Best (Use) Case Scenario

ROBOTIK UND PRODUKTION: Sys Tec Electronic hat eine Werkzeugsteuerung für Fertigungsroboter entwickelt. Wie kam es überhaupt dazu?
Ronald Sieber: Einer der führenden Hersteller aus dem Bereich der industriellen Oberflächenverarbeitung war auf der Suche nach einer innovativen Steuerungslösung für seine Roboter, die als intelligenter Profinet-Device agiert und deren Abläufe flexibel in einer SPS-Sprache nach IEC61131-3 programmiert werden können. Zudem ist ein integriertes HMI als Benutzerschnittstelle notwendig. Doch auf dem Markt war eine solche Steuerungslösung nicht verfügbar. Sys Tec Electronic bot sich hier als idealer Partner an. Mit fundierten Kenntnissen im Bereich Embedded Linux und einem hochgradig anpassbaren SPS-System konnten wir die Anforderungen präzise umsetzen. Die eigens entwickelte Steuerungslösung ermöglicht es dem Kunden, die Werkzeugsteuerung seiner Fertigungsroboter exakt nach seinen Vorstellungen zu programmieren. Durch die enge Zusammenarbeit mit dem Kunden wurde eine Lösung geschaffen, die nicht nur technologisch überzeugt, sondern auch perfekt auf die individuellen Anforderungen abgestimmt ist.

ROBOTIK UND PRODUKTION: Wie wurde die Lösung technisch genau umgesetzt?
Zur Ansteuerung des Werkzeugs werden synchron zum Verfahrweg des Roboters verschiedene Prozessdaten wie Geschwindigkeit im Raum, Position u.ä. benötigt. Diese Daten liefert der Roboter über Profinet IRT in Echtzeit. Der Roboter ist dabei der Profinet Controller und die Werkzeugsteuerung das Profinet Device. Es gibt keine off-the-shelf Erweiterungskarten für SPS-Systeme mit Profinet IRT Device Funktionalität am Markt. Die intelligente Werkzeugsteuerung ist kein klassisch ‚dummes‘ Profinet IO Device, sondern dessen Intelligenz benötigt eine Möglichkeit zur Adaption, um die genannten Prozessdaten des Roboters (wie aktuelle Geschwindigkeit) in Echtzeit in Ansteuerbefehle für das Werkzeug umzusetzen. Die dazu notwendigen Abläufe werden als SPS-Programme nach IEC61131-3 umgesetzt. Diese können vom Anwender selbst implementiert werden und ermöglichen so eine einfache, flexible Anpassung an neue Werkstückparameter. Die Profinet-Device-Funktionalität wird durch einen Hilscher NetX Multiprotokoll-Chip realisiert. SPS-System und HMI mit Visualisierung sind auf einem Linux-Hostsystem auf der gleichen Baugruppe umgesetzt. Neben dem Profinet-Protokollstack von Hilscher war es notwendig, eine Echtzeit-Anwenderapplikation ebenso auf dem NetX umzusetzen. Innerhalb der Steuerung werden verschiedene Subdevices (wie IO-Baugruppen und Antriebe) über ein dahinterliegendes CANopen-Bussystem gesteuert. Die verschiedenen Parameter der Werkzeugansteuerung können dabei über Rezepte gesammelt werden. Die Auswahl des Rezeptes findet entsprechend des aktuellen Produktionsauftrages durch die übergeordnete Robotersteuerung statt. Die Anpassung der Parameter der einzelnen Rezepte findet durch den Anwender am HMI der Werkzeugsteuerung statt. Die dedizierte Lösung für die Problemstellung ist zugeschnitten für das Einsatzszenario unseres Kunden. Das betrifft auch Steckverbindertechnik, Gehäusekonstruktion und Gliederung des Gesamtsystems in verschiedene Teilkomponenten. Ziel war und ist am Ende eine Lösung zu entwickeln, die durch die Optimierung auf das Einsatzszenario einen niedrigeren TCO als eine Lösung von der Stange hat. Einsparungen ergeben sich insbesondere bei Aufbau, Verkabelung und Inbetriebnahme des Systems, als auch in der Wartung und Pflege.

ROBOTIK UND PRODUKTION: Wie wurde die Werkzeugsteuerung (in den Roboter-Controller) integriert?
Die Werkzeugsteuerung ist als separates System mit eigenem HMI umgesetzt. Die Werkzeugsteuerung ist nur ein Teilprozess im größeren Anlagenprozess. Die Robotersteuerung benötigt dadurch kein Detailwissen über diesen Teilprozess. Das Wissen über den Teilprozess ist auch Geschäftswissen des Werkzeugsteuerungsherstellers (unseres Kunden). Durch die Möglichkeit, die notwendigen Abläufe selber in Form eines SPS-Programms umsetzen zu können, bleibt das exklusive Geschäftswissen fest in der Hand des Kunden und muss nicht mit extern geteilt werden.

Ziel war und ist am Ende eine Lösung zu entwickeln, die durch die Optimierung auf das Einsatzszenario einen niedrigeren TCO als eine Lösung von der Stange hat.
Ronald Sieber, Sys Tec Electronic AG

ROBOTIK UND PRODUKTION: Gibt es bei Sys Tec Electronic weitere Projekte in diese Richtung?
Auch in Zukunft wollen wir weitere maßgeschneiderte Robotik-Lösungen in enger Abstimmung mit unseren Kunden entwickeln. Dabei bringt Sys Tec Electronic seine umfassende Expertise in den Bereichen Netzwerkkommunikation und Steuerungselektronik ein, während das prozessspezifische Knowhow vom Kunden stammt. Diese Partnerschaft ermöglicht es, Steuerungslösungen zu entwickeln, die exakt auf die individuellen Anforderungen der Kunden abgestimmt sind.

Das Interview führte: Bastian Fitz
Redakteur SPS-MAGAZIN