Flexibilität mit SIMOTION und SIMATIC in der Roboter ... · PDF fileSIMOTION TopLoading wurde für high end Anwendungen entwickelt SIMOTION TopLoading Bahnplanung Teach In Zonen Management

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Flexibilität mit SIMOTION und SIMATIC in der

Roboter-Applikation

Robotik - Industrielle Lösungen von Siemens


26.03.2015 Seite 2

Handling & Robotik erhalten zunehmend Einzug in vielen (Industrie-)Branchen

Packaging Plastics Metalforming Solar WGCS Testing and Assembly Robotics Chaining

►Tires

►IMT

►Rubber

►Transport of

wafers

►Assembly of

panels

Common requirements

►Top loading

►Food

►End of line

►Cutting glass

►Repair/Fill wood

►Feeder

►Transfer

►Electrical

►or mechanical

parts

►Assembly line

►...

►Load

►Unload

►Chaining

►Cutting

►Drilling

Branch specific knowledge

Path Planning Protection Zones Kinematics Vision Systems Product Register … Conveyor Tracking

PMA GMC MTS

► Handling & Robotik ist integraler Teil vieler Produktionslinien– und nicht selten bottleneck!

► Homogene Linienkonzepte mit einer Steuerungsarchitektur sind Innovationsthema im Maschinenbau


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Handling & Robotik

zwei Gruppen von Industrie-Robotern

Industrieroboter

General purpose robots Dedicated robotics & handling 1 2

„Standard“- Kinematik

Proprietäre Steuerung und Programmierung

„Kundenspezifische“ OEM-Kinematik für (Serien)Maschine optimiert

Kostenoptimiert, Prozessoptimiert, Maschinen-integriert

Konzentration von Anbietern am Markt Hohe Diversifikation am Markt

Linien-Automatisierung bei OEM / Endkunde

► Siemens bietet Produkte und Systemunterstützung für beide Gruppen von Industrierobotern

Quelle: Kuka, Denso, Stäubli, Adept Quelle: GeKu, Majatronic, Bahr Modultechnik


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Handling & Robotik


Industrieroboter

General purpose robots Dedicated robotics & handling 2






Integriertes Motion Control mit SIMOTION Roboteranbindung an SIMATIC / SIMOTION

1




26.03.2015 Seite 5

Integriertes Motion Control mit SIMOTION

Anwendungen

http://w3.siemens.com/mcms/mc-solutions/de/maschinenbau/handlingsysteme/video/Seiten/toolbox-video.aspx


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SIMOTION Controller

SIMOTION Handling Toolbox

schnelle und effiziente Programmierung von Robotics & Handling Funktionen

► SIMOTION Handling Toolbox ist eine standardisierte und modulare Software-Bibliothek

Controller based

Drive based

PC based


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Die meisten handelsüblichen Kinematiken sind bereits als

systemintegrierte Bausteine verfügbar

Delta 2 Delta 3 Cartesian 2D Cartesian 3D

Swiveling arm Articulated arm Roller

kinematics

SCARA

STANDARD

► Sogenannte Standardkinematiken sind bereits systemintegriert

► Vorgefertigte Module erlauben schnelles und effizientes Engineering

SPECIAL

Kinematic

Transformation


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SIMOTION Handling Basic wurde entwickelt um einfache

Handlingaufgaben abzudecken

Merkmale

►Stützpunkte können einer übergeordneter Steuerung

entstammen (x, y, z, φ)

► Interpolation in einem Funktionsblock

►Kein Expertenwissen in SIMOTION notwendig

►Schlankes interface mit nur wenigen Parametern

►Einfach – aber hochperformant

►Einfache Anbindung an übergeordnete Steuerungen

(SPS)

SIMOTION Handling Basic

Interpolierte Bewegung

basierend auf Stützpunkten

Kartesische

Dynamikadaption

Beispielkonfiguration

S7 300

SIMOTION D425

SINAMICS S120

FB

Handling Basic

► Die gesamte Interpolation wird in einem FB realisiert – einfaches und schnelle Engineering

► Schlanke Schnittstelle ermöglicht die einfache Anbindung einer Kopfsteuerung (SIMATIC)


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SIMOTION TopLoading wurde für high end Anwendungen entwickelt

SIMOTION TopLoading

Bahnplanung Teach In Zonen

Management

Bahnsynchrone

Bewegung

Kommando-

interface

Optimierte

Geschw.Profile

Conveyor

Tracking HMI

Verfahr-

programme

Universalbibliothek für nahezu alle Anwendungen Beispielkonfiguration

►Verfahrprogramm auf Plattform

(z.B. SIMOTION P320)

►Kommandointerface zugeschnitten auf

Handlingaufgaben

►Einschaltfertige HMI-Lösung mit integriertem Pfadeditor

(manuell / teach in)

►Für anspruchsvolle Aufgaben konzeptioniert

(z.B. conveyor tracking, Produktverwaltung, etc.)

►Safety Konzepte

(Zonen-Management z.B. für Kollisionsvermeidung)

► SIMOTION TopLoading ist eine hoch integrierte Lösung für high end Anwendungen


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TopLoading - Kommandointerpreter

CMD_POWER_ON CMD_HOMING CMD_POS_SEG_START

CMD_POWER_OFF CMD_EMERGENCY_ON CMD_SET_CONDITION

CMD_MOVE CMD_SET_STACK CMD_WAIT_FOR_CONDITION

CMD_POS_ABS CMD_INC_STACK CMD_STOP_PROGRAM

CMD_POS_REL CMD_CLOSE_GRIPPER CMD_ZONE_CHECK

CMD_POS_ABS_XYZ CMD_OPEN_GRIPPER CMD_SET_ZONES

CMD_POS_REL_XYZ CMD_SET_PATH_VELO CMD_SET_MOTION_PROG_STATE

CMD_CREATE_SEG CMD_SET_PATH_ACCEL CMD_INIT

CMD_POS_SEG_ABS CMD_SET_PATH_DECEL CMD_SET_RV_VALUE

CMD_SWITCH_CS CMD_EXT_KINTRANS CMD_CLUTCH_CS

CMD_START_PROGRAM CMD_SET_TRACKING_SHIFT CMD_CALC_VELO_PROFILE

CMD_INTERRUPT_PROGRAM CMD_MOVE_TO_END_STOP CMD_GEAR_IN_ABS

CMD_CONTINUE_PROGRAM CMD_RESET CMD_CAM_IN_ABS

CMD_PATH_INTERRUPT CMD_PATH_CONTINUE ...

In der TopLaoding Bibliothek sind alle für Handlingapplikationen notwendigen Systembefehle in einfachen Kommandos gekapselt.

Für die Programmierung von Handlinggeräten stehen über 50 dieser Einfachkommandos zur Verfügung.


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TopLoading – Programmierung über HMI

Bahn-Editor

Mit dem Bahn-Editor (Segmenteditor)

können die Stützpunkte der Bahn durch

Teach-In oder von Hand vorgeben werden

und ein Verrundungsradius definiert

werden.


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TopLoading – Programmierung über HMI

Im Programm-Editor wird aus den

Einfachkommandos ein Verfahrprogramm

erstellt, welches im Automatikmodus

abgearbeitet wird.

Programmeditor


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SIMOTION

SIMOTION Vorsteuerung

zur optimierten Bewegung von Delta-Kinematiken

Pre-Control

Delta3/2

► Mechanikschonenden Reglereinstellungen sind für Delta-Kinematiken optimiert

TO Bahn

SINAMICS + SIMOTICS

• Bahndynamik

• Bahngeometrie

• Nutzlast

• Trägheit

• Reibung

La

ge

so

llwe

rte

Drehmoment

Kollisions-

erkennung Delta 2

Delta 3


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SIMOTION TopLoading

automatische Bahnplanung für Pick&Place Applikationen

P1

P2

P3

P4

target pointstart point

working heightst

art

ve

cto

r

targ

et ve

cto

r

► 4D-Interpolation mit Bandsynchronisierung in einem Kommando gekapselt

► Alle notwendigen Berechnungen wie Auf- und Absynchronisierung erfolgen automatisch

Parameter

Parameter 1: Start-Position

Parameter 2: Ziel-Position

Parameter 3: Dynamikvorgaben

Bahngeometrie

Lineare Bewegung in Richtung des Startvektors

Polynomialer Übergang zum Zielvektor

Lineare Bewegung entlang des Zielvektors

Automatische Synchronisierung auf Förderbänder!

Pre-Stop nach/vor Start/Zielvektor möglich

Pre-Stop

möglich


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Handling & Robotik


Industrieroboter

General purpose robots Dedicated robotics & handling






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Integriertes Motion Control mit SIMOTION Roboteranbindung an SIMATIC / SIMOTION


2



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Roboter Anbindung über IO Signale (Standard) Roboter Anbindung über Bibliothek (KUKA mxAutomation)

Roboter Schnittstelle zur SIMATIC

Vorteile für End-Kunden und OEMs

■ PROFINET ■ PROFINET

FB

9.. FB

FB

move

Kommandos mit

Position etc.

• Ablaufsequenz

im S7 Programm • Ablaufsequenz und

Bahnplanung auf dem

Roboter Controller

Start-/ Stop

Kommandos

• Bahnplanung

im Roboter

Controller

Vorteil

• Bedienung des gesamten Prozesses über ein zentrales HMI

• Einfache Einbindung der Roboter-Befehle in das S7-Programm

und in die HMI Oberfläche

• Höhere Flexibilität im Ablauf der Maschine/Anlage

Nachteil

• Nur vordefinierte Programme können auf dem Roboter

Controller ausgeführt werden. Damit feste Programmstruktur

• Zwei HMI für die Maschinebedienung erforderlich

• Roboter HMI nicht

erforderlich


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Roboteranbindung an SIMATIC / SIMOTION

Funktionsweise mxAutomation von KUKA mit SIMATIC S7

SIMATIC S7 KUKA

KRC4 Controller Lese Prozessabbild

schreibe Prozessabbild

Anwender Bausteine

Anwender Bausteine

read Axis data

….

KRC move direct

Write Axis data

KRC_Initialize

PROFINET

Interface

mxAutomation

(embedded)

Instruction_buffer[1]

…

…

…

…

Instruction_buffer[100]

read Instruction

path calculation

ececute Instruction


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mxAutomation von KUKA

Funktionen der mxAutomation Bibliothek:

• Aufbau der Kommunikation zum Roboter

• Einschalten des Roboters (Power)

• Referenzieren des Roboters (Calibrate)

• Verfahren der Roboter Achsen absolut und relativ

• Verfahren der Roboterachsen im Handbetrieb (JOG)

• Ablaufsteuerung (Interrupt, Continue, Abort)

• Bahnbezogen Schaltpunkt (Trigger)

• Diagnosefunktion für die Robotersteuerung

und mxAutomation-Schnittstelle

• etc.

► Vertraute Programmierung durch Bausteine im TIA Portal / STEP 7


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Beispiel für Oberfläche am SIMATIC HMI – Move direct


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Beispiel für Oberfläche am SIMATIC HMI - JOG


26.03.2015 Seite 23


Beispiel für Oberfläche am SIMATIC HMI - Programmsteuerung


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Einsatzgebiete

• Be- und Entladen von Maschinen

• Pick & Place Aufgaben

• Palettieren

• Verketten von Produktions-Linien

• Einfache Konturen

Gut geeignet für:

• Komplexe Konturen mit hoher Anzahl von

Bahnpunkten wie z.B. Schweißen

Nicht geeignet für:

Video: http://youtu.be/TJ_dNgksOqQ

http://youtu.be/-Hv8QwG9mEY

http://youtu.be/TJ_dNgksOqQ

http://youtu.be/TJ_dNgksOqQ


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Arno Schönhals

DF FA S OEM

Business Development-General Assembly Solutions

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

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