Flexibilitaet-in-Roboter-Applikation

Robotik - Industrielle Lösungen von Siemens
Flexibilität mit SIMOTION und SIMATIC in der
Roboter-Applikation
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Handling & Robotik erhalten zunehmend Einzug in vielen (Industrie-)Branchen
PMA
Plastics
Packaging
Solar
GMC
WGCS
Metalforming
Testing and Assembly
MTS
Chaining
Robotics
Branch specific knowledge
►Tires
►IMT
►Rubber
►Top loading
►Food
►End of line
►Transport of
wafers
►Assembly of
panels
►Cutting glass
►Repair/Fill wood
►Feeder
►Transfer
►Electrical
►or mechanical
parts
►Assembly line
►...
►Load
►Unload
►Chaining
►Cutting
►Drilling
Common requirements
Path Planning
►
►
Protection Zones
Kinematics
Conveyor Tracking
Handling & Robotik ist integraler Teil vieler Produktionslinien– und nicht selten bottleneck!
Homogene Linienkonzepte mit einer Steuerungsarchitektur sind Innovationsthema im Maschinenbau
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Vision Systems
26.03.2015
Product Register
…
Handling & Robotik
zwei Gruppen von Industrie-Robotern
Industrieroboter
2
1
Dedicated robotics & handling
Quelle: GeKu, Majatronic, Bahr Modultechnik
General purpose robots
Quelle: Kuka, Denso, Stäubli, Adept
„Kundenspezifische“ OEM-Kinematik für (Serien)Maschine optimiert
Kostenoptimiert, Prozessoptimiert, Maschinen-integriert
„Standard“- Kinematik
Proprietäre Steuerung und Programmierung
Hohe Diversifikation am Markt
Konzentration von Anbietern am Markt
Linien-Automatisierung bei OEM / Endkunde
► Siemens bietet Produkte und Systemunterstützung für beide Gruppen von Industrierobotern
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26.03.2015
Handling & Robotik
zwei Gruppen von Industrie-Robotern
Industrieroboter
2
1
Dedicated robotics & handling
Quelle: GeKu, Majatronic, Bahr Modultechnik
General purpose robots
Quelle: Kuka, Denso, Stäubli, Adept
„Kundenspezifische“ OEM-Kinematik für (Serien)Maschine optimiert
Kostenoptimiert, Prozessoptimiert, Maschinen-integriert
„Standard“- Kinematik
Proprietäre Steuerung und Programmierung
Hohe Diversifikation am Markt
Konzentration von Anbietern am Markt
Linien-Automatisierung bei OEM / Endkunde
Integriertes Motion Control mit SIMOTION
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26.03.2015
Roboteranbindung an SIMATIC / SIMOTION
Integriertes Motion Control mit SIMOTION
Anwendungen
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26.03.2015
SIMOTION Handling Toolbox
schnelle und effiziente Programmierung von Robotics & Handling Funktionen
SIMOTION Controller
Drive based
Controller based
PC based
► SIMOTION Handling Toolbox ist eine standardisierte und modulare Software-Bibliothek
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26.03.2015
Die meisten handelsüblichen Kinematiken sind bereits als
systemintegrierte Bausteine verfügbar
SPECIAL
STANDARD
Swiveling arm
Articulated arm
Roller
kinematics
SCARA
Cartesian 3D
Cartesian 2D
Delta 3
Delta 2
► Sogenannte Standardkinematiken sind bereits systemintegriert
► Vorgefertigte Module erlauben schnelles und effizientes Engineering
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26.03.2015
Kinematic
Transformation
SIMOTION Handling Basic wurde entwickelt um einfache
Handlingaufgaben abzudecken
SIMOTION Handling Basic
Interpolierte Bewegung
basierend auf Stützpunkten
Kartesische
Dynamikadaption
Beispielkonfiguration
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
S7 300
SIMOTION D425
SINAMICS S120
► Einfach – aber hochperformant
► Einfache Anbindung an übergeordnete Steuerungen
(SPS)
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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26.03.2015
SIMOTION TopLoading wurde für high end Anwendungen entwickelt
SIMOTION TopLoading
Bahnplanung
Teach In
Zonen
Management
Bahnsynchrone
Bewegung
Universalbibliothek für nahezu alle Anwendungen
Kommando- Optimierte
interface
Geschw.Profile
Conveyor
Tracking
HMI
Verfahrprogramme
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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26.03.2015
TopLoading - Kommandointerpreter
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.
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
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26.03.2015
...
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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26.03.2015
TopLoading – Programmierung über HMI
Programmeditor
Im Programm-Editor wird aus den
Einfachkommandos ein Verfahrprogramm
erstellt, welches im Automatikmodus
abgearbeitet wird.
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26.03.2015
SIMOTION Vorsteuerung
zur optimierten Bewegung von Delta-Kinematiken
SINAMICS + SIMOTICS
SIMOTION
Lagesollwerte
TO Bahn
Delta 3

• Bahndynamik
• Bahngeometrie
Drehmoment
• Nutzlast
• Trägheit
• Reibung
Pre-Control
Delta3/2
Kollisionserkennung
Delta 2

► Mechanikschonenden Reglereinstellungen sind für Delta-Kinematiken optimiert
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26.03.2015
SIMOTION TopLoading
automatische Bahnplanung für Pick&Place Applikationen
target vector
working height
start vector
Pre-Stop
möglich
start point
P3
P1
P4
P2
target point
Bahngeometrie
Parameter





 Parameter 1: Start-Position
 Parameter 2: Ziel-Position
 Parameter 3: Dynamikvorgaben
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
► 4D-Interpolation mit Bandsynchronisierung in einem Kommando gekapselt
► Alle notwendigen Berechnungen wie Auf- und Absynchronisierung erfolgen automatisch
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26.03.2015
Handling & Robotik
zwei Gruppen von Industrie-Robotern
Industrieroboter
2
1
Dedicated robotics & handling
Quelle: GeKu, Majatronic, Bahr Modultechnik
General purpose robots
Quelle: Kuka, Denso, Stäubli, Adept
„Kundenspezifische“ OEM-Kinematik für (Serien)Maschine optimiert
Kostenoptimiert, Prozessoptimiert, Maschinen-integriert
„Standard“- Kinematik
Proprietäre Steuerung und Programmierung
Hohe Diversifikation am Markt
Konzentration von Anbietern am Markt
Linien-Automatisierung bei OEM / Endkunde
Integriertes Motion Control mit SIMOTION
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26.03.2015
Roboteranbindung an SIMATIC / SIMOTION
Roboter Schnittstelle zur SIMATIC
Vorteile für End-Kunden und OEMs
Roboter Anbindung über IO Signale (Standard)
Roboter Anbindung über Bibliothek
(KUKA mxAutomation)
• Roboter HMI nicht
erforderlich
• Ablaufsequenz
im S7 Programm
• Ablaufsequenz und
Bahnplanung auf dem
Roboter Controller
FB
9..
FB
FB
move
Start-/ Stop
Kommandos
• Bahnplanung
im Roboter
Controller
Kommandos mit
Position etc.
■ PROFINET
■ PROFINET
Nachteil
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
•
Nur vordefinierte Programme können auf dem Roboter
Controller ausgeführt werden. Damit feste Programmstruktur
Zwei HMI für die Maschinebedienung erforderlich
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26.03.2015
Roboteranbindung an SIMATIC / SIMOTION
Funktionsweise mxAutomation von KUKA mit SIMATIC S7
SIMATIC S7
KUKA
KRC4 Controller
Lese Prozessabbild
Anwender Bausteine
mxAutomation
(embedded)
read Axis data
KRC_Initialize
KRC move direct
….
Write Axis data
Anwender Bausteine
schreibe Prozessabbild
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26.03.2015
PROFINET
Interface
Instruction_buffer[1]
…
…
…
…
Instruction_buffer[100]
read Instruction
path calculation
ececute Instruction
Roboteranbindung an SIMATIC / SIMOTION
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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26.03.2015
Roboteranbindung an SIMATIC / SIMOTION
Beispiel für Oberfläche am SIMATIC HMI – Move direct
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26.03.2015
Roboteranbindung an SIMATIC / SIMOTION
Beispiel für Oberfläche am SIMATIC HMI - JOG
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26.03.2015
Roboteranbindung an SIMATIC / SIMOTION
Beispiel für Oberfläche am SIMATIC HMI - Programmsteuerung
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26.03.2015
Roboteranbindung an SIMATIC / SIMOTION
Einsatzgebiete
Gut geeignet für:
• Be- und Entladen von Maschinen
• Pick & Place Aufgaben
• Palettieren
• Verketten von Produktions-Linien
• Einfache Konturen
Nicht geeignet für:
•
Video: http://youtu.be/TJ_dNgksOqQ
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26.03.2015
Komplexe Konturen mit hoher Anzahl von
Bahnpunkten wie z.B. Schweißen
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
Arno Schönhals
DF FA S OEM
Business Development-General Assembly Solutions
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26.03.2015

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