAT-Technologie ohne Schaltschrank zum Einsatz. Die Module der IP67-Serie haben durchgängig ein direktes EtherCAT-Interface, d. h. die hohe Performance bleibt bis in jedes Modul erhalten. Dies eröffnet in der IP67-Welt eine schnelle Prozessdatenkommunikation mit XFC, hochgenaue Messtechnik und integrierte Antriebstechnikfunktionen direkt im Feld. Die robuste Bauweise der EtherCAT-Box-Module erlaubt ihren Einsatz direkt an der Maschine. Schaltschrank und Klemmenkasten werden nicht mehr benötigt. Neben den robusten M12-Schraubverbindern werden für kostensensitive Anwendungen auch D-Sub-Steckverbinder angeboten, die für Handlinganwendungen perfekt geeignet sind.

• Mit der EtherCAT Box EP3744 lässt sich in Handlinganwendungen eine Pneumatik-Drucküberwachung für die Greiferelemente realisieren; gleichzeitig können sechs digitale Eingänge eingelesen werden.
• In der EP1816 wird die Erfassung von 16 digitalen Eingängen mit der Messung von Beschleunigungskräften in 3 Achsen kombiniert.
• Die EP3752 ermöglicht die Messung von Beschleunigungskräften ohne zusätzliche Eingänge. Die Messwerte der Beschleunigungssensoren können zur Erfassung der Massenkräfte, z. B. an Maschinenkörpern oder für innovative Regelungskonzepte mit Ruckkompensation an Handlinggeräten, genutzt werden.
• Für die Erfassung der Prozesstemperaturen direkt am Ort der Entstehung eignet sich die EtherCAT Box EP3314. Durch sie wird die Messgenauigkeit erhöht, und es werden Ausgleichsleitungen für die Thermoelemente eingespart.
• Besonders für die Temperaturerfassung an Spritzgießwerkzeugen oder an Düsen in Extrusionsanlagen eignen sich die Feldbus Module FM3312 oder FM3332 im robusten Metallgehäuse. In einem Industriesteckverbinder können bis zu 32 Temperaturkanäle erfasst werden. Die Betriebssicherheit wird zusätzlich durch einen Verpolungsschutz gegenüber Phasenspannung gewährleistet.
• Mit der EP3356 ist eine hochpräzise Auswertung von Wägezellen möglich, die bei Extruderanwendungen für Dosierung und Massedurchsatzmessung benötigt wird.

Antriebssysteme für hochdynamische Positionieraufgaben

Die Beckhoff Antriebstechnik stellt, in Kombination mit den Motion-Control-Lösungen der Automatisierungssoftware TwinCAT, ein vollständiges Antriebssystem für alle Anwendungen in der Kunststofftechnik dar. Mit EtherCAT als schnellem Kommunikationssystem eignet sie sich für ein- und mehrachsige Positionieraufgaben mit hochdynamischen Anforderungen. Aufgrund ihrer Skalierbarkeit ermöglicht unsere Antriebstechnik Ihnen die leistungsgerechte Auslegung Ihrer Antriebslösung.

Ein Höchstmaß an Performance und Dynamik bieten die Servoverstärker-Baureihen AX5000 und AX8000 mit leistungsfähiger EtherCAT-Systemkommunikation. Die integrierte, schnelle Regelungstechnik der AX-Baureihen unterstützt die Ausführung hochgenauer Positionieraufgaben, wie sie zum Beispiel im Bereich der Folienherstellung erforderlich sind: Die Glättwalzen, welche die extrudierte Folie vor dem Aufwickeln glätten, müssen im Submillimeterbereich verstellbar sein. Für ultraschnelle Entnahmevorgänge bietet der AX5000 die optimale Lösung. Das flexible Konzept des AX5000 mit 1- und 2-Kanaleinheiten sowie die variable Motorleistung sorgen für ein kostenoptimales Design. Für kompakte, modulare Antriebseinheiten und für kartesische Handlinggeräte sind die Verstärker aus der AX8000-Serie prädestiniert.

Im unteren Leistungsbereich stellen die EtherCAT-Servoklemmen, die einen kompletten Servoverstärker im Standardklemmengehäuse bieten, eine ebenso preiswerte wie kompakte Antriebstechniklösung für niedrige Teilegewichte oder Zusatzaggregate mit geringer Leistungsaufnahme dar.

Modulares Designkonzept für größtmögliche Flexibilität und Platzersparnis

Das dezentrale Servoantriebssystem AMP8000 eröffnet neue Möglichkeiten für modulare Maschinenkonzepte: Der AMP8000 integriert den Servoantrieb in sehr kompakter Bauform direkt in den Servomotor. Durch die Verlagerung der Leistungselektronik direkt an die Maschine reduziert sich der Platzbedarf im Schaltschrank auf ein einziges Koppelmodul, das mit nur einem Kabel über ein Verteilermodul mehrere dezentrale Servoantriebe versorgt. Eine weitere Ausbaustufe eliminiert den für die Antriebstechnik erforderlichen Schaltschrankraum vollständig. Reduzierte sich der Anschluss der Antriebe an den Schaltschrank mit den Koppelmodulen auf nur eine Leitung, entfällt sie beim Einsatz des Versorgungsmoduls AMP8620 komplett.

In der Kunststoffverarbeitung eignet sich das AMP8000 für zahlreiche Anwendungen. Drehwerkzeuge in der Mehrkomponenten-Spritzgießtechnik lassen sich ohne zusätzlichen Schaltschrankbauraum integrieren. Das erleichtert auch die Nachrüstung bestehender Anlagen. Handlinggeräte für Spritzgießmaschinen oder Blasformmaschinen können mit AMP8000 ohne einen zusätzlichen Schaltschrank angebaut werden. Das gilt auch für komplette Produktionszellen mit typischerweise eingeschränktem Footprint. Eine besonders interessante Anwendung für das Maschinendesign sind auch die Blasstationen bei Streckblasmaschinen.

Bewegung mit sechs Freiheitsgraden sorgt für maximale Flexibilität bei der Positionierung

Mit dem XPlanar-System eröffnet Beckhoff neue Wege in der Anlagenkonstruktion: Über beliebig angeordnete Planarkacheln schweben die Planarmover ruck- und berührungsfrei. Sie lassen sich mit bis zu 4 m/s Geschwindigkeit, 2g Beschleunigung und 50 µm Positionierwiederholgenauigkeit zweidimensional verfahren − und das geräuschlos und ohne Abrieb.

Das bedarfsgerecht skalierbare Planarmotorsystem kann die Konzeption von Maschinen und Anlagen deutlich vereinfachen und eröffnet neue Freiheiten beim Maschinendesign. Durch die maximal flexible Moverpositionierung und die sehr hohe Bewegungsdynamik lassen sich beispielsweise Produktströme sehr einfach und individuell teilen. Wo bisher Roboter oder andere unflexible Mechanikvorrichtungen zum Einsatz kamen, bietet das XPlanar eine effiziente und flexible Lösung. Mit dem berührungslosen Verfahren der Mover entfallen zudem Verschleiß, Emissionen und das Verschleppen von Verunreinigungen. Optimal eignet sich das XPlanar daher auch für Anwendungen mit hohen Hygienestandards, wie sie beispielsweise beim Transport empfindlicher Werkstücke einzuhalten sind.

Die erste Anwendung des XPlanar in der Kunststoffindustrie wurde von Plasmatreat in einer Anlage zur Plasmabeschichtung von Kunststoffteilen realisiert: Die Planarmover verfahren die Kunststoffteile hochgenau zu verschiedenen Verarbeitungsstationen.

TwinCAT: die durchgängige Engineering- und Steuerungsplattform

TwinCAT integriert sämtliche Engineering- und Runtime-Prozesse auf einer zentralen Softwareplattform. Dies gilt für Programmierung, Konfiguration, Echtzeitumgebung und alle Runtime-Module. Durch die Programmierung in den gängigen IEC-SPS-Dialekten und der Integration von C/C++-Algorithmen kann der Maschinenbauer - abhängig von der Qualifikation der Programmierer, der Servicestrategie und des Know-how-Schutzes - die am besten geeignete Programmiermethode frei wählen. Mit der Integration von MATLAB^®/Simulink^® werden Reglerkonzepte modellbasiert entwickelt und leisten damit ihren Beitrag zur virtuellen Maschinenkonstruktion. Durch die Verwendung von Microsoft Visual Studio^® als einheitlicher Programmierer-Workbench werden unterschiedliche Versionsverwaltungssysteme unterstützt und das Arbeiten im Team vereinfacht. Für die Serienproduktion bietet TwinCAT mit dem Automation Interface offene Schnittstellen für die Integration kommerzieller IT-Systeme zur Maschinenprogrammgenerierung.

• Umfangreiche TwinCAT-Bibliotheken für Motion Control sparen Entwicklungszeit durch geprüfte und optimierte Algorithmen. Die Supplements TwinCAT NC PTP und TwinCAT NC I eignen sich hervorragend für Handlinganwendungen mit kartesischen Robotern. Für andere Roboterkinematiken, wie SCARA, Delta und Knickarm, stehen mit TwinCAT Kinematic Transformation Ready-to-run-Lösungen zur Verfügung.
• Inbetriebnahme- und Serviceprozesse werden mithilfe von TwinCAT Scope, einem vollständig in die TwinCAT-Systemarchitektur integrierten Software-Oszilloskop, beschleunigt und verbessert und tragen damit zur Erhöhung der Maschinenqualität bei.
• Mit Hilfe der softwarebasierten Sicherheitstechnik TwinSAFE wird die Verdrahtung komplexer Anlagen vereinfacht; Varianten können in Software abgebildet werden. Damit lassen sich zum Beispiel Produktionszellen modular entwickeln und in Betrieb setzen. Auch die Dokumentation wird vereinfacht und Anpassungen an zusätzliche Kundenanforderungen können schnell realisiert werden.
• Die integrierte, browserbasierte Visualisierungslösung TwinCAT HMI ermöglicht die komfortable Entwicklung und Pflege von Visualisierungsobjekten. Die Präsentation der Informationen erfolgt entweder an den Maschinen und Anlagen oder via Internet über Webbrowser.
• TwinCAT IoT liefert die Voraussetzung für die Datenaggregation in der Cloud oder lokal in der Fertigungsstätte selber. Dazu umfasst TwinCAT standardisierte Kommunikationsprotokolle für Cloud-Anwendungen.
• Mithilfe von TwinCAT Analytics können die gesammelten Daten spezifisch ausgewertet werden.
• Die TwinCAT-Schnittstellen zu Machine-Learning-Algorithmen erlauben die Nutzung von KI-Methoden im traditionellen Steuerungsumfeld.

TwinCAT Motion Control: perfekt geeignet für alle Antriebsaufgaben in der Kunststofftechnik

Motion Control ist seit vielen Jahren ein wichtiger Bestandteil der Beckhoff Software-Engineering-Tools. Mit TwinCAT PTP und TwinCAT NC I werden die Anforderungen elektrischer Antriebstechnik in Kunststoffmaschinen und deren Peripherie perfekt abgedeckt. Verschiedene Softwaremodule für unterschiedliche Aufgabenstellungen, wie z. B. Kurvenscheiben, Synchronisation und interpolierende Bewegung mehrerer Achsen, stehen zur Verfügung. Für die stark verbreiteten, kartesischen Entnahmesysteme ist NC PTP perfekt geeignet; eine Integration in die Maschinensteuerung der Verarbeitungsmaschine ist problemlos realisierbar. Für Stand-alone-Handlinganwendungen stehen die TwinCAT Plastic Application Components zur Verfügung. Als branchenspezifische Erweiterung von TwinCAT unterstützten sie die weit verbreiteten Euromap-Schnittstellen zwischen Spritzgießmaschine und Roboter, entweder als Euromap 67 oder − zukünftig − als Euromap 79 (OPC 40079). Schnelle Entnahmeprozesse, wie z. B. das In-Mold-Labeling mit Hilfe von Seitenentnahmehandling, werden mit der PC- und EtherCAT-basierten Steuerungstechnik optimiert: EtherCAT als Feldbus mit quasi verzögerungsfreier Synchronisation führt zu extrem kurzen Zykluszeiten.

Der Philosophie der offener Automatisierungstechnik folgend, steht mit TwinCAT Motion Control ein Tool zum Entwurf von Produktionszellen zur Verfügung, das die Einbindung unserer Antriebskomponenten aber auch Komponenten von Drittanbietern erlaubt. TwinCAT NC-PTP ist das passende Engineering-Tool für eine Vielzahl von Antriebskonzepten: von einfachen geschalteten Achsen über Schrittmotoren oder Frequenzumrichter bis hin zu Servoantrieben. Unterschiedliche Encoder-Technologien mit Feldbusschnittstellen oder Direktanbindung über I/Os werden unterstützt. Damit lassen sich Produktionszellen − entsprechend den Markerfordernissen − modular, flexibel und kostenoptimal gestalten.

Insbesondere die Verkettungsmöglichkeiten von Master- und Slaveachsen in nahezu beliebigen Strukturen sowie die leistungsfähigen und vielfältigen Motion-Funktionen von TwinCAT decken unterschiedliche Anwendungsspektren hervorragend ab. Mit der Softwarebibliothek Fliegende Säge lassen sich beispielsweise Ablängeinheiten bei Extrusionslinien perfekt synchronisieren. Leistungsfähige Tools, wie das TwinCAT CAM Design Tool und das TwinCAT Scope, unterstützen das Maschinendesign und die Inbetriebnahme. SPS-Bibliotheken mit Bausteinen nach dem PLCopen-Motion-Control-Standard erleichtern die Programmierung und sparen Engineering-Aufwand durch die Wiederverwendbarkeit der Module.

Flexible und vollständig integrierte Robotiklösung spart Engineering-Aufwand

Die Software TwinCAT Kinematic Transformation integriert die Robotersteuerung in die Automatisierungssoftware, sodass SPS, Motion Control und Robotik auf einem Industrie-PC zum Ablauf kommen. Mit TwinCAT steht dem Anwender ein einheitliches Engineering-Werkzeug für die Konfiguration und Programmierung zur Verfügung. Das spart Zeit und eliminiert Schnittstellenprobleme und senkt gleichzeitig die Entwicklungskosten. Neben dem Kartesischen Portal, der seriellen 2-D-Kinematik, der 2-D-Parallelkinematik sowie der 3-D-Delta-Kinematik sind auch 6-Achs-Kinematiken einfach realisierbar. Die Auswahl und Parametrierung der jeweiligen Kinematik erfolgt komfortabel im TwinCAT System Manager. Dort werden im Kinematikkanal – neben dem Typ (z. B. Delta oder SCARA) – auch die Stablängen und Versätze parametriert. Für eine Dynamikvorsteuerung können Massen und Massenträgheiten vorgegeben werden. Zusätzlich umfasst die Softwarebibliothek auch Tracking-Funktionalitäten. Dabei wird der Roboter auf ein bewegtes Objekt aufsynchronisiert, um z. B. Werkstücke von Förderbändern oder von schräg liegenden Drehtellern zu greifen.

Die nahtlose Integration der Roboterkinematiken in die Steuerung macht nicht nur eine zusätzliche Roboter-CPU überflüssig, sondern sorgt auch für eine optimale Interaktion und Synchronisation mit der SPS und den bestehenden Motion-Control-Funktionen: Direkte Schnittstellen ersetzen die aufwendige Kommunikation zwischen unterschiedlichen Steuerungen und Systemen. Daraus resultieren eine hohe Performance sowie eine verbesserte Genauigkeit.

In der Kunststofftechnik kann TwinCAT Kinematik Transformation bei 6-Achs-Robotern zur Anwendung kommen. Als branchenspezifische Erweiterung von TwinCAT unterstützten die TwinCAT Plastic Application Components die weit verbreiteten Euromap-Schnittstellen zwischen Spritzgießmaschine und Handling, entweder als Euromap 67 oder – zukünftig – als Euromap 79 (OPC 40079).

OPC UA: die Plattform für alle zukünftigen Normen in der Kunststoff-Industrie - von Beckhoff maßgeblich voran getrieben

Beckhoff ist seit langen Jahren – als proprietäre Lösungen noch weit verbreitet waren – ein entschiedener Verfechter offener Standards. Hierzu gehört auch das große Engagement im Bereich der OPC-Standardisierung. Unsere Kunden profitieren daher von einer besonders umfangreichen Interoperabilität zwischen Beckhoff und Fremdprodukten.

Beckhoff ist eines der wenigen Unternehmen, das seine Produkte jährlich in den neuesten Versionen und mit den neuesten Funktionen auf reale Interoperabilität und Stabilität hin untersuchen lässt. Zurzeit werden in den unterschiedlichen Domänen des Maschinenbaus Companion Specifications definiert. In der Kunststofftechnik wird dies durch die Euromap Organisation vorangetrieben. Beckhoff arbeitet aktiv an den Companion Specifications für die Kunststoffindustrie mit und kann deshalb zeitnah neue Spezifikationen in seine Produkte integrieren. Innerhalb von TwinCAT ist eine OPC-UA-Schnittstelle optional verfügbar (TF6100), die den entsprechenden Companion Specifications der Euromap genügt.

Für die Maschine-zu-Maschine-Kommunikation wurde die Euromap 82 (OPC 40082) implementiert; für die Verbindung zu Leitrechnern oder in die Cloud steht die Euromap 77 (OPC 40077) zur Verfügung. Für die Kommunikation zwischen Spritzgießmaschine und Handling unterstützen die TwinCAT Plastic Application Components die Euromap-Norm 67 oder – zukünftig – die Euromap 79 (OPC 40079). Neben den OPC-UA-basierten Euromap-Schnittstellen empfiehlt Beckhoff bei zeitkritischen Prozessen, wie z. B. bei der Robotersynchronisation im Hochleistungsspritzguss, unbedingt den Einsatz von EtherCAT als deterministischem Feldbus.