Essenzielle SPS-Strategien für fortgeschrittene Roboterzellen-Automatisierung

Einsatz programmierbarer Logiksteuerungen (SPS) für Roboterzellen

Roboterzellen benötigen oft einen Controller für Teile der Zelle, die nicht generell in den Arbeitsbereich des Roboters fallen. Ein Controller – meist eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) – steuert Hilfstüren, Spannvorrichtungen, Sicherheit oder alles, was ein Ingenieur für eine vollautonome Zelle benötigen mag.

Kontaktplan-Programmierung (Ladder Logic) ähnelt Verdrahtungsplänen, um die Konvertierung vom Verdrahtungsplan zum funktionsfähigen Programm einfach zu halten. Kontaktplan läuft sequenziell ab, was es ermöglicht, bestimmte Aufgaben durch eine Kette von Befehlen in der Zelle abzuschließen. Sie werden auch weitläufig für Sicherheitssysteme in einer Zelle genutzt. Sie können so programmiert werden, dass sie jede Aufgabe in der Zelle stoppen, sobald die Sicherheitsparameter verletzt werden.

Roboter nutzen allgemein C-Programmiersprache und können ähnlich wie eine SPS mit Sicherheit und I/O verwendet werden. Roboter sind jedoch in der Menge an I/O begrenzt, die sie handhaben können, und ihre Sicherheitssysteme sind oft nicht in der Lage, mit einer Zelle Schritt zu halten, die große Mengen an Sicherheit oder I/O enthält.

Wenn die Zelle eine SPS erfordert – entweder eine größere Zelle oder eine mit komplexeren externen Systemen – gibt es viele verschiedene Typen zur Auswahl. Der Roboter mag bei einer kleineren, einfachen Zelle genug Kapazität haben, das gesamte Setup zu steuern, und eine externe SPS ist unnötig. In diesem Fall ist ein Robotersystem ohne SPS oft deutlich günstiger. SPS können bemerkenswert einfache Controller für kleinere I/O-Mengen und Sicherheit sein, oder sie können riesige Mengen externer Systeme, Motoren, Förderer, Sicherheit, Palettierung etc. steuern.

Der Preis einer SPS korreliert direkt mit ihren Fähigkeiten. Markennamen sind auch ein Kostenfaktor. Bestimmte Marken kosten mehr, weil sie mehr Support, längere Garantie oder höhere Haltbarkeit in Fertigungsumgebungen bieten. Lassen Sie uns eintauchen, wie man die richtige SPS für eine Roboterzelle wählt.

Wie man eine SPS für eine Roboterzelle wählt

Bei den Varianten kleiner Zellencontroller ist der Himmel die Grenze. Kleine, einfache Controller, die überwachen und simple Tasks erledigen, finden sich für wenige hundert Dollar. Am anderen Ende des Spektrums können einige SPS mehrere Tasks gleichzeitig ausführen, das Sicherheitssystem managen und eine große Anzahl Ein- und Ausgänge betreiben. Diese Controller kosten weit über mehrere hundert Dollar.

Die Komplexität der kleinen Roboterzelle ist ein guter Indikator, ob ein simpler Controller ausreicht oder eine komplexere SPS nötig ist. Plant der Hersteller zukünftige Upgrades der Zelle, oder gibt es Gründe, warum mehr Ein- und Ausgänge nötig werden könnten, ist es am besten, einen Controller mit mehr Kapazität als erwartet zu wählen. Ein überdimensionierter Controller erlaubt langfristig mehr Flexibilität in der Zelle und accommodiert Änderungen wie das Hinzufügen von Sensoren und I/O.

Verschiedene SPS-Marken erfordern unterschiedliche Softwareprogramme – ein Faktor bei der Controllerwahl. Beispiel: Allen-Bradley SPS werden mit proprietärer Software programmiert, die nur für Allen-Bradley-Controller gilt.

Allen-Bradley und andere High-End-SPS-Hersteller erfordern Lizenzierung und speziell ausgebildete Programmierer für ihre Software. Günstigere SPS, wie von Automation Direct, sind weit zugänglicher und bieten kostenlose Software. Allerdings bietet eine billigere SPS möglicherweise kein umfangreiches technisches Supportsystem wie teurere Marken. Der Preis diktiert oft, aber nicht immer, die Haltbarkeit der SPS. Arbeitet die Zelle in rauer Umgebung, kann ein teurerer Controller wegen der physischen Belastung der elektronischen Komponenten die bessere Wahl sein.

Neben Preis, Software und Haltbarkeit gibt es weitere Überlegungen bei der SPS-Wahl für eine Roboterzelle.

Roboter-Sicherheitssysteme und weitere Überlegungen

Alle Roboterzellen benötigen ein Sicherheitssystem – unabhängig von Größe oder Umgebung – um Bediener und andere Mitarbeiter im Werk zu schützen. In manchen Fällen kann der Robotercontroller die Sicherheitssysteme der Zelle warten. Wenn die Zellensicherheit jedoch weit über ein Paar Lichtvorhänge hinausgeht, benötigt die Zelle ein eigenständiges Sicherheitssystem.

Dies besteht allgemein aus einem sicherheitszertifizierten Relais, verbunden mit einer SPS, oder einer SPS mit integriertem Sicherheitssystem. Bei der Betrachtung von Sicherheitssystemoptionen ist es am besten, den Preisunterschied zwischen einer SPS in Tandem mit Sicherheitsrelais und einer SPS mit integrierter Sicherheit zu vergleichen – der Kostenunterschied hängt ganz von den Zellenspezifikationen ab.

Die meisten Werke bevorzugen bestimmte Marken für ihre Automatisierungsbedürfnisse, um Einheitlichkeit in ihrer Automatisierung zu gewährleisten. Markenpräferenz senkt Kosten durch Förderung von Einheitlichkeit unter Technikern und Wartungsprogrammierung, was die Ersparnis durch eine günstigere SPS wahrscheinlich ausgleicht. Sind Sie unzufrieden mit dem aktuellen Steuerungssystem, prüfen Sie die Gründe und suchen Sie dann eine SPS, die den Bedürfnissen der Zelle besser entspricht.

Es gibt viele Dinge zu bedenken bei der Wahl eines Controllers für eine kleine Roboterzelle. Oft endet ein Controller mit günstigem Anschaffungspreis teurer als der Preisunterschied durch Ausfallzeiten für Wartung und mangelnden Support. Fehlt Erfahrung mit einer anderen Markenprogrammierung, kann die Lernkurve unsinnig sein. Manche Roboterzellen benötigen möglicherweise gar keinen separaten Controller, wenn sie einfach genug sind; aber wenn nicht, kann ein Controller Effizienz und Sicherheit dort hinzufügen, wo nötig. Sicherheit, Komplexität, Produktsupport und Markenvertrautheit sollten alle bedacht werden, bevor ein spezifischer Controller gewählt wird.