Kürzere Time-to-Market und mehr Flexibilität durch modulare Konzepte

Lenze_Modulare_Maschine_mit-FAST_kleinLenze auf zeigt auf Hannover Messe 2016 Lösungen für konsequente Maschinen-Modularisierung

Modularisierung ein alter Hut? Ganz und gar nicht. Gerade in Zeiten von Industrie 4.0 bekommt das Thema einen neuen Schub. Denn hochflexible intelligente und vor allem kundenindividuelle Maschinen möglichst schnell auf den Markt zu bringen, gelingt am besten durch einen modularen Ansatz bei der Maschinenentwicklung. Die konsequente Zerlegung der komplexen Bewegungsabläufe der Maschine in ihre mechatronischen Funktionseinheiten bietet wesentliche Vorteile: Standardisierte Module können leicht wiederverwendet werden, Testzeiten und Fehlerraten sinken und es bleibt mehr Zeit für die Ausarbeitung der Maschinenausprägungen, die dem eigenen Kunden wichtig sind. Lenze zeigt auf der Hannover Messe in Halle 14 Stand H20, wie mit modularer Software, skalierbarer Hardware sowie modernen Schnittstellen flexible Maschinenkonzepte unterstützt werden und eine deutliche Reduzierung des Engineeringaufwands erzielt wird.
Beschränkte sich die Modularisierung bis dato häufig rein auf die Mechanik, so geht es heute darum, Mechanik, Elektronik und Software wirklich aus einem Guss zu erstellen. Bausteine für softwarebasierte Bewegungsführung, strukturierte Steuerungstechnik und moderne Feldbusvernetzung bilden dafür die Basis.

Mit der Applikation Software Toolbox FAST bietet Lenze miteinander kombinierbare Technologiemodule, in die Standardfunktionen von Antrieben wie beispielsweise elektrische Welle, Positionieren oder Heben geflossen sind. Damit kann der Anwender die Bewegungssteuerung einfach modular in die Prozesssteuerung integrieren. Die Bewegung der Antriebe muss nicht mehr programmiert werden, sondern wird lediglich parametriert. Die Softwaremodule sind zudem so aufgebaut, dass sie dem Programmierer die nötige Flexibilität für das Schreiben eigener Module offen lässt. Ein Applikation Template bildet den Rahmen für die strukturierte Bewegungssteuerung.

Im Bereich der Hardware bietet Lenze einen kompletten Baukasten aus Antriebs- und Steuerungstechnik, die sich feinskaliert miteinander kombinieren lässt. Damit können einzelne Maschinenmodule optimal ausgestattet und Nachteile von Überdimensionierung begrenzt werden. In aller Konsequenz bedeutet Modularisierung einen dezentralen Ansatz zu verfolgen: Jedes Maschinenmodul hat eine eigene Steuerung. Damit diese einfach miteinander und synchronisiert zusammenarbeiten können, nutzt Lenze herstellerübergreifende Standards und moderne Kommunikationsschnittstellen. Auf der horizontalen Ebene greifen hier Ethercat oder CANopen. In vertikaler Richtung sind es Standards wie IEC 61131(PLCopen), OPC UA oder PACKML der OMAC.

Auch Busarchitekturen müssen darauf vorbereitet sein, dass bestimmte Module und damit Busteilnehmer optional hinzugefügt oder auch eliminiert werden können. Lenze hat daher die Funktion „Optionale Teilnehmer“ in Ethercat integriert. Mit dem Prinzip der optionalen Teilnehmer sind Maschinenbauer in der Lage, die größte Grundkonfiguration anzunehmen – und daraus durch Aus- oder Abwahl eine kundenindividuell zugeschnittene Variante zu definieren. Dieses Verfahren spart einerseits Zeit und macht den Weg frei für virtuelle Maschinen inklusive einer virtuellen Inbetriebnahme.

Modularität heißt auch, dass es Stellen geben muss, die den Takt samt des einzig gültigen Zeitstempels vorgeben. Diese für eine synchrone Produktion unerlässliche Funktion wird bei Lenze über die Verwendung einer Ethercat-Bridge gelöst.
Die auf Ethercat-basierende technische Einheit synchronisiert die Uhren unterschiedlicher Teilnehmer, die für sich zwar ebenfalls in Echtzeit arbeiten, in dessen Verbund aber eine Masteruhr definiert werden muss. Die neue Sync Bridge übernimmt diese Aufgabe und wird damit quasi zur Instanz, die für alle auf die Uhr schaut.

Autor: Lenze

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