Freiheit für die Achsen

Exklusiv in KEM Der Autor Peter Schoch ist Solution Architect bei Rockwell Automation, Haan-Gruiten

Für Rockwell ist die Integration der Antriebs- in die Steuerungstechnik seit Markteinführung der Kinetix-Servoantriebe Selbstverständlichkeit. Sie lassen sich nahtlos in die Logix-Steuerungen integrieren. Damit wurden Servo-Antriebe, Servo-Motoren und weitere Aktuatoren (beispielsweise lineare Servoantriebe) zu festen Größen der Integrated Architecture. Deutlich wird dies bei Betrachtung der Entwicklungssoftware „RS Logix 5000“ für die Logix-Steuerungsfamilie. Mit ihr lässt sich die Ablaufsteuerung für verschiedene Applikationen programmieren und realisieren, ebenso die hoch präzisen und dynamischen Anforderungen einer Positionieraufgabe oder Druckmarkensteuerung. Dies ist möglich, da RS Logix 5000 einen umfangreichen Befehlssatz für das Ansteuern von Servoantrieben enthält und sich die Servoantriebe genau wie ein digitales Signal in die Ein- und Ausgangskonfiguration einbinden lassen.

Um die Flexibilität und Skalierbarkeit weiter auszubauen, hat Rockwell die Kinetix-Servoantriebsfamilie um ein weiteres Mitglied erweitert und mit dem Kinetix 6000M eine integrierte Antriebs-/Motor-Kombination (Integrated Drive-Motor/IDM) auf den Markt gebracht, die Servoantrieb und -motor zusammenführt. Vereinfacht heißt das, dass ein Kinetix 6000-Servoverstärker, der in einem Schaltschrank verbaut wird, und ein Servomotor der Baureihe MPL, welcher an der Maschine angebaut wird, in einem gemeinsamen Gehäuse verbaut werden.

Die Vorteile liegen auf der Hand: Servoantrieb und Motor können jetzt gemeinsam an der Maschine angebaut werden, wodurch weniger Platz im Schaltschrank benötigt wird. Als anschauliches Beispiel dient eine Maschine zur Herstellung von Babywindeln. An einer derartigen Maschine werden gut und gerne über 100 Servoantriebe verbaut, was leicht zu einer Schaltschranklänge von 15 m und mehr führen kann. Durch Verwendung der Kinetix 6000M IDM lässt sich die Schaltschranklänge um mindestens ein Drittel reduzieren, da bis zu 16 IDMs in Reihe an ein Leistungseinspeisemodul (IDM Power Interface Modul/IPIM) angeschlossen werden können.

Weiteres Sparpotenzial liegt in der Verdrahtung der Kinetix 6000M IDM. Für jede Servoachse wird weniger Zeit bei der Installation benötigt, da der Servoverstärker nun direkt mit dem Servomotor verbunden ist. Zusätzlich wird weniger Material benötigt, da nicht mehr vom Antrieb zum Motor verdrahtet werden muss. Die Verbindung der IDMs untereinander erfolgt durch ein Hybrid-Kabel, mit dem den einzelnen Antrieben die notwendige Leistung und Steuerspannung zur Verfügung gestellt wird. Des Weiteren wird durch dieses Kabel auch die interne Modul-Kommunikation realisiert, mit der unter anderem die Encoder-Signale und Sicherheitssignale (Safe Torque-Off) zwischen den Antrieben übermittelt werden.

Die Flexibilität, die durch das Zusammenführen von Servoantrieb und -motor mit dem neuen Kinetix-Familienmitglied erreicht wird, kommt besonders zum Tragen, wenn ein Kunde nachträglich eine zusätzliche Maschinenfunktion wünscht, diese aber nur durch Hinzufügen einer weiteren Servoachse realisiert werden kann. Da bei Kinetix 6000M IDM bis zu 16 Achsen in Reihe an ein Einspeisemodul angeschlossen werden können, muss man sich keine Gedanken mehr machen, ob Platz für zusätzliche Servoachsen im Schaltschrank vorhanden ist – es wird gar kein zusätzlicher Platz im Schaltschrank benötigt. Die zusätzliche Servoachse kann einfach mit dem letzten Antrieb verbunden und somit das gesamte Achssystem sehr einfach erweitert werden. Es ist auch sehr einfach, eine Servoachse aus der bestehenden Konfiguration zu entfernen, da keine Verdrahtungsänderungen im Schaltschrank durchgeführt werden müssen.

Da der Motion Analyzer, der bisher rein zur Motorenberechnung eingesetzt wurde, mittlerweile zum zentralen Werkzeug geworden ist, wenn es um die Optimierung des Maschinendesigns für alle Entwicklungsbereiche geht, wird auch die neue Antriebskomponente Kinetix 6000M IDM in das kostenlose Berechnungs-und Auslegungswerkzeug integriert werden.

Applikationsdaten können über die Schnittstelle zur 3D-CAD-Software „Solidworks“ direkt aus der mechanischen Konstruktion des OEMs übernommen werden. Ein Schätzen der Belastung, wie bisher oft üblich, wird überflüssig und eine echte Berechnung der Antriebslast möglich. Basierend auf diesen Daten schlägt das Tool einen geeigneten Antrieb, unter Berücksichtigung der örtlichen Gegebenheiten wie Versorgungsspannung und Aufstellhöhe, vor. Darüber hinaus ist der Motion Analyzer in der Lage, einen Kosten- und Performancevergleich verschiedener Antriebstechnologien durchzuführen. So kann der Anwender die Variante auswählen, die der Maschinennutzung am besten entspricht. Mit Hilfe des Motion Analyzer-Berechnungstools lässt sich die Bewegung genau an die Gegebenheiten der Mechanik anpassen und für die spezifische Anwendung optimieren. Es gibt eine Exportfunktion zur Logix-Steuerung, sodass später an der Maschine auch genau das berechnete Verfahrprofil gefahren werden kann. Ein umständliches Anpassen und Optimieren des Verfahrprofils an der Maschine entfällt somit.

Ebenso wichtig ist die Frage, wie sich mechanische Änderungen auf Antriebe auswirken. Mit der Toleranzanalyse kann jeder Parameter der Applikation über einen Bereich hin verändert werden. So erhält man rasch einen Überblick über die Grenzen des Antriebs und auch der Maschine selbst und ist in der Lage, die für eine Antriebslösung notwendigen Applikationsänderungen zu ermitteln.

Insgesamt bietet der neue Kinetix 6000M IDM mehr Flexibilität für die Integration von Antriebs- in Steuerungstechnik, erhöht die Skalierbarkeit der Integrated Architecture und kann durch die Einbindung in Motion Analyzer individuell und optimal auf die einzelne Maschinenapplikation ausgerichtet werden.

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