LösenAnheftenSchließen

Performante Steuerungslösungen für die Blechbearbeitung und Umformtechnik

Endanwender und Hersteller von Maschinen zur Blechbearbeitung und Umformtechnik sind mit hohen Anforderungen konfrontiert: bei einem maximalen Individualisierungsgrad und hohen Qualitätsstandards muss eine hohe Produktivität gewährleistet sein. Um wettbewerbsfähig produzieren zu können, müssen die Maschinen aber auch hinsichtlich ihres Footprints und Energieverbrauchs optimiert sein. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, bedarf es moderner Automatisierungstechnik, wie wir sie mit PC-based Control bieten.

Modular im Aufbau und exakt skalierbar auf die applikationsspezifischen Anforderungen, eignet sich PC-based Control für das gesamte Applikationsspektrum – von der einzelnen Maschine bis zur industriellen Anlagenverkettung. Da alle Funktionen konsequent in Software abgebildet werden, bedarf es nur einer CPU für SPS, Visualisierung, Motion Control, Sicherheits- und Messtechnik. In Kombination mit der direkten Cloud-Anbindung lassen sich Industrie-4.0-Konzepte realisieren und alle Prozessstufen optimieren. Verbesserte Produktionsprozesse, erhöhte Werkstückqualität und ein erhöhter Ausstoß sorgen für Wettbewerbsvorteile. Die geringe Steuerungskomplexität sorgt für eine höhere Zuverlässigkeit und die einfachere Wartung von Maschinen und Anlagen.

In Pressenlinien sorgen insbesondere EtherCAT und EtherCAT P für Wettbewerbsvorsprung. Für Schneid- und Schweißanlagen bieten wir einen breiten CNC-Funktionsumfang. Spezielle Anwendungen beim Stanzen und Nibbeln werden durch eine schnelle Signalverarbeitung auf der Basis von EtherCAT und EtherCAT XFC unterstützt. Mit der Softwarebibliothek TwinCAT 3 Hydraulic Positioning stehen fertige Funktionsbausteine für Biegeprozesse in Schwenk-, Rollen- oder Rohrbiegemaschinen zur Verfügung. Darüber hinaus können Sie sich auf unsere in jahrelanger Zusammenarbeit mit Kunden aus der Blechbearbeitung erworbene Expertise stützen. Wir bieten umfangreiche Applikationsunterstützung sowohl bei Neuanlagen als auch bei Maschinenretrofits.

Pressen

Pressen

PC-based Control von Beckhoff optimiert Pressen und Pressenlinien.

Schneiden und Schweißen

Schneiden und Schweißen

PC-based Control von Beckhoff verbessert das Schneiden und Schweißen.

Stanzen und Nibbeln

Stanzen und Nibbeln

PC-based Control von Beckhoff ermöglicht effizienteres Stanzen und Nibbeln.

Abkanten und Biegen

Abkanten und Biegen

PC-based Control von Beckhoff bietet passende Lösungen für Abkanten und Biegen.

Beckhoff Technologie-Highlights für die Blechbearbeitung

PC-based Control erhöht die Produktivität in der Blechbearbeitung

Eine zunehmende Produktvielfalt, schwankende Losgrößen und ein ausgeprägtes Kostenbewusstsein erfordern von Blechbearbeitern ein Höchstmaß an Flexibilität. Hier bietet unsere PC-basierte Steuerungstechnik einen entscheidenden Wettbewerbsvorteil: skalierbare Lösungen mit hoher Performance und Präzision. Mit dem Beckhoff Automatisierungsbaukasten lassen sich Steuerungslösungen für die unterschiedlichsten Anwendungen und Anforderungen in der Blechbearbeitung konfigurieren: Industrie-PCs, Multitouch-Panels, schnelle I/O-Baugruppen, EtherCAT als offener und schneller Feldbus, dynamische Servoantriebstechnik und die Automatisierungssoftware TwinCAT bilden die Grundlage für SPS, Visualisierung, Motion Control, Sicherheits- und Messtechnik. Die Automatisierungsfunktionen werden von der Hardware abstrahiert und konsequent in Softwaremodule transformiert. Daraus resultiert ein deutlich reduzierter Kommunikationsaufwand, kürzere Reaktionszeiten und geringere Kosten, sowohl bei der Hardware als auch beim Engineering.

Darüber hinaus bietet die auf Standards basierende, offene Steuerungsarchitektur mit ihren vielfältigen Schnittstellen in Hard- und Software ein hohes Maß an Flexibilität. Die Unterstützung gängiger Feldbussysteme und Softwareprotokolle garantiert eine durchgängige horizontale und vertikale Kommunikation: von der Vernetzung der einzelnen Maschinen untereinander bis zur IT-Ebene und in die Cloud. Über das Datenanalyse-Softwaretool TwinCAT Analytics lässt sich außerdem die Produktivität der Anlage erhöhen: Umfassendes Condition Monitoring erlaubt eine vorausschauende Wartung und reduziert die Ausfallzeiten von Maschinen und Anlagen.

EtherCAT, der schnelle Feldbus: Weltstandard für die Blechbearbeitung

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 Blechbearbeitungsmaschinen. Wir liefern die größte Anzahl von EtherCAT-kompatiblen Automatisierungsmodulen sowohl für I/Os als auch für die Antriebstechnik. Darüber hinaus steht aber auch eine Vielzahl an EtherCAT-kompatiblen Sensoren und Aktuatoren von Drittherstellern im Markt zur Verfügung, wodurch eine hohe Investitionssicherheit gewährleistet ist. Die schnelle und hochpräzise Beckhoff Steuerungslösung eXtreme Fast Control (XFC) erhöht mit I/O-Response-Zeiten unter 100 μs die Produktivität von Blechbearbeitungsmaschinen, während Ausschuss und Ressourcenverbrauch reduziert werden.

Für den Einsatz in Hochleistungsmaschinen und hochkomplexen Anwendungen haben wir EtherCAT G auf den Markt gebracht. Als Fortführung des EtherCAT-Erfolgsprinzips stehen mit EtherCAT G Geschwindigkeiten von 1 GBit/s bzw. 10 GBit/s zur Verfügung. Die derzeit von EtherCAT benutzte Übertragungsrate von 100 MBit/s kann so um den Faktor 10 bzw. 100 erhöht werden. Beide Leistungsstufen verstehen sich als systemkonforme Ergänzungen der EtherCAT-Technologie; das bekannte „on the fly“-Funktionsprinzip bleibt erhalten.

Schnell und hochpräzise: XFC ermöglicht I/O-Response-Zeiten unter 100 Mikrosekunden.
Schnell und hochpräzise: XFC ermöglicht I/O-Response-Zeiten unter 100 Mikrosekunden.

Maximale Produktionseffizienz: XFC erhöht die Teilequalität

Das Stanzen ist ein hochdynamischer Prozess. Hubzahlen von mehr als 2.000 Hüben pro Minute sind keine Seltenheit. Bei diesen hohen Geschwindigkeiten bedarf es einer leistungsstarken Steuerungsplattform und einer extrem schnellen Kommunikation, um Anpassungen an der Mechanik im µm-Bereich vorzunehmen. Gerade bei Schnellläuferpressen können so die durch die hohen Fliehkräfte entstehenden dynamischen Effekte ausgeglichen werden. EtherCAT und die Automatisierungssoftware TwinCAT sind hierfür die Grundbausteine. Zykluszeiten im unteren Millisekunden- oder gar Submillisekunden-Bereich erlauben schnelle Reaktions- und Antwortzeiten. Nichtsdestotrotz lassen sich diese Zeiten nicht vollständig eliminieren. Dabei hilft XFC mit seinen Distributed Clocks (DC): Durch diese Technologie bekommt die Maschine eine nanosekundengenaue Systemzeit. Alle Signale aus dem Feld und Berechnungen innerhalb der Steuerung beziehen sich auf diese Zeit. Somit können mehrere Sensoren zeitgleich ausgewertet werden, da eine einheitliche Zeitbasis besteht.

Auch eine weitere Eigenschaft von XFC, das Oversampling, dient zur Prozessverbesserung. Immer wenn es darum geht, Signale aus der Maschine trotz bereits sehr kurz gewählter SPS-Zykluszeiten noch hochauflösender zu erfassen bzw. auszugeben, kommt diese Technologie zum Einsatz. Der Trick: In einem EtherCAT-Zyklus werden auf einen Schlag bis zu 100 zeitlich äquidistante Werte eines Signals übertragen; die zeitliche Auflösung des Signals erhöht sich adäquat ebenfalls um diesen Faktor. Die damit verbundenen, deutlich reduzierten Diskretisierungsverluste erhöhen die Positioniergenauigkeit von Antrieben oder die Genauigkeit bei der Erfassung von Werkstücken.

One Cable Technology minimiert Kabel- und Montagekosten

Für Linienanlagen und modulare Maschinenkonzepte bieten wir mit EtherCAT P eine überlegene Einkabellösung für die Feldebene. EtherCAT P integriert in einem Kabel die EtherCAT-Kommunikation, sowie die System- und Peripheriespannung. Darüber hinaus ermöglicht EtherCAT P eine Stromversorgungsweiterleitung direkt über die Teilnehmer. Alle Vorteile von EtherCAT, wie freie Topologiewahl, hohe Geschwindigkeit, hochgenaue Synchronisation und umfangreiche Diagnose, bleiben erhalten. Damit ist EtherCAT P in der Blechbearbeitung das optimale Bussystem für die Sensorik, Aktorik und die Messtechnik. Mit der One Cable Automation werden dezentrale Klemmenkästen und auch einzelne Maschinenmodule nur über ein Kabel mit Steuerungsdaten und Leistungen versorgt. Auf die bislang gewohnten, großen Schaltschränke kann damit teilweise oder ganz verzichtet werden, sodass sich der Footprint der Anlage deutlich reduziert.

Durch EtherCAT P sind modulare Maschinen- und Anlagenkonzepte mit spürbar reduziertem Montage- und Inbetriebnahmeaufwand und sehr hoher Flexibilität umsetzbar. Materialkosten, Montage- und Zeitaufwand werden eingespart; die Fehlerhäufigkeit bei der Installation wird reduziert. Durch Wegfall der Versorgungseinspeisung lassen sich aber auch Sensoren und Aktoren kleiner dimensionieren; der benötigte Bauraum in Schleppketten, Schaltschränken und in der Maschine selbst wird reduziert. Mit EtherCAT P lässt sich somit eine überdurchschnittliche Performance zu geringen Anschaltkosten umsetzen.

Steckbare Systemlösung für die schaltschranklose Automatisierung: das MX-System
Steckbare Systemlösung für die schaltschranklose Automatisierung: das MX-System

Schaltschranklose Automatisierung mit dem MX-System

Das MX-System ermöglicht erstmals vollständig schaltschranklose Automatisierungslösungen im Maschinen- und Anlagenbau. Der aus einem Baukasten entstehende Verbund aus Baseplate und Funktionsmodulen vereint alle Aufgaben und Eigenschaften eines Schaltschrankes: Energieeinspeisung, -absicherung und -verteilung, Erzeugung und Überwachung von Hilfsspannungen, Ablaufsteuerung mit den Ein- und Ausgängen, Ansteuerung von Motoren und Aktuatoren sowie die Anschlussebene für die Feldgeräte. Die vollumfängliche Systemintegration aller Maschinenfunktionalitäten erfolgt über frei wählbare IPC-, Koppler-, I/O-, Drive-, Relais- und Systemmodule, die applikationsspezifisch konfiguriert und kombiniert werden können.

Der durchgehend systemische Ansatz ganzheitlich aufeinander abgestimmter und nach internationalen Standards zertifizierter Baugruppen verringert die Aufwände für Planung, Zusammenbau, Maschineninstallation sowie Instandhaltung enorm. Da erheblich weniger Komponenten als im klassischen Schaltschrankbau zur Realisierung der gleichen Anforderungen benötigt werden, wird das gesamte MX-System im Vergleich zu bisherigen Lösungen deutlich kompakter. Der Anlagen-Footprint wird reduziert, zudem erhöhen sich Anlagenverfügbarkeit und -flexibilität. In jeder Phase des Lebenszyklus einer Steuerungsanlage bietet das MX-System deutliche Vorteile gegenüber dem klassischen Schaltschrank.

Die Vorteile des MX-Systems für die Blechbearbeitung auf einen Blick:

  • optimierte Aufstellfläche in Maschinenhalle
  • reduzierte Komplexität und somit hohe Zuverlässigkeit
  • einfache Diagnose und Wartung via Diagnose-App
  • IP67-Schutzart ermöglicht Einsatz neben einer Wasserstrahlbearbeitung.
  • integrierbar in das Maschinendesign einer Blechverarbeitung
  • Module können durch fachfremdes Personal getauscht werden.

Alle Sicherheitsfunktionen lassen sich mit TwinSAFE in jede denkbare Maschinenarchitektur integrieren: von der Stand-alone-Steuerung bis hin zur verteilten Steuerung und zur Softwaresteuerung, mit der auch komplexeste Anforderungen erfüllt werden.
Alle Sicherheitsfunktionen lassen sich mit TwinSAFE in jede denkbare Maschinenarchitektur integrieren: von der Stand-alone-Steuerung bis hin zur verteilten Steuerung und zur Softwaresteuerung, mit der auch komplexeste Anforderungen erfüllt werden.

TwinSAFE: die offene und skalierbare Sicherheitstechnologie

Mit TwinSAFE haben wir ein durchgängiges Sicherheitskonzept umgesetzt, das sichere Funktionalitäten in die Standard-Steuerungsplattform integriert. Alle Safety-Funktionen, wie Not-Halt, Schutztürüberwachung, Zweihandbedienung, Trittmattenauswertung und Muting, sichere Position und sicher begrenzte Geschwindigkeit, sind mit der einheitlichen Engineering-Plattform TwinCAT programmier- bzw. konfigurierbar. Über die TwinSAFE-I/O-Module wird die Sicherheitstechnik nahtlos in den Klemmenstrang integriert, wobei sich die sicheren Signale beliebig mit den Standardsignalen mischen lassen.

Die typischen Sicherheitsfunktionen sind in einer TwinSAFE-Logic-Klemme auf Basis von Standard-Safety-Funktionsbausteinen entsprechend den Sicherheitsanforderungen programmier- bzw. konfigurierbar. Alle Beckhoff Sicherheitssteuerungen eignen sich für Anwendungen bis SIL 3 nach IEC 61508 bzw. Performance-Level e der ISO 13849-1. Die Sicherheitssteuerungen unterstützen komplexe, sichere analoge Auswertungen. Mit Hilfe der TwinSAFE-SC-Technologie ist es möglich, in beliebigen Netzwerken bzw. Feldbussen Standardsignale für sicherheitstechnische Aufgaben zu qualifizieren. Hierzu stehen entsprechende EtherCAT-Klemmen zur Verfügung.

Ausgedehnte, vernetzte Anlagen stellen im Hinblick auf die Sicherheitstechnik große Herausforderungen an alle Beteiligten. TwinSAFE bietet die Möglichkeit, die Sicherheitsapplikation nach Bedarf vollständig oder teilweise zu dezentralisieren. Jede Maschine, im Bedarfsfall jedes Aggregat, kann einfach mit einer eigenen Sicherheitslogik ausgestattet werden.

Beckhoff Produkt-Highlights für die Blechbearbeitung

PC-based Control integriert sämtliche Engineering- und Runtime-Prozesse auf der zentralen Softwareplattform TwinCAT.
PC-based Control integriert sämtliche Engineering- und Runtime-Prozesse auf der zentralen Softwareplattform TwinCAT.

TwinCAT: die durchgängige Engineering- und Runtime-Plattform

Die Automatisierungssoftware TwinCAT besteht aus Laufzeitsystemen zur Echtzeitausführung von SPS, HMI, NC-, CNC- und Robotikanwendungen und ist gleichzeitig die Entwicklungsumgebung für Programmierung, Diagnose und Konfiguration. Es stehen alle wichtigen Programmiersprachen der IEC 61131-3 für Echtzeitanwendungen zur Verfügung. Die objektorientierten Erweiterungen der IEC 61131-3 ermöglichen die Modularisierung des Programmiercodes, die softwareseitige Kapselung von Maschinenfunktionen und die bessere Strukturierung, Wiederverwend- und Erweiterbarkeit der Software. Über vorhandene Schnittstellen können C/C++- und MATLAB®/Simulink®-Module in den IEC-Kontext eingebunden oder autark in der TwinCAT-Echtzeitumgebung betrieben werden. Offene Interfaces sowie die Nutzung neuester technologischer Standards auf der Basis von Windows-Betriebssystemen eröffnen vielfältige Optionen, wie die Integration in bestehende Visualisierungs-, Leit- und Datenbanksysteme. Multi- und Manycore-Technologie werden von TwinCAT in vollem Umfang unterstützt.

Umfangreiche Softwarefunktionsmodule und -bibliotheken für branchentypische Anforderungen erleichtern das Engineering und die Umsetzung der Maschinenfunktionen:

  • TwinCAT Automation Interface: unterstützt Anwender bei der automatischen Generierung von Maschinenkonfigurationen
  • TwinCAT HMI: komfortable Entwicklung und Pflege von Visualisierungsobjekten und Benutzeroberflächen
  • TwinCAT Vision ermöglicht Bildverarbeitung direkt in der Steuerungsplattform
  • TwinCAT-Schnittstellen zu Machine-Learning-Algorithmen: Nutzung von KI-Methoden im traditionellen Steuerungsumfeld
  • TwinCAT Scope: beschleunigt und verbessert Inbetriebnahme- und Serviceprozesse
  • TwinCAT-Bibliotheken für Motion Control und Supplements für verschiedene Roboterkinematiken: Einsparung von Entwicklungszeit dank geprüfter und optimierter Algorithmen
  • TwinCAT Hydraulic Positioning: enthält alle notwendigen Softwarefunktionen für ventil- oder pumpengesteuerte Achsen bzw. Servopumpen

Mit der TwinCAT-Hydraulic-Positioning-Library bietet Beckhoff fertige Softwarebausteine für verschiedene blechbearbeitende Prozesse. Die Bausteine können komplett oder einzeln vom Kunden verwendet werden.
Mit der TwinCAT-Hydraulic-Positioning-Library bietet Beckhoff fertige Softwarebausteine für verschiedene blechbearbeitende Prozesse. Die Bausteine können komplett oder einzeln vom Kunden verwendet werden.

TwinCAT Hydraulic umfasst alle Softwarefunktionen für ventil- oder pumpengesteuerte Achsen

Die Softwarebibliothek TwinCAT Hydraulic (TF5810) stellt alle notwendigen Funktionen für ventil- oder pumpengesteuerte Achsen bzw. Servopumpen zur Verfügung. Sie ist prinzipiell herstellerunabhängig ausgelegt, sodass der Maschinenbauer den Hydraulikhersteller frei wählen kann. Durch die Integration der Bewegungssteuerung in die SPS werden separate Hardware-Controller überflüssig und zusätzlicher Kommunikationsaufwand entfällt. Zugleich bietet die softwarebasierte Steuerungsarchitektur ein Maximum an Flexibilität zur optimalen Bewegungsführung der Maschine.

Die Hydraulic-Library verwendet genormte PLCopen-Interfaces und reduziert damit den Engineering-Aufwand. Durch angepasste Sollwertgeneratoren, automatische Kennlinien-Identifikation, segmentierte Bewegungsabläufe und frei programmierbare Umschaltung zwischen Kraft-, Druck- und Positionsregelung kann jede Hydraulikachse optimal betrieben werden. Das Konzept der Hydraulic-Library erlaubt – bei passend ausgelegter CPU-Leistung – die Bewegungsführung einer beliebigen Achsanzahl. In Verbindung mit TwinCAT NC I oder TwinCAT CNC ist es möglich, hydraulische Achsen interpolierend zu betreiben. Hydraulische Antriebssysteme benötigen unterschiedliche Schnittstellen zu Sensoren und Hydraulikkomponenten. In Verbindung mit den Beckhoff I/O-Systemen hat TwinCAT Hydraulic Positioning sämtliche wichtigen Schnittstellen integriert. Für die Inbetriebnahme steht ein intuitiv zu bedienendes Inbetriebnahme-Tool bereit.

Die skalierbare Beckhoff Antriebstechnik eignet sich für alle Anwendungen im Bereich der Blechbearbeitung.
Die skalierbare Beckhoff Antriebstechnik eignet sich für alle Anwendungen im Bereich der Blechbearbeitung.

Beckhoff Antriebstechnik für das komplette Anwendungsspektrum

Die Beckhoff Antriebstechnik stellt, in Kombination mit den Motion-Control-Lösungen der Automatisierungssoftware TwinCAT, ein vollständiges Antriebssystem dar. Modular und hoch skalierbar bietet es für jeden Anwendungsbereich und jede Leistungsanforderung die richtige Lösung: von der ultrakompakten Servoklemme für die kleine Antriebstechnik bis zu den EtherCAT-Servoverstärkern und AX5000 für die mittlere bis obere Leistungsklasse. Die integrierte Regelungstechnik der AX-Baureihen unterstützt schnelle und hochdynamische Positionieraufgaben. Das umfangreiche Programm an linearen und rotatorischen Servomotoren ist optimal auf die Servoverstärker zugeschnitten und eignet sich für mehrachsige Positionieraufgaben mit hoher Dynamik und Genauigkeit. Die Motorserie AM8000 zeichnet sich durch die One Cable Technology aus: Sie kombiniert Power und Feedbacksignale in einem Standardmotorkabel, sodass sich Material- und Inbetriebnahmekosten reduzieren und Werkzeugmaschinen kompakter und leichter gebaut werden können. Durch eine optionale Multi-Feedbackkarte können weitere Gebersignale (EnDAT 2.2) angeschlossen werden. Für Anwendungen, bei denen nur geringe Kräfte im Spiel sind, stellen die EtherCAT-Servoklemmen eine preiswerte und kompakte Alternative dar. Es stehen Lösungen bis 8 A im I/O-System sowie die Anschlussmöglichkeit von Schritt-, Servo-, DC- oder AC-Motoren in IP20 oder IP67 zur Verfügung.

Die skalierbare Serie der Ultra-Kompakt-Industrie-PCs C60xx vereint höchste Rechenleistung mit extrem kompaktem Format und bietet vielfältige Möglichkeiten zur Installation im Schaltschrank.
Die skalierbare Serie der Ultra-Kompakt-Industrie-PCs C60xx vereint höchste Rechenleistung mit extrem kompaktem Format und bietet vielfältige Möglichkeiten zur Installation im Schaltschrank.

Extrem platzsparend, flexibel erweiterbar und robust

Mit der Industrie-PC Baureihe C60xx begegnen wir den Anforderungen der Blechbearbeitungsindustrie hinsichtlich Robustheit, Skalierbarkeit der Leistung und geringem Platzbedarf. Das im eigenen Hause entwickelte Gerät, inklusive Motherboard, Netzteil und komplettem Gehäusekonzept, verfügt über eine Robustheit by Design. Die C60xx-Baureihe eignet sich ideal zum Steuern, Visualisieren und Kommunizieren, zum Beispiel in die Cloud. Hierbei bieten die neuesten Intel®-Prozessoren − in drei unterschiedlichen Leistungsklassen vom Intel Atom® mit einem bis zum Intel® Core™ i7 mit acht Kernen – eine maximale Skalierbarkeit und die höchste Leistungsdichte bei einem optimalen Preis-Leistungs-Verhältnis.

Um Schwankungen der IPC-Versorgungsspannung vorzubeugen können die Industrie-PCs der Baureihe C60xx optional um eine USV vom Typ CU81xx erweitert werden. Die USV sorgt dafür, dass bei größeren Spannungseinbrüchen wichtige Steuerungs- und Betriebsdaten sicher gespeichert und der Industrie-PC geführt heruntergefahren wird. Ein schnelles Wiedereinschalten der Anlage und damit eine hohe Verfügbarkeit ist somit gewährleistet.

Einen zusätzlichen Vorteil für den Einsatz in Pressenanlagen bieten die Industrie-PCs der C60xx- Baureihe durch die Tatsache, dass nahezu keine mechanisch beweglichen Teile verbaut sind. Die einzige Ausnahme bildet die Geräteserie C603x, welche mit einem drehzahlgeregelten Lüfter ausgestattet ist.

TwinCAT IoT unterstützt standardisierte Protokolle für die Cloud-Kommunikation und für das Versenden von Push-Nachrichten mit Smart Devices. TwinCAT Analytics ermöglicht anhand einer umfassenden und zyklussynchronen Datenaufzeichnung die lückenlose Online- und Offline-Analyse von Maschinen -und Produktionsdaten.
TwinCAT IoT unterstützt standardisierte Protokolle für die Cloud-Kommunikation und für das Versenden von Push-Nachrichten mit Smart Devices. TwinCAT Analytics ermöglicht anhand einer umfassenden und zyklussynchronen Datenaufzeichnung die lückenlose Online- und Offline-Analyse von Maschinen -und Produktionsdaten.

TwinCAT IoT unterstützt die Kommunikation mit Cloud-Systemen

Für die Kommunikation zwischen der Maschinensteuerung und cloudbasierten Diensten hat Beckhoff die Softwarebibliothek TwinCAT IoT entwickelt. Sie unterstützt die standardisierten Protokolle OPC UA, AMQP und MQTT zur Kommunikation mit den gängigen Cloud-Systemen, wie Microsoft Azure™ und Amazon Web Services, sowie Private-Cloud-Systeme im unternehmenseigenen Netzwerk. Eingebaute Sicherheitsmechanismen verhindern den Missbrauch von Daten durch unbefugten Zugriff und schützen das geistige Eigentum des Unternehmens.

Über TwinCAT Analytics werden die Prozessdaten synchron zum Maschinenzyklus aufgezeichnet und ausgewertet. Aus den gespeicherten Daten lassen sich mit den entsprechenden Analysewerkzeugen alle notwendigen Informationen für Predective Maintenance oder zur energetischen und prozesstechnischen Optimierung der Maschine ableiten. Post-Mortem-Analysen, Diagnose sporadischer Fehler, frühzeitige Detektierung von Qualitätseinbußen und Erkennung von Produktionsengpässen erhöhen die Anlagenzuverlässigkeit und -verfügbarkeit.

Mit TwinCAT Cloud Engineering wird eine Instanziierung und Verwendung der existierenden TwinCAT-Engineering- und -Runtime-Produkte direkt in der Cloud ermöglicht. Der Zugriff erfolgt einfach über die Beckhoff Webseite.

Control Panels und Panel-PCs als Alleinstellungsmerkmal Ihrer Maschine

Die ergonomische Bedienung und das unverwechselbare Erscheinungsbild einer Maschine spielen für den Maschinenbauer eine nicht unwesentliche Rolle, um am Markt erfolgreich zu sein. Neben Design und Farbgebung kommt hierbei dem Control Panel als Frontend einer Maschine ein hoher Stellenwert zu. Immer mehr Maschinenbaukunden wünschen sich daher eine branchen- oder kundenspezifische Bedienerschnittstelle als Alleinstellungsmerkmal. Aufbauend auf einem umfangreichen Portfolio an Standard-Control-Panels und -Panel-PCs bietet Beckhoff hier ein breites Lösungsspektrum hinsichtlich der technischen Ausgestaltung und des Designs.

Ein in Farbgestaltung und Abmessungen zum Erscheinungsbild der Maschine passendes Panel-Design unterstreicht deren innovativen Charakter. Hierbei sind der Ausgestaltung der Kundenwünsche keine Grenzen gesetzt: vom werksseitig eingefügten kundenspezifischen Firmenlogo über die zum Maschinendesign passende Farbgebung bis zum komplett individuell gestalteten Panel auf Basis einer individuellen Gerätekonstruktion.

Um den Bedürfnissen der Branche nach ergonomischer Bedienung entgegen zu kommen, bietet Beckhoff Control Panels und Panel-PCs an, die für die verschiedenen Verfahren optimal geeignet sind. Die bedarfsgerechte Ausgestaltung der Standardpanels durch die Integration von Handbedientastern und Schaltern gestaltet die Maschinenbedienung komfortabler. Aufbauend auf der profunden Kenntnis der einzelnen Prozessschritte in der Blechbearbeitung, entsteht − ohne großen Entwicklungs- und Kostenaufwand − aus einem Standard- ein branchenspezifisches Panel.

Eine breite Palette an Multitouch-Panels in verschiedenen Displaygrößen und Formaten erfüllt alle Anforderungen an das HMI. Die .Net-basierte CNC-Bedienoberfläche umfasst standardmäßig die Grundfunktionalitäten, wie Online-Sprachumschaltung, Einrichtfunktionen, globales Meldesystem und Benutzerverwaltung. Über die applikationsspezifische Parametrierung und Erweiterbarkeit lassen sich kundenseitige Anforderungen flexibel und schnell umsetzen.
Eine breite Palette an Multitouch-Panels in verschiedenen Displaygrößen und Formaten erfüllt alle Anforderungen an das HMI. Die .Net-basierte CNC-Bedienoberfläche umfasst standardmäßig die Grundfunktionalitäten, wie Online-Sprachumschaltung, Einrichtfunktionen, globales Meldesystem und Benutzerverwaltung. Über die applikationsspezifische Parametrierung und Erweiterbarkeit lassen sich kundenseitige Anforderungen flexibel und schnell umsetzen.

Hochskalierbar, hocheffizient: die Beckhoff CNC-Lösung

TwinCAT NC Interpolation (NC I) ist das NC-System für interpolierende Bahnbewegungen und Robotik, das herkömmliche Achsbaugruppen substituiert. Durch die direkte Anbindung an die TwinCAT PLC und die TwinCAT-Motion-Funktionen können NC-Aufgaben in unterschiedlichen Bearbeitungsmaschinen gelöst werden. Leistungsfähige Softwarelibraries für verschiedene Roboterkinematiken ergänzen die TwinCAT NC I für diverse Motion-Aufgaben. TwinCAT NC I nutzt die PC-Leistung und ermöglicht die Achsregelung unter Windows.

Parallel dazu bietet TwinCAT CNC umfangreiche CNC-Funktionalität als reine Softwarelösung auf PC-Basis. Der gesamte Bereich klassischer CNC-Bahnsteuerungen bis hin zum Highend-System für komplexe Bewegungs- und Kinematikanforderungen wird mit TwinCAT CNC abgedeckt. Es können bis zu 128 interpolierende Achsen mit bis zu 20 Kanälen sowie umfangreiche Koordinaten- und Kinematiktransformationen kontrolliert werden. Durch Multicore- und 64-Bit-Betriebssystem-Unterstützung erschließt TwinCAT 3 Leistungsreserven, die beispielsweise zur hochpräzisen Steuerung von Highspeed-Laserschneidmaschinen genutzt werden können. Die .Net-basierte CNC-Bedienoberfläche umfasst standardmäßig die Grundfunktionalitäten, wie Online-Sprachumschaltung, Einrichtfunktionen, globales Meldesystem und Benutzerverwaltung. Über die applikationsspezifische Parametrierung und Erweiterbarkeit lassen sich kundenseitige Anforderungen flexibel und schnell umsetzen. Die skalierbare Beckhoff CNC-Lösung ist in allen Leistungsklassen verfügbar: vom kompakten Embedded-PC mit integrierter I/O-Schnittstelle bis zum Industrie-PC mit Multicore-Prozessor. Der Anwender kann zwischen optionalen Funktionen und skalierbaren Hardwareplattformen wählen und erhält so eine leistungsgerechte, effiziente und wirtschaftliche CNC-Steuerung.

Der Servomotor AMP8000 mit direkt integriertem Servoverstärker ebnet den Weg zur Minimierung des Schaltschranks. Bei nahezu identischer Baugröße bleiben die Leistungswerte des Motors unverändert. Die Reduktion auf ein einziges Koppelmodul, welches über ein Kabel mehrere Servomotoren bedient, spart Material, Platz, Kosten und Montageaufwand.
Der Servomotor AMP8000 mit direkt integriertem Servoverstärker ebnet den Weg zur Minimierung des Schaltschranks. Bei nahezu identischer Baugröße bleiben die Leistungswerte des Motors unverändert. Die Reduktion auf ein einziges Koppelmodul, welches über ein Kabel mehrere Servomotoren bedient, spart Material, Platz, Kosten und Montageaufwand.

Modulares Designkonzept für größtmögliche Flexibilität und Platzersparnis

Mit dem dezentralen Servoantriebssystem AMP8000 eröffnen sich neue Wege für modulare Maschinenkonzepte. Der AMP8000 integriert den Servoantrieb in sehr kompakter Bauform 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 Servoantriebe versorgt. Dies führt zu einer signifikanten Einsparung von Material, Platzbedarf, Kosten und Montageaufwand. Ein in hoher Schutzart ausgeführtes Versorgungsmodul verlagert sogar das gesamte System in die Maschine. Mit nur wenigen Komponenten ist das AMP8000-System sehr einfach zu konfigurieren; es wird nur ein einziger Kabeltyp benötigt, um Versorgungs-, Verteilermodule und Antriebe miteinander zu verbinden. Weitere Komponenten, wie Motordrosseln, Sicherungen oder Filter, sind für den Betrieb des Systems nicht erforderlich. Alle Verbindungs- und Versorgungsmodule haben zusätzlich einen EtherCAT P-Anschluss für das Beckhoff I/O-Portfolio. Dies vereinfacht die Verbindung zu weiteren Eingängen, Encodern oder Latch-Units signifikant.

Maschinenbauer können mit TwinCAT Vision alle Bildverarbeitungsaufgaben direkt in die Gesamtsteuerung integrieren. Das Ergebnis sind zeitgemäße Maschinenkonzepte, die künftigen Marktanforderungen entsprechen und die Wettbewerbsfähigkeit und Investitionssicherheit der eigenen Produkte erhöhen.
Maschinenbauer können mit TwinCAT Vision alle Bildverarbeitungsaufgaben direkt in die Gesamtsteuerung integrieren. Das Ergebnis sind zeitgemäße Maschinenkonzepte, die künftigen Marktanforderungen entsprechen und die Wettbewerbsfähigkeit und Investitionssicherheit der eigenen Produkte erhöhen.

Steuerungsintegrierte Bildverarbeitung sichert die Teilequalität bei der Blechbearbeitung

In der Blechbearbeitung gibt es ein breites Anwendungsspektrum für eine steuerungsintegrierte Bildverarbeitung: Bei der Teilezufuhr kann die Lage und Form der Rohmaterialien erkannt und der Zuführroboter darauf vorbereitet werden, wie ein Teil zu greifen ist. Des Weiteren kann durch die Lage und Form des Rohmaterials aber auch bestimmt werden, wie zum Beispiel ein Schachtelplan bei einer Schneidmaschine angepasst werden kann, um den Verschnitt zu minimieren. Auch die optische Qualitätsüberwachung ist in der Blechbearbeitung seit Langem bekannt. Aufgrund der Integrationsaufwendungen und des Fehlens vollständiger Lösungen hat sie sich bisher jedoch noch nicht als Standard durchgesetzt. Der Ansatz der PC-basierten Steuerungstechnik von Beckhoff bietet hier die ideale Lösung: Mit TwinCAT Vision werden die Bildverarbeitungsfunktionalitäten komplett in die bekannte Engineering-Umgebung des Maschinenprogrammierers integriert. Dadurch vereinfacht sich die Programmierung und der Testlauf deutlich vereinfachen. Alle aus der Bildverarbeitung abgeleiteten Steuerungsfunktionen, wie z. B. die exakte Positionsbestimmung des Werkstücks oder das Auslösen der Kamera und der Lichtquelle, werden in Echtzeit synchronisiert. Damit hat die integrierte Bildverarbeitungslösung gegenüber separaten Systemen einen entscheidenden Vorteil.

Mit servohydraulischen Hybridachsen stehen nun wartungsarme und energieeffiziente Lösungen für die Blechbearbeitung zur Verfügung. Beckhoff Antriebstechnik ergänzt diese innovativen Konzepte optimal. Die hochdynamische Servoantriebstechnik ermöglicht kurze Maschinenzyklen bei verringertem Energieverbrauch.
Mit servohydraulischen Hybridachsen stehen nun wartungsarme und energieeffiziente Lösungen für die Blechbearbeitung zur Verfügung. Beckhoff Antriebstechnik ergänzt diese innovativen Konzepte optimal. Die hochdynamische Servoantriebstechnik ermöglicht kurze Maschinenzyklen bei verringertem Energieverbrauch.

Servoelektrische Antriebstechnik für dynamisches und präzises Verfahren von Hybridachsen

In den verschiedensten Biegemaschinen kommen hydraulische, elektrische oder hybride Antriebstechniken zum Einsatz. Mit den TwinCAT-Technologiemodulen für Motion Control erhält der Maschinenbauer Zugriff auf das langjährige Beckhoff Know-how auf allen Gebieten der Motion Control und kann die unterschiedlichen Antriebsarten in einer Engineering-Umgebung entwickeln.

Mit TwinCAT NC lassen sich elektrische Antriebskonzepte für Biegemaschinen realisieren. Sie eignet sich hervorragend für ablösende Regelkonzepte, wie Positions- und Druckregelung. Sollwertgeneratoren mit Ruckbegrenzung reduzieren die mechanische Anregung und erhöhen die Lebensdauer und Genauigkeit der Maschine.

Biegemaschinen nutzen häufig noch hydraulische Antriebskonzepte. Die Softwarebibliothek TwinCAT Hydraulic Positioning stellt alle dazu notwendigen Funktionen zur Verfügung. Es werden unterschiedliche Hydraulikkonzepte, wie ventil- oder pumpengesteuerte Achsen bzw. Servopumpen, unterstützt. Durch angepasste Sollwertgeneratoren, automatische Kennlinien-Identifikation, segmentierte Bewegungsabläufe und frei programmierbare Umschaltung zwischen Kraft-, Druck- und Positionsregelung kann jegliche Hydraulikachse optimal betrieben werden.

Eine Kombination aus elektrischer und hydraulischer Antriebstechnik, wie sie in Hybrid-Maschinen zum Einsatz kommt, wird mit TwinCAT in einer identischen Motion-Control-Umgebung entwickelt. Hiermit wird die Entwicklung einer Anlage deutlich vereinfacht.

Mit den EtherCAT-Klemmen für das Energiemanagement lassen sich die vielfältigen Aufgaben in den Bereichen Power Monitoring, Prozesssteuerung und Netzüberwachung, bzw. Instandhaltung, optimal skalierbar lösen.
Mit den EtherCAT-Klemmen für das Energiemanagement lassen sich die vielfältigen Aufgaben in den Bereichen Power Monitoring, Prozesssteuerung und Netzüberwachung, bzw. Instandhaltung, optimal skalierbar lösen.

Effizientes Energiemanagement

Der Energieverbrauch beim Stanzen oder auch Nibbeln variiert je nach Verfahren, ist aber grundsätzlich sehr hoch und stellt einen erheblichen Kostenfaktor dar. Energieeffizienz ist deshalb ein wesentlicher Baustein für eine nachhaltige Produktion. Beckhoff liefert leistungs- und kostenoptimierte Soft- und Hardwarekomponenten zur laufenden Überwachung des Energieverbrauchs zur detaillierten Verbrauchsanalyse von Neuentwicklungen:

  • Die Softwarebibliothek TwinCAT 3 Power Monitoring TF3650 ist eine SPS-Bibliothek zur Auswertung von Strom- und Spannungsrohdaten, die durch die EtherCAT-Klemmen bereitgestellt werden. Zur Berechnung von RMS-Werten für Strom, Spannung und Leistung stehen entsprechende Funktionsbausteine zur Verfügung.
  • Die EtherCAT-Klemmen EL3443 und EL3453 ermöglichen die direkte Messung aller relevanten elektrischen Daten des Versorgungsnetzes im EtherCAT-I/O-System. Damit ist eine integrierte Beobachtung der Energieeffizienz einer Anlage einfach realisierbar.
  • Die Netzmonitoring-Klemmen EL3773 und EL3783 sind für die detaillierte Zustandserfassung eines 3-phasigen Wechsel- oder Gleichspannungsnetzes konzipiert.

Mit den Embedded-PCs der Serie CX kombiniert Beckhoff die PC-Technik mit der modularen I/O-Ebene auf der Hutschiene im Schaltschrank. Aufgrund der feinen Skalierbarkeit der unterschiedlichen Geräteklassen kann der Anwender genau die zu seiner Applikation passende Leistungskategorie auswählen. Die kompakte Bauform der Embedded-PC-Geräte wird von der Serie der Ultrakompakt-Industrie-PCs noch unterboten und eignet sich daher als Alternative, insbesondere wenn es um die Minimierung von Einbauraum geht.
Mit den Embedded-PCs der Serie CX kombiniert Beckhoff die PC-Technik mit der modularen I/O-Ebene auf der Hutschiene im Schaltschrank. Aufgrund der feinen Skalierbarkeit der unterschiedlichen Geräteklassen kann der Anwender genau die zu seiner Applikation passende Leistungskategorie auswählen. Die kompakte Bauform der Embedded-PC-Geräte wird von der Serie der Ultrakompakt-Industrie-PCs noch unterboten und eignet sich daher als Alternative, insbesondere wenn es um die Minimierung von Einbauraum geht.

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.

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 auszuwählen. Mit dem CX5100 und dem CX5200 stehen beispielsweise leistungsstarke Steuerungs-PCs für Nibbelmaschinen oder deren Peripherie zur Verfügung. Die Geräteserien CX20xx und CX20x2 sind Highend-Steuerungen, welche aufwändige User-Interfaces, 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 Ultrakompakt-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. Ein weiterer Vorteil ist 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.

Um ältere Maschinengenerationen für die Anforderungen der digitalen Fabrik fit zu machen, eignet sich der Ultra-Kompakt-Industrie-PC C6015. Im Einsatz als IoT-Edge Device übernimmt er das Verdichten und Sammeln der Daten. Der ultrakompakte IP65/67-Rechner C7015 (links) lässt sich auch unter beengten Platzverhältnissen vor Ort an der Maschine montieren.
Um ältere Maschinengenerationen für die Anforderungen der digitalen Fabrik fit zu machen, eignet sich der Ultra-Kompakt-Industrie-PC C6015. Im Einsatz als IoT-Edge Device übernimmt er das Verdichten und Sammeln der Daten. Der ultrakompakte IP65/67-Rechner C7015 (links) lässt sich auch unter beengten Platzverhältnissen vor Ort an der Maschine montieren.

C6015 als leistungsfähiges IoT-Edge-Device zur Nachrüstung älterer Maschinen

Moderne, auf Industrie 4.0 bzw. das Internet of Things (IoT) ausgerichtete Anlagenkonzepte bieten zahlreiche Vorteile hinsichtlich Prozesseffizienz, -kosten und -qualität. Für die standardisierte Kommunikation zwischen Maschinen und Leitrechnern und zur sicheren Datenübertragung in Cloud-Systeme hat Beckhoff OPC-UA-Schnittstellen in seine Automatisierungsplattform integriert. Ältere Maschinengenerationen lassen sich mit dem Ultra-Kompakt-Industrie-PC C6015 für die Erfordernisse der digitalen Fabrik fit machen. Als kompaktes und leistungsfähiges IoT Edge Device übernimmt er das Verdichten und Sammeln der Daten.

Da bei Maschinen im Feld häufig der Einbauraum für zusätzliche Steuerungskomponenten fehlt, bietet Beckhoff für diesen Fall die Ultra-Kompakt-Industrie-PCs aus der Serie C70xx in der Schutzklasse IP65/67 an. Der C7015 wird außen an die Maschine montiert. Über die EtherCAT P-Schnittstelle werden Sensoren, zum Beispiel für Condition Monitoring, mit Hilfe der EtherCAT P-Box-Module eingelesen. So ist eine schnelle, unkomplizierte Nachrüstung vorhandener Anlagen mit standardisiertem Zugang in die Cloud möglich.