Abgestimmt und effizient

Automatisierung von ABB trägt z.B. in den Entgratmaschinen eines dänischen Maschinenbauers zum effizienten und präzisen Entgraten von Bohrungen an Pelletiermatrizen bei

Die ABB-Automatisierungsprodukte ergänzen sich von der Feld- bis zur Steuerungsebene sehr gut und ermöglichen integrierte Paketlösungen

Servomotor, Steuerung AC500 und Frequenzumrichter ACSM1

Automatisierte Fertigungsanlagen in Fabriken sind heute geprägt durch das Zusammenspiel einer Vielzahl von komplexen Kompo-nenten wie speicherprogrammierbaren Steuerungen, Umrichtern, Motoren, Robotern und Schaltelementen. ABB bietet hierzu ganzheitliche Automatisierungskonzepte, die die Unternehmen dabei unterstützen, effizient und investitionssicher zu produzieren.

Die Arbeitsabläufe in modernen Produktionshallen werden heute bestimmt durch ein hohes Maß an Automation. Die Fabrikautoma-tion lässt sich hierbei grob in zwei Kategorien unterteilen: den Maschinenbau und den Anlagenbau. Maschinenbauer bieten ein Produktsortiment von Standardmaschinen an, die häufig noch an die individuellen Bedürfnisse der Anlagenbetreiber angepasst werden müssen. Sie benötigen somit eine gute weltweite Verfügbarkeit der Automatisierungskomponenten sowie Softwarewerkzeuge, die eine einfache Anpassung der Maschinen an die Kundenbedürfnisse ermöglichen. Anlagenbauer hingegen stellen aus einzelnen Maschinen meist individuelle Fertigungsstraßen zusammen und müssen dabei häufig unterschiedliche Anforderungen erfüllen. Sie können seltener auf standardisierte Lösungen zurückgreifen und benötigen daher eine gute Integrierbarkeit unterschiedlichster Produkte sowie Werkzeuge zur effizienten Inbetriebnahme der Anlage.

Maschinen und Anlagen sind oft sehr komplexe Anordnungen von Systemen, für die leistungsstarke Bausteine wie Umrichter, Motoren, Steuerungen und vielfach auch Roboter benötigt werden. Durch den technologischen Wandel hin zu mehr Komplexität und höherer Integration wird das Zusammenspiel dieser Komponenten immer umfangreicher und anspruchsvoller.

Zusammenspiel von Antrieben und Steuerung

Ein aktueller Trend in der Fabrikautomation zeigt sich darin, dass die klassischen Antriebskomponenten und die Steuerungswelt immer stärker zusammenwachsen. Die Frage „zentrales oder dezentrales System" müssen Anbieter von modernen Automatisierungslösungen heute gleichermaßen beantworten können. So werden inzwischen beispielsweise im Kunststoffbereich bestimmte Funktionen, wie die Drehmomentüberwachung und die genaue Drehmomentanzeige, von der Steuerung in den Antrieb verlagert. Der Extruder kann damit schneller auf bestimmte Ereignisse reagieren und bringt einen höheren Durchsatz und eine bessere Qualität.

Das Zusammenwachsen von Steuerungs- und Antriebsfunktionen zeigt sich nicht nur in der Verlagerung von Steuerungsfunktionen in die Antriebe, sondern auch in einer schnellen Kommunikation zwischen Antrieb und Steuerung. Für schnelle Aufgaben verfügt der Antrieb über die Prozessorleistung und die Kommunikationsmöglichkeiten, sodass mehrere Antriebe mit einer Steuerung zusammenarbeiten können.

Typische Funktionen für dezentrale Antriebslösungen sind die Punkt-zu-Punkt-Steuerung, die Kurvenscheibe oder der Querschneider. Müssen mehrere Achsen untereinander synchronisiert werden, hat man es mit einer chaotischen Verteilung der zu bearbeitenden Produkte zu tun oder kommt es auf ein zuverlässiges Kollisionsverhalten an, lässt sich dies besser und sicherer in einer SPS, also zentral, abbilden.

Flexible Konzepte

Auf eine nahtlose Zusammenarbeit der Antriebs- und Steuerungstechnik kommt es insbesondere in Motion-Control-Systemen an, wo Eigenschaften wie eine hochdynamische Regelung, eine genaue Regelung auf die Sollwerte, hohe Wiederholgenauigkeit und eine sehr präzise Lageregelung zählen. Wie eine flexible SPS-basierte Motion-Control-Lösung aussehen kann, demonstriert eine Konzeptanlage, die Wissenschaftler des ABB-Forschungszentrums in Ladenburg entwickelt haben.

Im Maschinenbau kommen derartige Motion-Control-Systeme häufig bei Bewegungsabläufen zum Einsatz, in denen beispielweise zwei bis drei Motoren synchronisierte Bewegungen ausführen müssen. Im Anlagenbau wird dagegen häufig eine größere Anzahl an Antrieben von einer SPS koordiniert, aber nicht synchronisiert. Entsprechend den jeweiligen Anforderungen kommen in den verschiedenen Automatisierungslösungen daher unterschiedliche SPS-Typen der skalierbaren AC500-Serie von ABB zum Einsatz. Um mit allen SPS-Typen einheitlich seine Umrichter anzusteuern, hat das Unternehmen eine neue Bibliothek von Funktionsblöcken entwickelt. Sie umfasst alle Funktionen zur Entwicklung von Motion-Control-Lösungen entsprechend dem PLCopen-Standard und ist vollständig gemäß IEC 61131 implementiert.

Ein Beispiel aus der Praxis bietet eine anspruchsvolle Positionieraufgabe, bei der eine ABB-Steuerung AC500 zusammen mit Frequenzumrichtern ACSM1 und ACS350 bei Entgratma-schinen eines dänischen Maschinenbauers ein effizientes, präzises Entgraten von Bohrungen an Pelletiermatrizen gewährleistet. Die Antriebe und die SPS lassen sich dabei mithilfe der PLCopen-Bausteine aus der Motion-Control-Software-Library problemlos integrieren. Für das Entgraten der bis zu 80 000 Löcher wird die Pelletiermatrize auf zwei Achsen der Entgratmaschine aufgesetzt. Ein Servoumrichter ACSM1 übernimmt die Positionierung der X- Achse, die für das Drehen der Trommel und den Vorschub zum nächsten Loch verantwortlich ist. Drei ACS350 zeichnen für die Drehbewegung des Entgratwerkzeugs (Senkers) sowie für das Heben und Senken des Senkers bzw. des Hub-tisches verantwortlich. Die AC500 steuert die Antriebe an und verarbeitet die Vorgabewerte der Matrizentrommel sowie statistische Daten und Alarme. Die PLCopen-Funktionsbaustein-Bibliothek der AC500 für Motion-Control-Funktionen vereinfacht die Realisierung solch komplexer Funktionen und spart Zeit sowie Kosten bei der Programmierung der Steuerung.

Ein weiteres Beispiel für neue ABB-Konzepte ist die realitätsgetreue, virtuelle Inbetriebnahme von Maschinen und Anlagen. Für einen realitätsnahen Test des Gesamtsystems im Vorfeld wurden in das ABB-Produkt RobotStudio mechatronische Komponenten, sog. „Smart-Components", integriert. Sie ermöglichen es, Komponenten mit eigener Steuerung und Sensorik einfach in die virtuelle Umgebung zu integrieren. Solche Komponenten sind z.B. Förderbänder, Rolltore, Sensoren oder Greifer. Die Ergebnisse der virtuellen Inbetriebnahme lassen sich direkt ohne Veränderung auf die reale Anlage übertragen. Diese vollständige Übertragbarkeit ist eine Grundvoraussetzung für den Nutzen derartiger Konzepte, da etwaige zusätzliche Arbeitsschritte, die rein für die virtuelle Inbetriebnahme erforderlich wären, schnell den erhofften Zeitgewinn durch erhöhten Aufwand wieder zunichte machen könnten.

Nach Informationen der ABB AG in Mannheim ( www.abb.de )