Überlegungen zu speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPS) für Roboterzellen

Verwendung von speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPS) für Roboterzellen

Roboterzellen erfordern oft eine Steuerung, um Teile der Zelle zu steuern, die im Allgemeinen nicht zum Arbeitsbereich des Roboters gehören. Eine Steuerung, normalerweise eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS), steuert Achsentüren, Klemmen, Sicherheit oder alles andere, was ein Ingenieur für eine vollständig autonome Zelle benötigt.

Die Programmierung der Kontaktplanlogik ähnelt der von Schaltplänen, um die Konvertierung vom Schaltplan in das funktionierende Programm einfach zu halten. Die Programmierung der Kontaktplanlogik läuft sequentiell ab, sodass bestimmte Aufgaben durch eine Befehlskette in der Zelle abgeschlossen werden können. Sie werden auch häufig für die Sicherheitssysteme in einer Zelle verwendet. Sie können so programmiert werden, dass sie jede Aufgabe in der Zelle stoppen, sobald die Sicherheitsparameter in der Zelle verletzt werden.

Roboter verwenden im Allgemeinen eine Programmiersprache C und können ähnlich wie eine SPS mit Sicherheit und E/A verwendet werden. Roboter sind jedoch in der Menge an E/A, die sie verarbeiten können, begrenzt, und ihre Sicherheitssysteme sind oft nicht in der Lage, mit einer Zelle mit einer großen Menge an Sicherheit oder E/A Schritt zu halten.

Wenn die Zelle eine SPS erfordert – entweder eine größere Zelle oder eine Zelle mit komplexeren externen Systemen – stehen viele verschiedene Typen zur Auswahl. Der Roboter hat möglicherweise genügend Fähigkeiten, um den gesamten Aufbau auf einer kleineren, einfachen Zelle zu steuern, und eine externe SPS ist nicht erforderlich, um die Zelle richtig zu steuern. In diesem Fall ist ein Roboterzellensystem ohne SPS oft deutlich günstiger. SPS können bemerkenswert einfache Steuerungen sein, die kleinere Mengen an E/A und Sicherheit bieten, oder sie können große Mengen externer Systeme, Motoren, Förderer, Sicherheit, Palettierung usw. steuern.

Der Preis einer SPS hängt direkt von ihren Fähigkeiten ab. Markennamen sind auch ein entscheidender Faktor bei den Kosten eines Controllers. Bestimmte Marken kosten mehr, weil sie möglicherweise mehr Support, eine längere Garantie oder eine längere Haltbarkeit in einer Produktionsumgebung bieten. Sehen wir uns also an, wie Sie die richtige SPS für eine Roboterzelle auswählen.

So wählen Sie eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) für eine Roboterzelle

Wenn es um verschiedene Small-Cell-Controller geht, sind dem Himmel keine Grenzen gesetzt. Kleine, einfache Controller, die einfache Aufgaben überwachen und ausführen, sind für ein paar hundert Dollar erhältlich. Am anderen Ende des Spektrums können einige SPS mehrere Aufgaben gleichzeitig ausführen, sich um das Sicherheitssystem kümmern und eine große Anzahl von Ein- und Ausgängen ausführen. Diese Controller werden weit über mehrere hundert Dollar kosten.

Abbildung 1. Verschiedene Robotersteuerungen von KUKA. Bild mit freundlicher Genehmigung von KUKA

Die Komplexität der kleinen Roboterzelle ist ein guter Indikator dafür, ob eine einfache Steuerung eingesetzt werden kann oder eine komplexere SPS notwendig ist. Wenn der Hersteller plant, die Zelle in Zukunft aufzurüsten oder aus irgendeinem Grund mehr Ein- und Ausgänge benötigt werden, ist es am besten, einen Controller mit mehr Kapazität als erwartet zu verwenden. Ein überdimensionierter Controller ermöglicht langfristig mehr Flexibilität innerhalb der Zelle und passt sich so allen Änderungen an, wie z. B. dem Hinzufügen von Sensoren und I/O zum System.

Unterschiedliche SPS-Marken erfordern unterschiedliche Softwareprogramme, was bei der Auswahl der richtigen Steuerung zu berücksichtigen ist. Zum Beispiel werden Allen-Bradley-SPS mit proprietärer Software programmiert, die einzigartig für Allen-Bradley-Steuerungen ist.

Allen-Bradley und andere High-End-SPS-Hersteller benötigen eine Lizenzierung und speziell geschulte Programmierer, um ihre Software zu verwenden. Günstigere SPS, wie eine von Automation Direct, sind weitaus zugänglicher und bieten kostenlose Softwareprogramme. Eine billigere SPS bietet jedoch möglicherweise kein umfassendes technisches Supportsystem wie die teureren Marken. Der Preis bestimmt oft, aber nicht immer, die Haltbarkeit der SPS. Angenommen, die Zelle arbeitet in einer rauen Umgebung. In diesem Fall kann es aufgrund der physikalischen Anforderungen an die elektronischen Komponenten am besten sein, aus Gründen der Haltbarkeit einen teureren Controller zu wählen.

Abgesehen von Preis, Software und Haltbarkeit gibt es bei der Auswahl der richtigen SPS für eine Roboterzelle noch andere Aspekte.

Robotersicherheitssysteme und andere Überlegungen

Alle Roboterzellen benötigen unabhängig von Größe oder Umgebung ein Sicherheitssystem, um Bediener und andere Mitarbeiter in der Anlage zu schützen. In einigen Fällen kann die Robotersteuerung die Sicherheitssysteme in der Zelle warten. Wenn die Zellensicherheit jedoch viel mehr erfordert als ein Paar Lichtvorhänge, benötigt die Zelle ein eigenständiges Sicherheitssystem.

Abbildung 2. Ein Diagramm, das zeigt, wie eine Robotersteuerung mit anderen Steuerungen interagiert. Bild mit freundlicher Genehmigung von Ericsson

Diese besteht in der Regel aus einem sicherheitsbewerteten Relais, das an eine SPS oder eine SPS mit integriertem Sicherheitssystem angeschlossen ist. Bei der Betrachtung von Sicherheitssystemoptionen ist es am besten, den Preisunterschied zwischen einer SPS in Kombination mit Sicherheitsrelais und einer SPS mit integrierter Sicherheit zu vergleichen, da die Kostendifferenz von den Spezifikationen der Zelle abhängt.

Die meisten Werke bevorzugen bestimmte Marken für ihre Automatisierungsanforderungen, um die Einheitlichkeit ihrer gesamten Automatisierung zu gewährleisten. Die Markenpräferenz senkt die Kosten, indem sie die Einheitlichkeit unter den Technikern und die Wartungsprogrammierung fördert, was wahrscheinlich die Einsparungen durch die Wahl einer billigeren SPS ausgleichen wird. Wenn Sie mit dem aktuellen Steuerungssystem unzufrieden sind, überlegen Sie sich die Gründe dafür und suchen Sie dann nach einer SPS, die den Anforderungen der Zelle besser entspricht.

Es gibt viele Dinge zu beachten, wenn man sich eine Steuerung ansieht, die eine kleine Roboterzelle begleitet. Oftmals kann ein Controller mit einem günstigen Anschaffungspreis am Ende mehr kosten als die Differenz zwischen den Ausfallzeiten für Wartung und fehlenden Support für den Controller. Fehlt die Erfahrung mit der Programmierung einer anderen Marke, kann die Lernkurve unsinnig sein. Einige Roboterzellen erfordern möglicherweise nicht einmal eine separate Steuerung, wenn sie einfach genug sind; aber wenn nicht, kann eine Steuerung bei Bedarf Effizienz und Sicherheit erhöhen. Sicherheit, Komplexität, Produktsupport und Markenbekanntheit sollten vor der Auswahl eines bestimmten Controllers berücksichtigt werden.