Zeit ist Geld: Prüfmaschinen zackig automatisieren

Automatisierung und IT sinnvoll zu verbinden ist nicht nur typisch für Industrie 4.0. Auch beim Engineering von Mess- und Prüfmaschinen entfesseln offene Schnittstellen ein großes Effizienzpotential. Mithilfe der grafischen Programmierumgebung LabVIEW von National Instruments und Open Core Engineering lassen sich diese nun durchgängig und ohne separate SPS-Code-Erstellung modellieren und automatisieren. Der Effekt: eine deutlich schnellere Time-to-Market!

Warum kompliziert, wenn’s auch einfach geht

Die Vorstellung, kundenspezifische Mess- und Prüfmaschinen exakt zu modellieren, ohne einen zusätzlichen SPS-Programmierer an Bord holen und koordinieren zu müssen, stößt bei vielen Herstellern auf offene Ohren. Denn bislang mussten sie I/O-Abfragen und Achsbewegungen separat programmieren und über alle Entwicklungsphasen hinweg in ein gemeinsames Maschinenprogramm überführen. Eine lästige und zeitintensive Aufgabe, die zusätzliche Fehlerquellen eröffnet. Dieser kosten- und qualitätsrelevante Faktor lässt sich aber minimieren, wenn die Entwicklungsumgebung direkt mit dem Steuerungskern kommuniziert.

Mess- und Prüfmaschinen ohne zusätzliche SPS-Programmierung modellieren: In National Instruments Programmierumgebung LabVIEW können Hersteller neben Mess- und Prüfaufgaben auch die Bewegungsabläufe realisieren. Das Open Core Interface fungiert hierfür als offene Schnittstelle zwischen Steuerung und PC.

 

Parametrieren statt Programmieren

Die im Mess- und Prüfmaschinenumfeld weit verbreitete grafische Programmierumgebung LabVIEW von National Instruments erfüllt diese Anforderung durch Unterstützung der offenen Schnittstelle Open Core Interface von Bosch Rexroth. Entwicklungsingenieure erhalten so in ihrer gewohnten Oberfläche direkten Zugriff auf die Steuerungsfunktionen. Gerätertreiber und Funktionen lassen sich damit schnell und einfach als grafische Bausteine (Virtuelle Instrumente) anwählen und brauchen nur noch parametriert zu werden. Das beschleunigt auch die Inbetriebnahme. Denn neben den Mess- und Prüfanwendungen lässt sich nun der komplette Maschinenablauf in LabVIEW und damit in einem gemeinsamen Projekt abbilden. Die parallele SPS-Code-Erstellung und dessen laufende Abstimmung entfallen.

Weniger Engineering-Aufwand: Seit LabVIEW das Open Core Interface von Bosch Rexroth unterstützt, müssen Maschinenentwickler nicht mehr in zwei Umgebungen arbeiten. Auch die Achsbewegungen können nun direkt in LabVIEW entstehen.

 

Über 550 zu parametrierende VIs

Mit dem Open Core Interface hat Bosch Rexroth die Grundlage dafür geschaffen, dass neben der grafischen LabVIEW-Sprache auch andere moderne Hochsprachen, Softwarelösungen aus den Bereichen Simulation und Modell-based Engineering und offene i4.0 Standards wie OPC-UA direkt auf Steuerungsfunktionen zugreifen können. Die nahtlose Integration in die jeweilige Programmierumgebung erfolgt über ein Software Development Kit (SDK). Im Fall von LabVIEW beinhaltet es mehr als 550 Virtuelle Instrumente (VI). Sie regeln unter anderem den Verbindungsaufbau (ApiLib), den Zugriff auf direkte Motion-Kommandos (MotionLib), den Zugriff auf das Steuerungssystem (SytemLib) oder die Antriebs- und Steuerungsparameter (ParameterLib). Übersichtlich gegliedert in Funktionsbibliotheken, lassen sie sich einfach per Drag & Drop ins Projekt ziehen und anschließend parametrieren.

Motion- SPS, Antriebs- und Steuerungsfunktionen: Das SDK für LabVIEW beinhaltet acht Bibliotheken mit über 550 zusätzlichen Virtuellen Instrumenten.

 

Vollwertiges HMI für die M2M-Kommunikation

Die beiden LabVIEW-typischen Programmierfenster „Frontpanel“ und „Blockdiagramm“ bilden nun eine vollwertige Benutzeroberfläche für die Mensch-Maschine-Kommunikation. Das Blockdiagramm zeigt die Ablauflogik in Form von VIs und Verknüpfungen, im Frontpanel erscheinen sämtliche Bedien- und Anzeigeelemente wie Taster, Schalter oder grafische Anzeigen. Somit ist auch eine direkte Maschinenbedienung möglich. Um etwa eine Achse zu verfahren, aktiviert der Programmierer lediglich das entsprechende VI. Für die ersten Schritte liefert das SDK zahlreiche Beispielprojekte. Die beinhalteten HMI-Vorlagen lassen sich schnell an die jeweiligen Anforderungen anpassen.

Einfaches Blockdiagramm: In diesem Beispiel lesen die logisch verbundenen Virtuellen Instrumente lesen einen Wert aus der Steuerung aus.

 

Praxisbeispiel für eine Kraftmessung

Die mit Abstand häufigste Prüfaufgabe stellen Kraftmessungen dar. Einschließlich Handling-Aufgaben lassen sich in der Praxis schätzungsweise 90 bis 95 Prozent aller Mess- und Prüfaufgaben rein in LabVIEW abdecken. Hier ein Beispiel zur Überwachung eines Fügeprozess:

Ein Industrielagers nach DIN 625 soll kontrolliert in einen Toleranzring eingepresst werden. Um die lineare Achsbewegung zu steuern, die Presskraft zu messen und mit dem Toleranzbereich zu vergleichen, teilt der Programmierer das Projekt in fünf Schritte auf: Connect, Move (Achsen auf Position), Start Kraftregelung und Messen, Messung fertig und Achse zurückfahren. Die Programmierung erfolgt rein in LabVIEW mithilfe selbsterklärender VIs wie „Standstill“, „MoveVelocity“, Continous Motion“ oder „Stop“. Die VIs werden in der grafischen Oberfläche mittels Verbindungen verknüpft und über Sollwerte und Übergabewerte wie „TRUE“ und „FALSE“ aktiviert bzw. deaktiviert.

Schnell zur gewünschten Bedienoberflächen: Das SDK für LabVIEW kommt mit vielen Beispielprojekten, deren HMI sich schnell und einfach anpassen lassen.

 

Komplettes Steuerungsset aus einer Hand

Neben der reinen Modellierung und Programmierung in LabVIEW bietet Bosch Rexroth als Systemhersteller noch weitere Möglichkeiten zur Steigerung der Engineering-Effizienz. Im gezeigten Praxisbeispiel erfolgt der Einpressvorgang beispielsweise über einen energieeffizienter elektromechanischer Zylinder (EMC) mit integriertem Kraftsensor und Antrieb. In Kombination mit einer IndraControl XM Steuerung entsteht ein schneller, übergeordneter Regelkreis, in dem die mechanischen und elektrischen Komponenten optimal mit kurzen Zykluszeiten von 250 µs zusammenarbeiten. Das binnen kurzer Zeit realisierte Prüfsystem ist folglich in der Lage, die auftretenden Kraftmomente exakt zu regeln, konstante Geschwindigkeiten zu fahren und das Werkstück je nach Anforderung hochdynamisch, flexibel und präzise zu positionieren. Als reibschlüssiges Verbindungselement für das Einpressen des Lagers kommt ein Toleranzring aus der Lineartechnik von Bosch Rexroth zum Einsatz.

 

Mit großer Zeitersparnis schneller am Markt

Mithilfe von LabVIEW und der offenen Schnittstellentechnologie Open Core Interface und moderner Automatisierungslösungen von Bosch Rexroth lassen sich präzise Bewegungen in Mess- und Prüfmaschinen auch ganz ohne SPS-Programmierung realisieren – einschließlich Schnittstellen, Handshakes und Synchronisierung. Für die Anwender bedeutet dies eine enorme Zeitersparnis, zumal sich auch die Fehlersuche auf eine statte zwei Programmierwelten konzentrieren kann. Mit diesem profunden Zeitgewinn können Hersteller von Mess- und Prüfmaschinen innovative und komplexe Produkte deutlich schneller, kostengünstiger und ohne Qualitätskompromisse auf den Markt bringen als bisher.

Über den Autor:

ist Business Development Manager bei Bosch Rexroth. Er ist seit 20 Jahren im Unternehmen und verantwortet in seiner aktuellen Position den Bereich Mess- und Prüfmaschinen sowie Open Core Engineering Solutions.

Schreibe einen Kommentar

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