Sondermaschinenbau mit Motion Control

CTE wurde mit der Automation einer tonnenschweren Messmaschine für die Qualitätssicherung von Oberflächen beauftragt. Neben einer
Sicherheitssteuerung und dem dazugehörigen HMI ist ein zentraler Teil das Handling aller Antriebe über Motion Control für die sehr genaue Positionierung des Messkopfes.

Die Automation ist einem ständigen Wandel und Fortschritt unterworfen. Wir als Ingenieurbüro gehen den Weg mit, stellen uns immer wieder neuen Herausforderungen und tragen die Erfahrung aus dem GMP-Umfeld in den Sondermaschinenbau. So auch, als es um den Auftrag für die Automation einer mehrachsigen Bewegung mit Motion Control ging.

Ausgangslage

Unsere Aufgabe ist die hochpräzise (im µm Bereich) Positionierung des Messkopfs am Messobjekt mit Hilfe von 6-Achsen sowie das Umsetzen von Abläufen, beginnend mit dem Einbringen des zu prüfenden Objektes bis hin zur Kalibrierung. Dazu werden folgende Arbeiten ausgeführt:

  • Entwicklung des Elektroschemas für den Schaltschrank
  • Ausarbeitung einer Softwarearchitektur und Programmierung der Safety-SPS S7-1518-F
  • Parametrierung der Antriebssteuerung SINAMICS S120 von Siemens für die verschiedenen Motorentypen (Linearmotor, Torquemotor, Synchronmotor)
  • Parametrierung eines Phytron-Moduls für die Ansteuerung eines Schrittmotors
  • Programmierung des Jog-Modus (Einzelachsbetrieb über Mobile-Panel)
  • Ansteuerung der Luftlager
  • Umsetzung der geforderten Sicherheitsfunktionen wie Schutztür-Überwachung, sichere reduzierte Geschwindigkeit, Verfahren bei Offenem Schutz mit gedrücktem Zustimmtaster und Bremsentest
  • Aufbauen einer Kommunikation via OPCUA mit dem Messsystem
  • Programmierung des HMI für Panel-PC und Mobile-Panel mit TIA V16
  • Programmierung eines flexiblen Editors für die Erstellung von automatischen Messabläufen
Technikvielfalt Motion Control
Überblick über die Vielfalt an Technik bei dem Projekt.

Unser Auftraggeber ist als Generalunternehmer verantwortlich für die mechanische Konstruktion und die Auslegung der elektromechanischen Komponenten. Dies erfolgt in Zusammenarbeit mit einer dafür spezialisierten Firma

Herausforderungen

Eine besondere Herausforderung stellt die Parametrierung der Antriebssysteme dar. Die Anforderungen an die Positioniergenauigkeit der Linearverschiebungen und Drehwinkel ist sehr hoch, was die mechanische Konstruktion, die Auswahl der Messsensoren und die Dynamik der Positionsregelungen betrifft.

Unter allen Umständen muss eine Kollision des Messkopfes mit dem Messobjekt verhindert werden. Deshalb findet eine mehrstufige Gültigkeitsprüfung der anzufahrenden Koordinaten statt. Darüber hinaus überwachen Sensoren die Distanz zum Messobjekt und lösen bei einer bevorstehenden Kollision einen sofortigen Stopp der Bewegung aus.

Die Messsensoren für die Antriebe sind zudem so ausgelegt, dass in der S120 die SLS-Funktionen (Safe-Limit-Speed nach EN 61800-5-2) mit Performance Level d aktiviert werden können und so alle Bewegungen sicherheitstechnisch überwacht sind.

Zusätzlich wird die Maschine in einem Reinraum betrieben, was bei der Auswahl aller Materialien und Komponenten ausserhalb des Schaltschranks berücksichtigt werden musste. Der Schaltschrank selbst verfügt über eine Absaugung und somit können dort alle marktgängigen Komponenten eingesetzt werden.

Editor für Messabläufe

Mithilfe des von uns entwickelten Editors hat der Endkunde die Möglichkeit, selbst sehr flexibel unterschiedliche Messabläufe zu konfigurieren. Darin können verschiedene Typen von Messungen an beliebigen Positionen auf der Oberfläche des Messobjekts konfiguriert und in einer Sequenz abgearbeitet werden. Zudem ist es möglich, den Wechsel des Messkopfes in den Ablauf zu integrieren. Der mit LabView erstellte Editor überprüft die Eingaben auf Gültigkeit. Der Editor ist entkoppelt von der Anlage und kann auf jedem beliebigen Rechner installiert und ausgeführt werden. Dadurch können mehrere Personen zeitgleich und während dem Betrieb neue Abläufe erstellen. Die Messabläufe werden im XML-Format gespeichert und können via Loader über OPC-UA in die SPS geladen werden. Die Abarbeitung der Messabläufe kann mehrere Stunden dauern und erfordert während dieser Zeit keinen weiteren Bedienereingriff.

Inbetriebnahme

Zurzeit läuft die Inbetriebnahme im Ausland. Mithilfe des CTE «OT_access», der Fernzugriffslösung für industrielle Systemlandschaften, können sämtliche am Projekt beteiligte Firmen jederzeit remote auf die Anlage zugreifen. Das erlaubt auch uns, dass parallel zur Inbetriebnahme hier bei uns in der CTE weiter am Projekt gearbeitet und Programmanpassungen ausgeführt werden können, die dann direkt auf der Anlage getestet werden.


Schreiben Sie einen Kommentar

Ihre E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert.

Weitere Beiträge:

Fachartikel
winmod

Aufgepasst – WinMOD ist da!

24. November 2020 • 0 Kommentare

Zuverlässige Tests von Anlagerezepten und eine effiziente Schulung von Mitarbeitenden: Prozesssimulationen mit WinMOD bieten Unternehmen viele mehr

CTE-News
Titelbild CTE-News 32

Blick zurück und in die Zukunft

16. November 2020 • 0 Kommentare

Freuen Sie sich auf einen bunten Strauss an Informationen über aktuelle Projekte, das grosse Interview mit der unserer neuen Geschäftsleitung, fünf neue Mitarbeitende und 30 weitere Meilensteine mehr

Aktuelles
Lyo Virtuelle Abanhme

Premiere wegen COVID-19

30. Juni 2020 • 0 Kommentare

Wie geht ein FAT (Factory Acceptance Test), wenn einer der Hauptakteure nicht vor Ort sein kann? Die CTE ging bei einer Software-Abnahme neue digitale mehr