INDUSTRIELLE AUTOMATION 6/2021

02 ZUGANG ZU ALLEN

02 ZUGANG ZU ALLEN SYSTEMEN ÜBER EINE EINZIGE ENTWICKLUNGSUMGEBUNG Obwohl der Kunde seine Maschinen bisher selbst mithilfe von Visual Basic programmierte, wollte der Automobilhersteller nun mehr Flexibilität und Zugriff auf alle Leistungsdaten des Systems. Deswegen übernahm das Ingenieursteam von POV die Entwicklung und Programmierung gemeinsam mit Dan Distefano, Inhaber und Senior Software Engineer bei D2 Engineering LLC. „Eines der Hauptziele war, den Zugang zu allen Systemen und Geräten über eine einzige Entwicklungsumgebung zu ermöglichen“, so Dan Distefano. „Mehr als 20 Jahre Erfahrung mit Beckhoff- Lösungen haben mir gezeigt, dass die Automatisierungssoftware TwinCAT 3 und das Industrial-Ethernet-System EtherCAT am besten geeignet sind. Beides ermöglicht die einfache Integration auch von Komponenten anderer Hersteller.“ HMI, MOTION UND FUNKTIONALE SICHERHEIT Durch die Integration in Microsoft Visual Studio erlaubt TwinCAT 3 die Programmierung in Hochsprachen sowie den IEC-61131-3- Sprachen mit objektorientierten Erweiterungen. Dan Distefano nutzte gleich mehrere Lösungen der Softwaresuite: „Wir implementierten TwinCAT HMI für die Bedieneroberfläche, TwinCAT PLC und Motion für die Maschinensteuerung sowie TwinSafe für die systemintegrierte funktionale Sicherheit. Das einheitliche Visual-Studio-Frontend half uns dabei, das Hauptziel des einfachen Zugriffs über ein Entwicklungssystem zu erreichen.“ Dies erleichtert den Support vor Ort und aus der Ferne. Die TwinCAT-Runtime läuft auf einem platzsparenden Ultra- Kompakt-Industrie-PC C6030 von Beckhoff mit einem Intel- Core-i3-Prozessor. Als komfortable Bedienoberfläche dient ein Multitouch-Control-Panel CP3921 mit 21,5"-Display und kundenspezifischer Tastererweiterung. KOMMUNIKATION IN ECHTZEIT UND EFFIZIENTE ANTRIEBSTECHNIK IM EINKLANG ALLE WICHTIGEN MASCHINEN- KOMPONENTEN SIND IN EINEM ÖKOSYSTEM VERBUNDEN Durch seine Offenheit, die umfangreichen integrierten Diagnosefunktionen und die hohe Echtzeit-Kommunikationsleistung verbessert EtherCAT das Maschinendesign und den Betrieb, indem es alle wichtigen Maschinenkomponenten in einem Ökosystem verbindet. EtherCAT verwendet keine IP-Adressen für Netzwerkgeräte; stattdessen identifiziert und konfiguriert es automatisch jedes Gerät im Netzwerk. „Dadurch kann auf jedes Gerät zugegriffen, in Betrieb genommen und debuggt werden, ohne dass zusätzliche Software benötigt wird“, ergänzt Dan Distefano. Der Testhandler nutzt ein System aus IP-20-geschützten Ether- CAT-I/O-Klemmen, EtherCAT-Box-Modulen in Schutzart IP 67 sowie Einkabellösungen für die Versorgung der Feldgeräte mit Kommunikation und Power. „Durch die Einkabellösung Ether- CAT P und die maschinenmontierten I/O-Komponenten mussten wir nur ein einziges Kabel zurück zum Hauptschaltschrank verlegen“, so Mike Edwards. Für den Transport der Leiterplatten durch die Hochtemperatur-Teststationen wird ein von Schrittmotoren AS2022 mit AG2250-Getrieben angetriebenes Förderband eingesetzt. Die von EtherCAT-Klemmen EL7047 angesteuerten Schrittmotoren in Schutzart IP 54 verfügen über einen verdrehsicheren, integrierten Encoder. „Das vorherige Design verwendete einen Motor plus 88 INDUSTRIELLE AUTOMATION 2021/06 www.industrielle-automation.net

SPECIAL CONNECTIVITY 03 02 Die Heißtestmaschine wird von einem Ultra-Kompakt-Industrie- PC C6030 gesteuert 04 03 Im POV-Werk inspizieren Dan Distefano (links), Senior Software Engineer und Inhaber von D2 Engineering, und Casey Taylor, Regional Sales Engineer von Beckhoff, den neuen Leiterplatten-Testhandler 04 Die IP-67-geschützten EtherCAT-Box-Module werden über die Einkabellösung EtherCAT P mit Power und Kommunikation versorgt Getriebe für jede Seite des Kantenbandförderers. Der Ausgangswert der Motordrehzahl war eine numerische Analogzahl, die nicht als Motordrehzahl oder Bandgeschwindigkeit angezeigt wurde“, berichtet Casey Taylor. „Die Beckhoff-Antriebstechnik kann jedoch problemlos die echte Motordrehzahl anzeigen, sodass beide Förderbandseiten genau überwacht und eingestellt werden konnten.“ REDESIGN BRACHTE 11 % KOSTENERSPARNIS BEI DER FELDVERDRAHTUNG „In der Automatisierungswelt hat man eher selten die Möglichkeit, neuere Technologien direkt mit der bisherigen Umsetzung zu vergleichen“, erklärt Mike Edwards. „Das Redesign des Leiterplattentesters für unseren Kunden aus der Automobilindustrie bot die perfekte Gelegenheit für einen direkten Systemvergleich.“ Der Einsatz von EtherCAT-I/O-Modulen führte zu einer Kostenersparnis von 9 %, von 11 % bei der Feldverdrahtung und 12,8 % bei der Schaltschrankgröße. Ebenfalls wichtig war für das Team von POV die deutliche Reduzierung der Debugging-Zeit. Daneben ermöglichte EtherCAT die einfache Integration von Drittgeräten wie Infrarotsensoren in das durchgängige Netzwerk. REDUZIERUNG DES PROGRAMMIERAUFWANDS Weitere Vorteile waren laut Mike Edwards eine Reduzierung der Steuerungsdesignzeit von etwa 36 h für das Projekt: „Die Programmierung wurde über eine zentrale Plattform konsolidiert. Zusätzliche, bei den früheren Komponenten nicht verfügbare Funktionen, wie z. B. Temperaturregelung und -messung, Energieverbrauch und Drehzahlüberwachung, bieten jetzt mehr Flexibilität.“ Dies ist ein Teil der Stärke der Beckhoff-Plattform, so Dan Distefano: „Die Vernetzung aller Geräte über EtherCAT ermöglichte es, mit minimaler Softwareentwicklung und ohne zusätzliche Hardware mehr Informationen zu Maschinenprozessen und Diagnoseunterstützung zu sammeln.“ Nachdem sich der neu gestaltete Testhandler bereits im Feld bewährt hat, möchte das Team von POV nun weitere Maschinen mit der neuen Beckhoff- Steuerungsarchitektur nachrüsten. Bilder: Beckhoff www.beckhoff.com UNTERNEHMEN Beckhoff Automation GmbH & Co. KG Hülshorstweg 20, 33415 Verl info@beckhoff.com AUTOR James Figy, Senior Content Specialist, Beckhoff USA ZUSATZINHALTE IM NETZ Die sechs zentralen Vorteile der schnellen Industrial-Ethernet-Technologie EtherCAT: www.beckhoff.com/ethercat www.industrielle-automation.net INDUSTRIELLE AUTOMATION 2021/06 89