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Automatisierung einer Messmaschine mit Motion Control

CTE übernahm die Automatisierung beim technologischen Sprung von einer Messmaschine im Labormassstab hin zu einer tonnenschweren Sondermaschine im industriellen Umfeld.

Auftrag

CTE wurde mit der Automation einer mehrachsigen Messmaschine mit Motion Control beauftragt. Diese ist für die Qualitätssicherung von Oberflächen im Einsatz. Neben einer Sicherheitssteuerung und dem dazugehörigen HMI war eine zentrale Aufgabe das Handling aller Antriebe über Motion Control. Einerseits für die hochpräzise (im µm Bereich) Positionierung des Messkopfs am Messobjekt mithilfe von 4-Achsen, andererseits für das Einbringen des zu prüfenden Objektes und der automatische Wechsel der Messspitze mit drei weiteren Achsen. Dazu sollten folgende Arbeiten ausgeführt werden:

  • 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 OPC UA 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 

Vorgehen

Bei der Analyse wurde definiert, dass nicht nur die Personensicherheit oberste Priorität hat, sondern auch das Verhindern einer Kollision des Messkopfes mit dem mehrere Millionen Euro teuren Messobjekt. Ausserdem wurde klar, dass die Parametrierung der Antriebe durch die Varianz der Motoren aufwendig wird. Durch intensive Schulung und Unterstützung durch den Siemens Support im Rahmen des Solution Partner Programms konnte das nötige Wissen dafür aufgebaut werden.

In der Konzept-Phase stand die CTE als kompetenter Partner bei der Erstellung der funktionalen Spezifikation und des Visualisierungskonzepts zur Seite.

Die Umsetzung erfolgte im Team aus mehreren Programmierern. Die Grundfunktion eines Antriebs wurde an einem Testaufbau getestet und optimiert. Wir konnten zudem die Abläufe bereits in der Simulation testen, bevor die Maschine aufgebaut war. Mithilfe des von uns in LabView entwickelten Editors hat der Endkunde auch die Möglichkeit, selbst sehr flexibel unterschiedliche Messabläufe zu konfigurieren. Die Messabläufe werden im XML-Format gespeichert und können via Loader über OPC-UA in die SPS geladen werden.

Ergebnisse

Die Messmaschine läuft dank der Expertise der CTE erfolgreich im Mehrschicht-Betrieb rund um die Uhr. Es wurden mittlerweile auch mehrere Kopien der Maschine angefertigt und dem Kunden übergeben.

Mithilfe des CTE «OT_access», der Fernzugriffslösung für industrielle Systemlandschaften, können sämtliche am Projekt beteiligte Firmen jederzeit remote auf die Anlage zugreifen. So können bei Bedarf von der CTE weiterhin Programmanpassungen ausgeführt werden, die direkt auf der Anlage getestet werden können.

Unsere Projektphasen

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Bild von Heiko Maas, Systems Engineer bei ControlTech Engineering AG.

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