Einzelne „Vorlagen“ zur Kopie

03/2015
Übergreifend projektieren in einem
Steuerungsprojekt: Bewegungssteuerung
Roland Wagner
Automatisierungstreff IT & Automation 2015
CODESYS® a trademark of 3S-Smart Software Solutions GmbH
Übergreifend projektieren: Bewegungssteuerung
Agenda
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Motion-Aufgabe
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Realisierung der Motion-Aufgabe
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Grundsätzliches zu CODESYS Motion+CNC
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CODESYS SoftMotion CNC
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Typische Anwendungsfälle für CODESYS Motion+CNC
© 3S-Smart Software Solutions GmbH
Übergreifend projektieren: Bewegungssteuerung
Motion-Aufgabe
Gegebenes System
 CODESYS basierter IPC
 Test: mit Raspberry Pi
 Zwei virtuelle Motoren (M1+M2)
 Notebook-PC mit Ethernet und CODESYS zur Programmierung
der Logik- und Bewegungssteuerung
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© 3S-Smart Software Solutions GmbH
Übergreifend projektieren: Bewegungssteuerung
Motion-Aufgabe
Aufgabenstellung
 Motor M1: mit konstanter Drehzahl drehen
 Motor M2: mit skalierter Drehzahl abhängig von Motor M1 drehen
(Getriebefaktor einstellbar)
 Programmierung und Test: ohne physikalische Antriebe
 Bedienung der Motoren über Visualisierung
… und das alles mit CODESYS SoftMotion
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© 3S-Smart Software Solutions GmbH
Übergreifend projektieren: Bewegungssteuerung
Agenda
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1
Motion-Aufgabe
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Realisierung der Motion-Aufgabe
3
Grundsätzliches zu CODESYS Motion + CNC
4
CODESYS SoftMotion CNC
5
Typische Anwendungsfälle für CODESYS Motion + CNC
© 3S-Smart Software Solutions GmbH
Übergreifend projektieren: Bewegungssteuerung
Realisierung der Motion-Aufgabe
Neues CODESYS SoftMotion-Projekt
 CODESYS starten und neues Projekt
für Raspberry Pi anlegen
 Verbindung zum Controller aufbauen
 Virtuelle Achsen konfigurieren
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© 3S-Smart Software Solutions GmbH
Übergreifend projektieren: Bewegungssteuerung
Realisierung der Motion-Aufgabe
Vorbereitetes CODESYS SoftMotion-Projekt
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© 3S-Smart Software Solutions GmbH
Übergreifend projektieren: Bewegungssteuerung
Realisierung der Motion-Aufgabe
Motoren einschalten und ansteuern: Programmierung
 Einschalten
 mit PLCopen Baustein MC_Power
 Ansteuern
 M1: mit PLCopen Baustein MC_MoveVelocity
 M2: mit PLCopen Baustein MC_GearIn
 Rücksetzen vorbereiten (für alle Fälle)
 mit PLCopen Baustein MC_Reset
 Für alle Achsen gilt
 Sollwert-Vorgabe, Parameter etc. über Visualisierung
 Nur Übergabe der Achsen M1 und M2 erforderlich
 Deklaration der Baustein als FB-Instanzen
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Übergreifend projektieren: Bewegungssteuerung
Realisierung der Motion-Aufgabe
Programmierte Motion-Applikation
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Übergreifend projektieren: Bewegungssteuerung
Realisierung der Motion-Aufgabe
Visualisierung der Motion-Applikation
 Visualisierung im Projekt hinzufügen
 Passende Visualisierungstemplates zu den Motion-Bausteinen
 Frame-Objekte einfügen und mit Template verknüpfen
 FB-Instanz übergeben bzw. Achse übergeben (Rotatory Drive)
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Übergreifend projektieren: Bewegungssteuerung
Realisierung der Motion-Aufgabe
Test und Inbetriebnahme
 Einloggen und Download der Applikation
 Bedienung der virtuellen Antriebe über Visualisierung
 Einschalten der Antriebe über MC_Power
 Wertvorgabe für MC_MoveVelocity und MC_GearIn
 Im Fehlerfall: Reset-Baustein verwenden
 Virtuelle Achse M1 dreht
 Bei Start der virtuellen Achse M2: Getriebefunktion
 Rotatorische Motoren mit blauem Pfeil
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Übergreifend projektieren: Bewegungssteuerung
Realisierung der Motion-Aufgabe
Test und Inbetriebnahme
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Übergreifend projektieren: Bewegungssteuerung
Agenda
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Motion-Aufgabe
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Realisierung der Motion-Aufgabe
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Grundsätzliches zu CODESYS Motion + CNC
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CODESYS SoftMotion CNC
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Typische Anwendungsfälle für CODESYS Motion + CNC
© 3S-Smart Software Solutions GmbH
Übergreifend projektieren: Bewegungssteuerung
Grundsätzliches CODESYS Motion + CNC
Realisierung von MotionControl
 Getrennte Logik- und Bewegungssteuerung
Teuer, da zwei Geräte
Synchronisation / Kommunikation ressourcenhungrig
Engineering in zwei unterschiedlichen Tools
 Eine Hardware, aber unterschiedliche Tools:
Engineering in zwei unterschiedlichen Tools
Synchronisation / Kommunikation ressourcenhungrig
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Übergreifend projektieren: Bewegungssteuerung
Grundsätzliches zu CODESYS Motion + CNC
Realisierung von MotionControl
 Eine Hardware, ein Tool: CODESYS Motion + CNC
Preisgünstig
Einfaches Engineering in einem Tool
Kein Ressourcenverbrauch für
Synchronisation/Kommunikation,
beide Systeme laufen in einem Prozess.
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Übergreifend projektieren: Bewegungssteuerung
Grundsätzliches zu CODESYS Motion + CNC
Warum Motion + CNC in CODESYS?
 Moderne Steuerungen verfügen über Leistungsreserven.
 MotionControl bzw. CNC auf der SPS erspart Hardware-Kosten.
 Projektierung von Motion-Aufgaben im SPS-Tool ermöglicht
flexibleres Engineering.
 Ausgereifte Infrastruktur unterstützt Projektierung der
Antriebskonfiguration: über Bewegungsplanung bis hin zur
Inbetriebnahme.
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Übergreifend projektieren: Bewegungssteuerung
Grundsätzliches zu CODESYS Motion + CNC
Motion + CNC realisiert in IEC 61131-3
 IEC 61131-3 Laufzeitsystem kontrolliert Bewegungen.
 Modernes Programmiersystem bietet alle Freiheiten zur flexiblen
Bearbeitung des Bewegungsablaufes.
 Module der Bewegungssteuerung sind Bibliotheksfunktionen,
erstellt in den Sprachen der IEC 61131-3.
 SPS-Programmiersystem erweitert um Editoren zur
Bewegungsplanung.
 Feldbus- und E/A-Konfiguration werden auch für Antriebskonfiguration
genutzt.
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Übergreifend projektieren: Bewegungssteuerung
Grundsätzliches zu CODESYS Motion + CNC
Struktur-Übersicht
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Übergreifend projektieren: Bewegungssteuerung
Grundsätzliches CODESYS Motion + CNC
Hardware-Anforderungen
 Standardanforderung für die Implementierung des CODESYS
Control Laufzeitsystems
 Harte Echtzeit-Eigenschaften des Geräts (kleiner Jitter)
 Passende Kommunikationsverbindungen zu Antrieben erforderlich.
Standard Feldbusse: EtherCAT und CANopen, weitere auf Anfrage
 Leistungsreserven (CPU-Leistung, Speicher) des Geräts entsprechend
des Applikation Controllers, 32 Bit CPU und FPU dringend empfohlen
Raspberry Pi ist nicht für industrielle Motion-Aufgaben geeignet,
zumindest nicht ohne eigene Erweiterungen!
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Übergreifend projektieren: Bewegungssteuerung
Verfügbare Steuerungsmethoden
SPS
Für Servo-Antriebe
Xsoll/vsoll
Xist/vist
Xsoll/vsoll
Xist/vist
Für Schrittmotoren
SPS
SPS
Für Frequenzumrichter
(FU)
I
Servo
Xist
I
Servo
Xist
Lageregelung
Pulse / Richtung
Pulszähler
Lageregelung
Pulse / Richtung
Pulszähler
Lageregelung
vsoll
FU
I
Xist
Lageregelung
vsoll
FU
I
Xist
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© 3S-Smart Software Solutions GmbH
Übergreifend projektieren: Bewegungssteuerung
Agenda
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1
Motion-Aufgabe
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Realisierung der Motion-Aufgabe
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Grundsätzliches zu CODESYS Motion + CNC
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CODESYS SoftMotion CNC
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Typische Anwendungsfälle für CODESYS Motion + CNC
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Übergreifend projektieren: Bewegungssteuerung
CODESYS SoftMotion und CODESYS SoftMotion CNC
 CODESYS SoftMotion:
 Für koordinierte ein- und mehrachsige Verfahrbewegungen
 Beinhaltet sämtliche Motion-Funktionen ohne CNC
 CODESYS SoftMotion CNC:
 Beinhaltet CODESYS SoftMotion
 Beinhaltet zahlreiche Kinematiken
 Zusätzlich 3D-CNC-Editor und CNC-Interpolation
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Übergreifend projektieren: Bewegungssteuerung
CODESYS SoftMotion CNC
Definition: Koordinierte Bewegung
 „Koordinierte Bewegung“:
 Geregelte Bewegung, ausgeführt von zwei oder mehr Achsen
 Bewegungsdefinition bezieht sich auf den POI (point of interest)
der Maschine bzw. kinematischen Bewegung
 CNC (Computer Numerical Control):
 Untermenge von koordinierter Bewegung
 Bewegungsdefinition mit exakter Festlegung von Bewegungspfad
und Geschwindigkeit
 Pfaddefinition per G-code (DIN 66025) weit verbreitet
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Übergreifend projektieren: Bewegungssteuerung
CODESYS SoftMotion CNC
Programmierung der Bewegungsfunktion mit FBs
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Übergreifend projektieren: Bewegungssteuerung
CODESYS SoftMotion CNC
Integrierter 3D-CNC-Editor nach DIN 66025 (G-Code)
 Eingabe von 3D-G-Code grafisch und textuell
 Pfaddesign in Tabellenform
 DXF-Import
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Übergreifend projektieren: Bewegungssteuerung
CODESYS SoftMotion CNC
Kinematische Transformationen
 Gantry-Systeme
 Roboter
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Übergreifend projektieren: Bewegungssteuerung
CODESYS SoftMotion CNC
Passende Visualisierungselemente
 Für 3D-CNC-Bedienung bzw. Online-Bearbeitung
 Auswahl und Bearbeitung verfügbarer CNC-Bewegungen
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Übergreifend projektieren: Bewegungssteuerung
Agenda
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1
Motion-Aufgabe
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Realisierung der Motion-Aufgabe
3
Grundsätzliches zu CODESYS Motion + CNC
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CODESYS SoftMotion CNC
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Typische Anwendungsfälle für CODESYS Motion + CNC
© 3S-Smart Software Solutions GmbH
Übergreifend projektieren: Bewegungssteuerung
Typische Anwendungsfälle
 CNC-Applikation




Nutzung des CNC-Editors
Joggen der Achsen mit PLCopen-Bausteinen
Portal-Kinematik mit Schrittmotoren
Teach-Funktion
 Pick & Place-Applikation
 Nutzung von PLCopen-Bausteinen zum Positionieren (Greifen) und zum
bandsynchronen Ablegen eines Objekts auf ein sich bewegendes Ziel.
 Darstellung des Prozesses mit Visualisierungs-Templates
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Übergreifend projektieren: Bewegungssteuerung
Typische Anwendungsfälle
 Tripod-Roboter




Nutzung von CNC-Editor
Parallel-Kinematik (Transformation)
Visu-Template für Parallel-Kinematik
Konfiguration von EtherCAT-Antrieben
 Etikettieren / Kurvenscheiben-Applikation





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Verwendung des Cam-Editors
PLCopen-Bausteine und virtuelle Achse als “Königswelle”
Diverse Visualisierungs-Templates
CANopen-Servo-Antriebe
Verwendung derTouch Probe / Latching-Funktion
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Übergreifend projektieren: Bewegungssteuerung
Typische Anwendungsfälle
Ganz allgemein: Immer dann, wenn ….
 Bewegungen durch SPS-Daten flexibel angepasst werden sollen.
 das Motion-System nur über vorhandene Rechenleistung, eingesetzten
Feldbus und vorhandenen Speicher begrenzt werden soll.
 die Motion-Programmierung unabhängig vom Antrieb erfolgen soll.
 Bewegung auf unterschiedlichen SPS ausgeführten werden soll.
 Logik-Applikation und Bewegung in einem Tool erstellt werden sollen.
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