Mit Plug-&-Play-Konnektivität

Modulares Automatisierungssystem von Robodev

Anzeige
Welche Geräte, Roboter, Softwareprodukte und sonstigen Komponenten passen zueinander und über welche Schnittstellen können sie miteinander kommunizieren? Die zuweilen langwierige Klärung dieser Fragen hat drei ehemalige Promoventen des Karlsruher Instituts für Technologie auf die Idee gebracht, ihr eigenes System zu entwickeln, das folgende drei Anforderungen erfüllt: Modularität, Plug-&-Play-Konnektivität und Usability.

Irene Knap, Redaktion KEM Konstruktion, aus Informationen der Robodev GmbH

Inhaltsverzeichnis

1. Grafischer Programmieransatz
2. Eine einheitliche Schnittstelle
3. Entstehung und erste Schritte

Die Produktion ist so individuell wie die hergestellten Produkte. Darin liegt eine der zentralen Herausforderungen für die Automatisierung. Mit vorgegebenen Standardlösungen können diese individuellen Anforderungen oft nicht oder nur aufwändig erfüllt werden. Dementsprechend müssen modulare Lösungsmöglichkeiten geschaffen werden, die auf der Grundlage ihrer Einzelkomponenten die jeweils gewünschte Funktionalität realisieren können. Das 2016 aus dem Karlsruher Institut für Technologie (KIT) hervorgegangene Technologie-Startup-Unternehmen Robodev hat ein ebensolches System entwickelt, mit dem Automatisierungslösungen einfach betriebsintern realisierbar sind. Es besteht aus beliebig miteinander kombinierbaren, intelligenten Mechatronikmodulen sowie einer intuitiv nutzbaren Software. Die Hardware umfasst, neben der Steuerung, verschiedene Antriebe, Greifer, Sensoren zur Objekterkennung und Lokalisierung, Bedienpanel und weitere Automatisierungskomponenten. Mit diesem Modulbaukasten können unterschiedliche Applikationen von der Zuführung, über die Handhabung, Bearbeitung und Montage der Bauteile, bis hin zur Qualitätskontrolle, umgesetzt werden. Auf mechanischer Ebene wird dies durch die Kompatibilität aller Module zum in der Produktion etablierten Montagesystem erreicht. Elektrisch werden die Module ausschließlich über ein einheitliches Hybridkabel miteinander verbunden – ein Schaltschrank wird nicht benötigt. „Unser Ansatz ist, dass es zumindest zunächst nicht um die höchste Präzision oder das schnellste System geht. Stattdessen soll der Aufwand für den ersten Schritt hin zu einer Automatisierungslösung soweit reduziert werden, dass Unternehmen ihre Lösung einfach im kleinen Rahmen ausprobieren können“, sagt Dr.-Ing. Julien Mintenbeck, Head of Electronics und Co-Founder bei Robodev.

Grafischer Programmieransatz

Zudem entfällt eine Programmierung im herkömmlichen Sinne einer textuellen Programmiersprache, da für die webbasierte Software Robodev Control stattdessen ein grafischer Ansatz gewählt wurde. Dieser beschreibt den Ablauf entlang des Informationsflusses statt den syntaktischen Text lediglich in zusammengesteckten Piktogrammen abzubilden. Der Benutzer loggt sich dafür auf einem beliebigen Endgerät über einen Browser im lokalen Netzwerk auf der Steuerung ein. Ihm stehen dann unmittelbar alle angeschlossenen Geräte zur Verfügung und ihre Einzelfunktionen können im Handbetrieb direkt genutzt werden. Zur Definition des Automatisierungsablaufs öffnet der Anwender den Prozesseditor, wodurch sich ein leeres, virtuelles Blatt öffnet – jedes virtuelle Blatt repräsentiert einen Schritt, also eine Phase, des Automatisierungsablaufs. Per Drag & Drop fügt er dann Eingabe-, Geräte-, Logik- und Ausgabeblöcke hinzu. Jeder Block hat Ein- und Ausgänge. Zum Beispiel verfügt der Geräteblock einer Linearachse über einen Eingang für die Zielposition sowie einen Ausgang für die aktuelle Ist-Position. Um festzulegen, was in der jeweiligen Phase geschehen soll, zieht der Anwender Verbindungspfeile von einem Blockausgang zu einem Blockeingang. Auf diese Weise wird etwa der Ausgang eines Eingabezahlenblocks mit dem bereits erwähnten Eingang für die Zielposition der Linearachse verbunden. Die einzelnen Phasen werden ihrerseits über eine Bedingung, wie zum Beispiel „Linearachse hat Zielposition erreicht“, verbunden. Dabei kann der Benutzer auch für jede Phase direkt festlegen, welche Informationen auf dem Bedienpanel sichtbar sein und welche Möglichkeiten zur Beeinflussung des Ablaufs der spätere Maschinenbediener haben soll. Sobald alle Phasen definiert und verknüpft sind, kann der Automatikmodus des Automatisierungsablaufs gestartet werden, der dann deterministisch zyklisch abgearbeitet wird.

Eine einheitliche Schnittstelle

In der Konsumelektronik hat die USB-Schnittstelle mit ihrem Konzept eines einheitlichen Steckverbinders Maßstäbe gesetzt. Allerdings erfüllt sie einige Anforderungen wie die mechanische Robustheit, elektrische Leistung und das Echtzeitverhalten nicht, die für industrielle Automatisierungssysteme notwendig sind. Für das Robodev-System wird deshalb eine Kombination aus einem mechanisch robusten, hybriden Steckverbinder sowie einem erweiterten, auf etablierten Standards aufbauenden, Feldbusprotokoll genutzt. Der Steckverbinder bietet die erforderliche Performanz in Bezug auf die Stromversorgung – auch für Antriebe – sowie die Ethernet-basierte Echtzeitkommunikation und der ursprünglich von B&R entwickelte Industriefeldbusstandard Ethernet Powerlink macht die angeschlossenen Geräte unmittelbar nutzbar. „Wir haben zwar noch zusätzlich viele Funktionalitäten ergänzt, die für uns wichtig sind, aber auf diesem Standard setzen wir auf und zu ihm sind wir auch kompatibel“, erklärt Mintenbeck. „Beispielsweise war mit ihm zunächst kein Plug & Play möglich.“ Bezüglich des Themas Security greift Robodev auf die Entwicklung eines Partners zurück, dessen Kernkompetenz die Bereitstellung solcher Lösungen darstellt. Somit werden hardwareseitig Sicherheitsmechanismen eingesetzt, die das Betriebssystem sowie die Daten der Steuerung vor Angriffen von außen schützen.

Entstehung und erste Schritte

Dr.-Ing. Mintenbeck zur Entstehung des Unternehmens: „Wir Gründer haben alle am gleichen Lehrstuhl für Robotik am KIT promoviert und hatten dabei zunächst nichts mit Industriethemen zu tun. Allerdings sind wir im Zuge unserer Forschungsarbeit immer wieder auf das Problem gestoßen, dass es sehr zeitaufwendig war, herauszufinden, ob dieser Roboter zu jener Software oder dieses Gerät zu jener Komponente kompatibel sind und ob es möglich ist, eine gemeinsame Schnittstelle zu finden oder ob man selbst einen Prototypen entwickeln muss, statt der eigentlichen Forschungsfrage nachzugehen.“ Daraus ist ein eigener Baukasten entstanden, der, in enger Kooperation mit dem Lehrstuhl des KIT, bis zur industrietauglichen Marktreife mit der Schutzklasse IP40 weiterentwickelt wurde und die Basis des Startups bildet. Die entsprechenden Komponenten wie Motoren oder Gehäuse werden zugekauft und überarbeitet, während die gesamte Elektronik und Software sowie große Teile der Mechanik komplett von Robodev stammen. „Erste mittelständische aber auch große Unternehmen nutzen unser System bereits als Pilotkunden“, ergänzt Mintenbeck. „Dazu zählen sowohl Maschinen- und Anlagenbauer als auch Elektrotechniker und Automobilhersteller.“ Zu den derzeitigen Hauptaufgaben des Unternehmens zählen die Betreuung dieser Pilotkunden sowie der Ausbau des Produktportfolios.

www.robodev.eu

Weitere Informationen zum Robodev-System:

hier.pro/2H9WV


„Der Aufwand für den ersten Schritt hin zu einer Automatisierungslösung soll reduziert werden.“

Anzeige

Emerson: Pneumatik 4.0

Smartenance

Pneumatik 4.0 bei Emerson im Überblick

Video aktuell

Step into the state-of-the-art Samsung Audio Lab to see how they develop loudspeakers, soundbars, and other audio products using multiphysics simulation.

Aktuelle Ausgabe

Newsletter

Jetzt unseren Newsletter abonnieren

Top-Thema Spannvorrichtungen

Spannvorrichtungen

Alles über Spannvorrichtungen und welches Einsparungspotenzial sie bieten

Top-Thema Schaltschränke

Alle Infos über den Schaltschrankbau mit seinen Komponenten, Geräten und deren Verdrahtung

Kalender

Aktuelle Termine für Konstrukteure

Webinare & Webcasts

Technisches Wissen aus erster Hand

Whitepaper

Hier finden Sie aktuelle Whitepaper

Anzeige
Anzeige

Industrie.de Infoservice

Vielen Dank für Ihre Bestellung!
Sie erhalten in Kürze eine Bestätigung per E-Mail.
Von Ihnen ausgesucht:
Weitere Informationen gewünscht?
Einfach neue Dokumente auswählen
und zuletzt Adresse eingeben.
Wie funktioniert der Industrie.de Infoservice?
Zur Hilfeseite »
Ihre Adresse:














Die Konradin Verlag Robert Kohlhammer GmbH erhebt, verarbeitet und nutzt die Daten, die der Nutzer bei der Registrierung zum Industrie.de Infoservice freiwillig zur Verfügung stellt, zum Zwecke der Erfüllung dieses Nutzungsverhältnisses. Der Nutzer erhält damit Zugang zu den Dokumenten des Industrie.de Infoservice.
AGB
datenschutz-online@konradin.de