Industrie-4.0-Transportsystem von B&R ohne Kollisionen

Mit der Software Mapp Trak lässt sich der Programmieraufwand für die Shuttlebewegungen des Industrie-4.0-Transportsystems Acopostrak von B&R deutlich reduzieren. Das ebnet den Weg für die Massenproduktion in Losgröße 1. Das von der Hardware losgelöste, prozessorientierte Programmierkonzept ermöglicht auf diese Weise eine hohe Flexibilität.

Carmen Klingler-Deiseroth, freie Fachjournalistin, für B&R

Inhaltsverzeichnis

1. Prozessorientierte Programmierung
2. Simulation für effizienten Betrieb
3. Hoher Grad der Flexibilisierung
4. Mehr zu Transportsystemen der Automatisierer
– Beckhoff XTS, B&R Acopostrak, Rockwell iTrak & Co.

Eine Produktion mit intelligenten Transportsystemen für die individuelle Massenfertigung auszustatten lohnt sich nur, wenn die Tracks flexibel und mit geringem Kostenaufwand schnell für Produktvarianten oder völlig neue Produkte adaptierbar sind. Diese Anforderungen erfüllt Acopostrak (siehe KEM Konstruktion 04/2018, S. 44ff: ‚Mechanisch und automatisierungsseitig die leistungsfähige Basis für Losgröße 1‘). Durch die hochskalierbare Systemarchitektur lassen sich Layouts mit Tracklängen von mehr als 100 m und mehreren hundert Shuttles aufbauen.

„Trotz der Komplexität des Tracksystems ist es dennoch leicht handhabbar“, betont Robert Kickinger, Manager Mechatronic Technologies bei B&R. Dafür benötigen Maschinenbauer oder Betreiber der Maschine nur die mitgelieferte Systemsoftware Mapp Trak. „Diese Software ermöglicht beispielsweise die Kollisionsvermeidung, das Trennen und Zusammenführen von Produktströmen bei voller Geschwindigkeit oder die Berechnung optimaler Routen.“ Ein Applikations-Entwickler muss sich demnach nicht um diese Aufgaben kümmern – das spart Engineering-Zeit. Selbst bei verschieden großen Produkten und Traglasten gibt es keine Kollisionen: Die Produktgröße wird konfiguriert oder mit Sensoren gemessen. Mapp Trak passt die Steuerung der Shuttles automatisch an, damit es zu keinen Zusammenstößen kommt.

Prozessorientierte Programmierung

Eine Erleichterung im Engineering ist die prozessorientierte Programmierung. Hierbei beschreibt der Applikationssoftware-Ingenieur in Mapp Trak Regeln, wie sich die Shuttles am Track verhalten sollen. Die Regeln werden aktiv, wenn Shuttles virtuelle Triggerpunkte am Track passieren. Mit dieser einfachen, an Zustandsautomaten angelehnten Methodik, lassen sich Bewegungsabläufe am Track effizient implementieren. Für Acopostrak müssen so keine Achsen und Bewegungsprofile für jedes einzelne Shuttle programmiert werden – das wäre bei einer Anzahl von mehreren hundert Shuttles und vielen möglichen Fahrwegen zu aufwändig. Die prozessorientierte Programmierung ermöglicht zudem, dass Shuttles vom Track genommen oder hinzugefügt werden können. Dabei ist es nicht erforderlich, die Applikationssoftware zu verändern.

Mit Acopostrak legt B&R die Basis für Losgröße 1

Simulation für effizienten Betrieb

Die in Mapp Trak integrierte Simulation macht den reibungslosen Ablauf schließlich sichtbar. Der Entwickler kann damit zum Beispiel austesten, mit wie vielen Shuttles und bei welcher Geschwindigkeit die Applikation die höchste Produktivität aufweist. „An seinem PC im Büro kann er viele Dinge durchspielen, ohne eine reale Anlage zu haben“, sagt Davide Migliorisi, Produktmanager Trak-Systeme bei B&R. Die Software, die auf dem Computer im Büro läuft, ist identisch mit der Systemsoftware, die später auf der Steuerung verwendet wird. Ein Wechsel zwischen Simulation und realem Betrieb ist jederzeit möglich.

Weiterhin lässt sich mit dem B&R Scene Viewer visualisieren, wie Shuttles mit zusätzlichen mechanischen Elementen wie etwa Verschraubern, Etikettierern oder Robotern interagieren. Hierfür ist lediglich ein STEP-File des jeweiligen Maschinenelements zu importieren und dessen Bewegung im Raum und im Laufe der Zeit zu modellieren. Damit kann der Entwickler nicht nur den Track, sondern auch das Zusammenspiel mit Zusatzelementen simulieren. Das Zusammenspiel mit externen mechanischen Elementen funktioniert deshalb so gut, da „Acopostrak die Gene der Servoantriebsfamilie Acopos in sich trägt“, so Migliorisi weiter. Diese Antriebsfamilie bietet Funktionen für den Einzel- oder Mehrachsbetrieb inklusive Möglichkeiten, Achsen zu koppeln. So lassen sich die Shuttles mit Achsen, die von Acopos-Servoverstärkern angetrieben werden, über Befehle aus dem Funktionsumfang von PLCopen koordinieren und im Scene Viewer als digitaler Zwilling darstellen.

Hoher Grad der Flexibilisierung

Das von der Hardware losgelöste Programmierkonzept ist eine Stärke von Acopostrak. Mit der Systemsoftware Mapp Trak lassen sich Produktdaten eindeutig mit einem Shuttle verknüpfen, auf dem sich das jeweilige Produkt gerade befindet. So kann zum Beispiel ein produktspezifischer Datensatz in einer Pharmaproduktion die exakte Wirkstoffzusammensetzung und eine eindeutige Produkt-ID enthalten. Zudem kann gespeichert werden, an welchem Tag und zu welcher Uhrzeit das Produkt an welcher Verarbeitungsstation war. Auf diese Weise kann der Applikationsingenieur auch ein FDA-konformes Tracking einfach realisieren.

Drei Dinge garantiert Mapp Trak: dass die Shuttles nicht kollidieren, dass sie keine virtuellen Barrieren überfahren und dass die konfigurierbaren Geschwindigkeitsbeschränkungen eingehalten werden. Mit diesen Garantien, der einfachen Programmierung und der integrierten Simulation wird das flexible Transportsystem für den Benutzer sehr einfach handhabbar. co