Lokale Antriebsintelligenz

Das Beispiel einer Maschine, die Schrumpfkapseln für Weinflaschen herstellt, zeigt einen typischen Einsatzfall für einen dezentralen intelligenten Kompaktantrieb kleiner Leistung (60 W). Die im Antrieb integrierte SPS-Funktionalität übernimmt die Koordination der Ein- und Ausgänge vor Ort und entlastet damit die zentrale SPS der Maschine. Der programmierbare Kompaktantrieb ist mit den gängigen Industrienormen in der Antriebstechnik kompatibel und für den harten industriellen Einsatz konzipiert. Die Anforderungen an Antriebe in modernen Handlingsystemen und Industrieanlagen sind unter anderem durch die verstärkte Modularisierung und Vernetzung bei gleichzeitiger Miniaturisierung und hoher Robustheit des Gesamtsystems bestimmt. In Abfüllanlagen für Wein wird nach dem Verkorken eine Folie über Flaschenhals und Korken geschrumpft, eine so genannte Schrumpfkapsel. Das Ablängen des Folienbands ab Rolle verwendet eine Markierung auf dem Band, die mittels einer Lichtschranke detektiert wird und eine relative Positionierung auslöst. Anschließend wird mit einem digitalen Signal eine Schere aktiviert, welche das Band abschneidet. Die Abfüllanlagen haben einen Lebenszyklus von mehreren Jahrzehnten, wobei einzelne Teilfunktionen mehrmals verbessert oder modernisiert werden können. Die beschriebene Folienschneidfunktion wurde dank der Verwendung compact drive MCD EPOS P kleiner, schneller und flexibler. Der MCD ist kleiner als die bestehende Steuerung allein und passt zusammen mit dem maxon Keramikgetriebe sehr gut unter die Rolle. Die gesamte Ablängvorrichtung wird lokal durch die SPS-Funktionalität im programmierbaren MCD EPOS P 60 W gesteuert. Der Antrieb erhält von der zentralen SPS nur noch ein digitales Signal für die Programmauswahl, der Rest geschieht vor Ort. Die Signale der Lichtschranke und der Zustand der Schere werden über die digitalen Eingänge eingelesen, die Positionierung wird ausgeführt und die Schere aktiviert. Weiter werden die digitalen Ausgänge dazu verwendet, um Fehlermeldungen auszugeben und Eingänge freizuschalten. Wichtig beim Redesign eines bestehenden Moduls ist, dass die vorhandenen Schnittstellen zum Rest der Maschine weiter genützt werden können. Hier hilft die Möglichkeit zur freien Konfiguration der digitalen Ein- und Ausgänge. Programmierbare Antriebseinheit Für die vorliegende Aufgabenstellung eignet sich der kleine und leichte Kompaktantrieb MCD EPOS P mit 60 W Typenleistung. DC Servomotor, Encoder und Motion Controller sind in einem schlanken, kompakten Gehäuse integriert, ohne den Einbauraum des Antriebs durch vorstehende Anbauten unnötig zu vergrößern. Das robuste Design ist für den industriellen Einsatz ausgelegt. Der Kompaktantrieb zeichnet sich durch seine hohe Dynamik bei gleichzeitig präziser Positionierung aus. Zur Drehmomentsteigerung sind Kombinationen mit Getrieben vorgesehen. Der Motion Controller gehört zur maxon EPOS-Familie, einem modularen Positioniersystem mit CANopen Feldbussschnittstelle. Optoentkoppelte, konfigurierbare digitale Ein- und Ausgänge ermöglichen den direkten Anschluss für Signale der Antriebsperipherie, wie zum Beispiel End- und Referenzschalter. Den Kompaktantrieb gibt es auch in einer programmierbaren Version MCD EPOS P 60W mit integrierter SPS-Funktionalität und CANopen Master. Damit lassen sich dezentrale Antriebe realisieren, die auf Knopfdruck lokal eine autonome Bewegungsfolge ausführen und die digitalen Ein- und Ausgänge ihrer Umgebung einlesen und ansteuern. Es besteht aber auch die Möglichkeit, vernetzte Multiachssysteme mittels CANopen-Kommunikation zu realisieren. Die Programmierung der integrierten SPS erfolgt dabei gemäß internationalem Standard IEC 61131-3. Softwaretools und Programmbibliotheken gehören zum Lieferumfang. Fazit Dieses Praxisbeispiel illustriert ganz typisch wie der Trend zur Modularisierung im industriellen Umfeld realisiert wird. Die Vorteile der neuen Lösung zum Zuschneiden der Schrumpffolie mit dem maxon compact drive (MCD) EPOS P 60 W liegen in der kompakten Baugröße, in der eingebauten «Intelligenz» und in der konsequenten Verwendung von Industriestandards, welche die Integration und den flexiblen Ersatz bestehender Module erleichtern. Industrielle Robustheit ist wichtig, nicht nur im Sinne von mechanischer Stabilität und Unempfindlichkeit gegen äußere Störeinflüsse zu verstehen. Robustheit bedeutet auch einfache Konzeption und Vernetzung mittels bekannter und bewährter Komponenten, welche die üblichen Industriestandards erfüllen: Klar definierte Schnittstellen, minimaler Verkabelungsaufwand, großer Funktionsumfang verkürzen die Entwicklungszeit. Und hierfür eignen sich die maxon Kompaktantriebe im Leistungsbereich unter 100 W, was die vorgestellte Ablängvorrichtung exemplarisch aufzeigt. Autor: Dr. Urs Kafader, Schulungsleiter bei maxon motor, Sachseln, Schweiz