Offene Systemarchitektur

Simotion wurde speziell für den Einsatz in Maschinen entwickelt, bei denen Motion Control – also die Steuerung von komplexen, schnellen und genauen Bewegungen – eine entscheidende Rolle spielt. Deshalb liegt der Fokus von Simotion auch auf dem einfachen und flexiblen Lösen von vielfältigen Motion-Control-Aufgaben.

dei: Welche Trends beobachten Sie auf dem Gebiet der A&D-Lösungen für den Maschinenbau

Gierse: Das Fortschreiten der Mikroelektronik bietet auch dem Maschinenbau neue Möglichkeiten von Konzeption und Konstruktion – vor allem bei Anwendungen mit komplexer Bewegungsführung. Dabei nimmt die Bedeutung der Antriebstechnik und der intelligenten Bewegungsführung enorm zu. Schlagworte für die aktuellen Trends sind Mechatronik, Auto Motion, Usability, Industriestandards, Offenheit und Modulare Maschinenkonzepte. Mit unserem neuen Motion-Control-System Simotion folgen wir diesen Trends.

Um diese Aufgabenstellung erfüllen zu können, wurde ein neuer Systemansatz gewählt: Die Verschmelzung von Motion Control mit weiteren Disziplinen, die bei den meisten Maschinen benötigt werden. Diese sind: PLC-Funktionalität und Technologiefunktionen. Dieser Ansatz ermöglicht es, dass komplexe Bewegungsführung und einfache, bewegungsnahe PLC-Funktionen, wie das Verknüpfen von Eingangssignalen und das Berechnen und Setzen von Ausgangssignalen, im selben System realisiert werden können. Dasselbe gilt für Technologiefunktionen, zum Beispiel die Druckregelung. Hier wird ein Bewegungsprofil für eine Hydraulikachse mit dem Kurvenscheibeneditor CamTool erstellt und berechnet. Die Umsetzung der Bewegung erfolgt dann nahtlos über die Druckregelung und die Ansteuerung der Hydraulikventile.

dei: Mit Sinumerik und Simatik hat sich Siemens einen festen Platz auf dem A&D-Markt erobert. Wie passt Simotion zu den genannten Steuereungen?

Die Verschmelzung von Motion Control, PLC-Funktionalität und Technologiefunktionen bringt folgende Vorteile: Zum einen entfallen die zeitkritischen Schnittstellen zwischen den einzelnen Komponenten sowie der Programmier- und Diagnoseaufwand für die Schnittstellen zwischen den Komponenten. Zum anderen wird nicht nur die Programmierung und Diagnose für die gesamte Maschine vereinheitlicht, sondern diese werden so einfach und transparent, wie der Anwender es von PLC-Systemen kennt.

Gierse: Sinumerik erfüllt die spezifischen Bedürfnisse des Werkzeugmaschinenbaus. Das universelle Automatisierungssystem Simatic ist vor allem dann stark, wenn der Schwerpunkt auf Steuerung mit einfacher Bewegungsführung liegt. Simotion schließt die Lücke zwischen beiden Systemen. Dieses Motion-Control-System eignet sich für Anwendungen mit komplexer Bewegungsführung. Es vereinigt Bewegungsführung und einfache Steuerungsfunktionalität in einer Einheit.

dei: Welche Vorteile bringt Simotion den Anwendern?

Simotion setzt sich aus drei Komponenten zusammen:

Gierse: Simotion bündelt die komplexe Handhabung von Bewegungsfunktionen, skalierbar in einem Motion-Control-System und das auf mehreren Hardware-Plattformen mit einem gemeinsamen Engineering-System. Das führt zu deutlich mehr Flexibilität bei der Maschinenplanung und -konstruktion. Außerdem muss sich der Maschinenbauer nicht mehr damit beschäftigen, Antrieb und Steuerung unterschiedlicher Hersteller zu integrieren und aufwändige Technologiebrüche zu überwinden. Diese Aufgabe lösen wir mit Simotion. Insgesamt ergeben sich daraus für den Maschinenbauer, aber auch den späteren Anwender der Maschine, deutliche Kostenvorteile.

• Das Engineering-System ermöglicht die Lösung der Motion-Control-, PLC- und Technologie-Aufgaben in einem durchgängigen System und enthält dazu alle notwendigen Tools, beginnend bei der Programmierung und Parametrierung über Test- und Inbetriebnahmefunktionen bis hin zu Diagnosewerkzeugen.

• Die Runtime-Software-Module stellen die unterschiedlichen Motion-Control- und Technologiefunktionen zur Verfügung. Durch die Auswahl der entsprechenden Module kann die Gesamtfunktionalität des Systems ganz individuell an die Maschine angepasst werden.

• Die Hardware-Plattformen vervollständigen das System Simotion. Die mit dem Engineering-System erstellte Anwendung und die dazugehörigen Runtime-Software-Module können auf verschiedenen Hardware-Plattformen eingesetzt werden. Damit steht immer die Plattform zur Verfügung, die am besten zur Maschine passt.

Bisher gab es viele Einzelkomponenten: Eine Funktionsänderung oder eine Zusatzanforderung bedeuteten häufig den Wechsel auf andere Komponenten oder eine weitere Komponente. Verbunden waren damit zusätzliche Konstruktions- und Projektierungsarbeiten, Schulungen sowie die Parametrierung und Programmierung mit neuen Tools. Diese Nachteile entfallen bei Simotion, da es sich hierbei um ein durchgängiges System handelt. Lediglich die Programmierung der neuen Anforderung ist notwendig, allerdings mit gewohnter Sprache und vertrauten Tools.

Simotion löst komplexe Bewegungsaufgaben in den unterschiedlichsten Maschinen einfach und durchgängig. Dies wird durch das Runtime-System ermöglicht, das skalierbar, flexibel und jederzeit erweiterbar ist. Dazu wurde die Architektur für das Runtime-System mehrschichtig ausgelegt.

Die Basisfunktionalität ist die unterste Schnittstelle für den Anwender. Sie entspricht einer programmierbaren Steuerung nach IEC 1131-3 und stellt Befehle für Logik und Rechnen von Motion-Control-Funktionen, Programmsteuerung, Timer, I/O-Zugriffe und dergleichen zur Verfügung.

Die Technologiepakete erweitern die Funktionalität um verschiedene Technologien. Beispielsweise stellt das Paket „Position“ alle Funktionen für eine präzise Positionierbewegung, den zyklischen Soll- und Istwert-Austausch mit dem Antrieb, die Lageregelung, die Berechnung des Bewegungsprofils, Referenzieren, Achsfreigaben, Statusinformationen u.a. zur Verfügung. Mit dem Laden dieses Paketes stehen diese Funktionen dem Anwender über die Programmierschnittstelle nach IEC 1131-3 zur Verfügung. Neben den Basis-Technologiepaketen „Position“, „Gear“ für Getriebegleichlauf, „Cam“ für Kurvenscheiben-Gleichlauf werden auch weitere Module für Druck- oder Temperaturregelung zur Verfügung stehen. Die Technologiepakete setzen über ein Application Programming Interface auf Systemfunktionen auf. Sie werden mit einem speziellen Development-Kit in C/C++ realisiert. Des Weiteren stellen spezielle Funktionsbibliotheken dem Anwender weitere, höhere Funktionalitäten zur Verfügung. Beispiele für diese Bibliotheken sind die Function Library der PLCopen for Motion Control oder Standard-Applikationen wie ein Wickler, eine fliegende Schere, und ähnliches.

Mit der Leistungsfähigkeit eines Systems wächst auch die Forderung nach einfacher Handhabung. Deshalb wurde bei Simotion ganz besonderer Wert auf die Usability gelegt. Das Engineering für Motion Control, Logik und Rechnen, Technologie und Antriebsfunktionalität erfolgt durchgängig in einem System. Alle Arbeitsschritte wie Konfigurieren, Parametrieren, Programmieren und Inbetriebnahme werden weitestgehend grafisch gelöst.

Alle Simotion-Engineering-Tools sind in Scout integriert und haben ein einheitliches Look & Feel. Der Anwender wird beim Lösen seiner Aufgaben durch intelligente Bedienerführung unterstützt. Das Engineering-System Scout kann stand alone oder integriert in Simatic Step 7 – mit durchgängiger Datenhaltung, Projektierung und Kommunikation – eingesetzt werden.

Motion Control Chart, kurz MCC genannt, ermöglicht die einfache Programmierung in Form eines Ablaufplanes. Für die bessere Übersichtlichkeit bei größeren Programmen lassen sich mehrere aufeinanderfolgende Blöcke auch zu einem Sammelblock zusammenfassen. Mit der Zoom-In- und Zoom-Out-Funktion werden diese einfach aufgeblendet oder wieder gekapselt dargestellt.

Motion Control Chart kann auch online für die Verfolgung des Programmablaufs eingesetzt werden, der aktuell bearbeitete Block wird dabei immer farblich hervorgehoben. MCC eignet sich damit vor allem für das Programmieren, Testen und Dokumentieren ganzer Maschinensequenzen.

Simotion ist in Totally Integrated Automation (TIA) integriert, verfügt also über dieselbe durchgängige Datenhaltung, Projektierung und Kommunikation. Deshalb kann Simotion ganz einfach mit weiteren Komponenten aus dem Baukasten von TIA kombiniert werden, zum Beispiel mit Antrieben und Motoren oder auch Peripheriebaugruppen und Komponenten für das Bedienen und Beobachten und die Kommunikation. Oder Simotion kann die Motion-Control-Aufgaben innerhalb einer Simatic-Automatisierungslösung übernehmen.

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