Scientific Automation: Von der Blackbox in den PCsichere SPS-Funktion in die PC-Steuerung.Die voraussichtliche Markt-einführung ist Ende 2009 geplant. Als Steuerungsplattform setzt

Nr. 2 | Juli 2009 | www.pc-control.net

8 | title

Mit den Funktionen Condition Moni-toring und Robotik wird der Baukastender Scientific Automation ausgebaut.

40 | worldwide

Vernet Behringer rüstet seine CNC-Bearbeitungszentren durchgängig mitPC- und EtherCAT-based Control aus.

18 | products

Drei neue Baugrößen ergänzen die EtherCAT-Drive-Serie AX5000 mit Nennströmen bis 170 A.

Scientific Automation: Von der Blackbox in den PC

PCc_2-09_DE_180609.qxp 18.06.2009 21:36 Uhr Seite 53

2 contents PC-Control 02 | 2009

22 | worldwideKeso AG, Schweiz: Zylinderbohrung

mit höchster Präzision

24 | Axel Springer AG, Deutschland: Optimierter

Versand von 1,2 Mio. Zeitungen täglich

28 | research & developmentGesellschaft für Schwerionenforschung:

Mit TwinSAFE sicher forschen

32 | worldwideAEMK Systems, Kanada: DeltaBot –

PC-basierter Pick-and-place-Roboter

34 | America in Motion (AIM), USA:

PC-Control sorgt für maximale Flexibilität

37 | Wierciszewski Controls, USA:

All-in-one-Panel-PCs für Verpackung

und Prüfung von Bluttest-Produkten

13 | Condition Monitoring als integraler

Bestandteil von PC-based Control

14 | Robotik, Motion Control und SPS

auf einer PC-Plattform

16 | productsEmbedded-PC CX8000: PC-Control

in der Kleinsteuerung

18 | AX5000: Hochleistungs-EtherCAT-

Drives bis 170 A

20 | Building Automation: Handbedienung

in der Busklemme

21 | Building Automation: Verbindung von

Medien- und Gebäudetechnik

8 | Weitere Bausteine für

Scientific Automation

18 | AX5000: Hochleistungs-

EtherCAT-Drives

24 | Axel Springer AG, Deutschland:

Optimierter Versand von

1,2 Mio. Zeitungen täglich

Redaktionsleitung:Frank Metzner

Redaktion:Gabriele KerkhoffJessica GawronskiTelefon: +49 (0)5246 /963 -1 40Fax: +49 (0)5246 /963 [email protected]

PC-Control – The New Automation Technology Magazine

Herausgeber:Beckhoff Automation GmbHEiserstraße 533415 Verl/GermanyTelefon: +49 (0)5246 /963-0Fax: +49 (0)5246 /963 [email protected]

impressum

Design: www.a3plus.deProjektleitung: Hans-Heinrich Beier

Druck: Richter Druck- und Mediencenter, Germany

Auflage: 21.000

Bildnachweis:AEMK Systems, KanadaAmerica in Motion (AIM), USAAxel Springer AG, DeutschlandBauli S.p.a., ItalienGesellschaft für Schwerionen-forschung, DeutschlandKeso AG, SchweizLeaf House (Gruppe Loccioni), ItalienVernet Behringer, FrankreichWierciszewski Controls, USA

4 | newsBeckhoff steigert Umsatz im Jahr 2008

Ankündigung: PC-basierte Sicherheitslösung

5 | Hannover Messe 2009

CP-Link-3-Premiere

6 | Beckhoff realisiert „Schtick-Pendulum“

für Microsoft

MVP Award 2009 von Microsoft

8 | titleWeitere Bausteine für Scientific Automation

10 | Interview: Scientific Automation –

Von der Blackbox in den PC


3 editorialPC-Control 02 | 2009

Die vielfach propagierte Offenheit in der Steuerungstechnik ist bei Beckhoff Programm: Ange-

fangen bei der Unterstützung aller gängigen Feldbussysteme in Hard- und Software, über die

offene PC-basierte Steuerungstechnik, bis hin zur Entwicklung kundenspezifischer Lösungen,

spiegelt sich die offene Steuerungsphilosophie von Beckhoff in allen Bereichen wieder.

So ist es nur konsequent, unseren Kunden auch in der Antriebstechnik Offenheit zu bieten.

Viele Maschinenbauer setzen, je nach Anwendungsbereich, sehr spezielle Motoren ein: Das

kann eine Frässpindel in einer Holzbear-

beitungsmaschine sein, ein spezieller

Getriebemotor in einem Hochregallager,

ein Washdown-Motor in der Lebens-

mittelindustrie oder ein Motor für den

Ex-Bereich in einer chemischen Anlage.

Alle diese Motoren sind exakt zuge-

schnitten für eine spezielle Aufgabe,

indem sie z.B. ein perfektes Fräsergeb-

nis erbringen oder ohne Schlieren polie-

ren; oder sie passen durch ihre Abmes-

sungen in die an der Maschine vorge-

sehene Lücke. Alles Gründe für den

Maschinenbauer, genau diesen Motor

einzusetzen. Zudem gibt es den Fall,

dass ein Anwender Beckhoff Antriebs-

technik nutzen möchte, ohne Änderungen an der Mechanik vorzunehmen, weil er spezielle

Flansch- und Wellenmaße einsetzt.

Für diese Kunden hat Beckhoff die AX5000-Servoverstärker-Baureihe mit Multi-Motor- und

Multi-Feedback-System entwickelt. Ob Drehstromnormmotor oder Highend-Linearmotor, ob

Standard-Servomotor oder Hochfrequenzspindel, ob Torquemotor oder Linearaktuator – ganz

gleich, mit welchem Feedbacksystem der Motor ausgestattet ist, der AX5000 kann diesen

Motor antreiben.

Die Servoverstärker-Baureihe AX5000 ist für den weltweiten Einsatz in Ein- oder Mehrachs-

Anwendungen konzipiert. Der Weitspannungsbereich von 100…480 V AC gibt die Flexibilität

für nahezu jedes Versorgungsnetz auf der Welt. Die Entwicklung der AX-Bridge ermöglicht

weitere Offenheit in der Maschinenkonzeption: Ein- oder Doppelachsverstärker werden direkt

in Motornähe montiert, um kostspielige Motor- und Feedbackleitungen zu sparen; durch Auf-

schnappen der AX-Bridge entsteht ein Mehrachssystem mit Zwischenkreiskopplung und inte-

griertem Bremsenergie-Management.

Auf der Hannover Messe 2009 haben wir erstmalig die Erweiterung unserer AX5000-Serie vor-

gestellt: Die EtherCAT-Drives wurden um sechs Varianten mit höheren Nennströmen bis 170 A

ausgebaut (siehe Seite 18). Die 120-kW-Kraftpakte können als Ersatz für hydraulische Antriebe

oder als Hauptantrieb in Werkzeug- oder Druckmaschinen eingesetzt werden.

Fordern Sie uns mit Ihrer speziellen Antriebsaufgabe!

Christian Mische

Produktmanager Antriebstechnik

„Open Motion Control“ – Offenheit auch in der Antriebstechnik

40 | Vernet Behringer, Frankreich:

CNC-Bearbeitungszentren durchgängig

PC- und EtherCAT-basiert

42 | Leaf House (Gruppe Loccioni), Italien:

Wohnen im Einklang mit der Natur

44 | Bauli S.p.a., Italien:

Süßwaren „unter Kontrolle“

46 | ETGDas 1000. Mitglied für EtherCAT Technology Group

ETG erweitert Test-Tool auf CANopen-Antriebsprofil

47 | EtherCAT-Stand auf Hannover Messe

48 | eventsRückblick Hannover Messe 2009

50 | Messetermine 2009

40 | Vernet Behringer, Frankreich:

CNC-Bearbeitungszentren durch-

gängig PC- und EtherCAT-basiert

Christian Mische, Produktmanager Antriebstechnik


4 news PC-Control 02 | 2009

Durch die Gründung von Niederlassungen in Slowenien und der Türkei hat

Beckhoff Automation sein Vertriebsnetz im vergangenen Jahr weiter ausge-

baut. Mittlerweile ist Beckhoff weltweit durch 23 Tochterunternehmen und

Distributoren in über 60 Ländern

vertreten. Der Exportanteil des Ge-

samtumsatzes lag 2008 bei 44%.

Über das vergangene Jahr äußert

sich Hans Beckhoff, Geschäftsführer

von Beckhoff Automation, zufrieden:

„Wir haben 2008 ein sehr gutes Er-

gebnis erzielt. Das heißt, dass unse-

re PC-basierte Steuerungstechnolo-

gie mit dezentralen I/Os, Software

und Antriebstechnik guten Zuspruch

fand und Marktanteile gewonnen

hat.“

Bedingt durch die weltweite Wirt-

schaftskrise, von der die gesamte

Automatisierungsbranche betroffen

ist, erwartet Beckhoff in diesem Jahr

kein Umsatzwachstum, sehr wohl

aber den Gewinn neuer Projekte und

Kunden. „Zur Realisierung dieser

Ziele bauen wir unsere Kapazitäten im Bereich Entwicklung, Vertrieb und

Marketing weiter aus“, erläutert Hans Beckhoff. „Als ein technologie- und an-

wendergetriebenes Unternehmen können wir unseren Kunden gerade in Kri-

senzeiten mit besseren und auch preiswerteren Lösungen zur Seite stehen.“

Auch das internationale Vertriebsnetz wird in diesem Jahr weiter ausgebaut,

sowohl durch die Verstärkung der vorhandenen Strukturen als auch durch die

Neugründung von Tochterunternehmen und die Gewinnung neuer Distribu-

toren.

Beckhoff steigert Umsatz imJahr 2008 auf 278 Mio. Euro

Mit einem Umsatzplus von 20% hat die Beckhoff Automation GmbH,

mit Firmenzentrale in Verl, das vergangene Geschäftsjahr erfolgreich

abgeschlossen. Weltweit erwirtschafteten 1227 Mitarbeiter (+12%

gegenüber dem Vorjahr) einen Umsatz von insgesamt 278 Mio. Euro.

Im Rahmen der Hannover Messe 2009 kündigt Beckhoff eine PC-ba-

sierte Sicherheits-SPS an. Bereits seit 2003 ermöglicht die in das Bus-

klemmensystem integrierte Sicherheitslösung TwinSAFE die Einbin-

dung von sicherheitsrelevanten Funktionen in das Automatisierungs-

system. Beckhoff, bekannt als führender Hersteller PC-basierter Steu-

erungstechnik, geht nun einen konsequenten Schritt und integriert die

sichere SPS-Funktion in die PC-Steuerung. Die voraussichtliche Markt-

einführung ist Ende 2009 geplant.

Als Steuerungsplattform setzt Beckhoff bereits seit den 80er Jahren,

und damit als einer der ersten Anbieter, auf PC-basierte Steuerungs-

technik. Die rasante Weiterentwicklung und der enorme Leistungsge-

winn, der sich seitdem in der PC-Technologie ergeben hat, konnten di-

rekt in die Performance der Maschinensteuerung übernommen und

dort zur Steigerung der Effektivität genutzt werden.

Mit einer auf dem Industrie-PC laufenden Sicherheits-SPS kann

Beckhoff nun die gleiche Performance, wie sie für die Standard-

steuerung zur Verfügung steht, auch für die Sicherheitstechnik nutz-

bar machen. Die Lösung besteht aus einer in das TwinCAT-System in-

tegrierten Software, die eine sichere Verarbeitung von Sicherheits-

bausteinen gewährleistet. Eine externe Hardware-Erweiterung für

den PC ist hierfür nicht notwendig. Somit kann nun jeder PC zu einer

Sicherheitssteuerung werden.

Für die sichere Datenübertragung zwischen dem PC mit der Sicher-

heits-SPS und den dezentralen TwinSAFE-Komponenten wird Safety-

over-EtherCAT verwendet. Da dieses Protokoll bereits in den bisheri-

gen TwinSAFE-Geräten Anwendung findet, können diese auch weiter-

hin kompatibel im System verwendet werden.

PC-basierte Sicherheitslösung

Hans Beckhoff, geschäftsführender

Inhaber der Beckhoff Automation GmbH

PC-basierte Steuerungstechnik konsequent genutzt: Auch die

Sicherheitsfunktionen werden in die Software-SPS integriert.


Beckhoff war mit zwei Messeständen, im Bereich „Industrial Automation“ und

auf der neuen Leitmesse „Wind“, vertreten. In der aktuellen Ausgabe der PC-

Control werden zahlreiche Produktneuheiten der Hannover Messe 2009 vorge-

stellt: beispielweise die in der Titelstory beschriebenen neuen Bausteine für

Scientific Automation (Seite 8), der kompakte 32-Bit-Embedded-PC auf Seite 16

oder die Erweiterung der Servoverstärker-Baureihe AX5000 bis 170 A (Seite 18).

Weitere Impressionen der Hannover Messe ab Seite 48 oder online unter:

www.beckhoff.de/hmi

5 newsPC-Control 02 | 2009

Hannover Messe 2009

CP-Link-3-Premiere bei der Herkules Kart-Trophy 2009

Die Kart-Trophy der Maschinenfabrik Herkules GmbH in Siegen, Deutschland,

am 9. Mai 2009 stand unter dem Zeichen des 10-jährigen Jubiläums dieses

Firmenevents, an dem auch das Beckhoff-Team der Niederlassung Rhein-Ruhr

teilnahm. Zu diesem motorsportlichen Event, auf dem Herkules-Werksgelände,

sind jedes Jahr zahlreiche Kunden und die Kernlieferanten eingeladen. Diesem

Ruf sind in diesem Jahr 35 Teams aus Europa sowie Nord- und Südamerika

gefolgt. Das Rennen wird auf identischen Karts mit ca. 7-PS-Motoren ausge-

tragen.

Um den Zuschauern immer einen aktuellen Stand über das Klassement der ein-

zelnen Teams anzuzeigen, wurden an vier verschiedenen Stellen Beckhoff-

Ethernet-Control-Panel installiert. Die Übertragung der Daten erfolgte mittels

der neuen CP-Link-3-Technologie. Diese TCP/IP- bzw. UDP-basierte Technik er-

möglichte es, die Rennergebnisse vom Renn-PC, der die Transponder der ein-

zelnen Karts auswertete, durch das Firmen-Netzwerk hindurch an die einzelnen

Beckhoff-Ethernet-Panel zu senden.

Auf dem PC läuft die CP-Link-3-Host-Software, auf den CE-Paneln die entspre-

chende Client-Software, die bei der Inbetriebnahme keinerlei Bedienereingriff

erforderte und sich innerhalb des Herkules-Netzwerkes sofort mit dem Host-PC

verbunden hat. Ein Embedded-PC CX1020 wurde als CP-Link-3-Client instal-

liert, an dessen DVI-Ausgang ein TFT-Display angeschlossen wurde.

Maschinenfabrik Herkules www.herkules-group.de

CP-Link 3 www.beckhoff.de/CP-Link3

CP-Link-3-Technik im Einsatz bei

der Herkules Kart-Trophy 2009

Das Rennen endete mit einem weiteren

Sieg des Herkules-Werksteams,

dem 10. in Folge, und dem 6. Platz des

TwinCAT-Racing-Teams von Beckhoff.

Mit rund 207.000 Besuchern war die Hannover Messe 2009vom 20. bis 24. April gut besucht.

PCc_2-09_DE_final.qxp 16.10.2009 15:53 Uhr Seite 5

Mit dem von Microsoft in Auftrag gegebenen „Schtick-Pendulum“ wird die

Echtzeitfähigkeit von Windows CE 6.0 eindrucksvoll demonstriert. Das inver-

se Pendel wird auf zwei elektrischen Antriebsachsen in der x/y-Ebene balan-

ciert und von einem Beckhoff Embedded-PC CX1020 in der Senkrechten ge-

halten. Der kompakte, lüfterlose Controller, ausgestattet mit Windows CE 6.0

R2 als Betriebssystem, Intel®-Celeron®-Prozessor und 256 MB DDR-RAM,

rechnet mit einer Zykluszeit von 500 µs sowohl die PLC als auch Motion Con-

trol. Innerhalb der SPS wird – neben der zyklischen Steuerung der Antrieb-

sachsen – auch ein Beobachtersystem berechnet: ein klassisches Regelungs-

szenario, um fehlende Parameter aus einem parallelen System zu ermitteln.

Die I/Os und Servoantriebe werden über EtherCAT angesteuert.

Um die Steuerung für den Einsatz an der Maschine so robust wie möglich zu

gestalten, sind die Datenbankinformationen auf einer Festplatte ausgelagert.

Die Schtick-Demonstration umfasst drei Geräte mit unterschiedlichen Be-

triebssystemen: den CX1020-Controller mit Windows CE 6.0 R2 zur Regelung

des inversen Pendels, ein Ethernet-Panel CP6203 mit Windows Embedded

Standard als Bedienstation und ein Gerät mit Windows Embedded Server

2008 zur Datenspeicherung in einer SQL-Datenbank. Zur Kommunikation zwi-

schen den drei Geräten wurde Web Services on Devices (WSD) von Microsoft

implementiert.WSD ist in allen Betriebssystemen von Microsoft verfügbar. Per

Plug-and-play können sich Geräte im Netzwerk automatisch – ohne zusätzli-

che Konfiguration – gegenseitig erkennen und betrieben werden. Der CX1020

scannt einfach das Netzwerk nach einem Gerät mit Datenbankfunktionalität

durch. Sobald er dieses gefunden hat, erfolgt eine Art kleiner Handshake und

die Daten werden asynchron von der PLC in die Datenbank eingespeichert.

Das Control Panel lädt die Webseite vom Windows Embedded Server 2008

in den Browser und ruft die Daten über WSD vom Server ab.

Das Beckhoff-CE-System nutzt zur Regelung des inversen Pendels, inkl. Be-

obachtersystem und Kommunikationsaufgaben, ca.20% der vorhandenen

CPU-Leistung. Die CPU verfügt somit noch über genügend Performance, um

weitere Aufgaben zentral abzuarbeiten. Auf der diesjährigen Hannover Mes-

se hat Microsoft das Demo-Pendel auf seinem Messestand erstmals der Öf-

fentlichkeit vorgestellt. Im Fokus der Demonstration stand die skalierbare

Palette der Microsoft-Betriebssysteme sowie deren Haupteinsatzgebiete und

Interaktionen. Das Microsoft-Embedded-Produktteam aus Redmond hat das

„Schtick-Pendulum“ zwischenzeitlich auf der internationalen Entwicklerkon-

ferenz TechEd US präsentiert und die Technologie in Vorträgen – in Koope-

ration mit Beckhoff – vorgestellt. Das Pendel hat so überzeugt, dass, neben

Microsoft, jetzt auch Intel bei Beckhoff ein Demosystem geordert hat, um

die hohe Performance des Intel®-Atom®-basierten Controllers CX5000 bei-

spielhaft vor Augen zu führen.

6 news PC-Control 02 | 2009

Windows CE 6.0 als harte Echtzeit-Embedded-Plattform

Beckhoff realisiert „Schtick-Pendulum“ für Microsoft

Microsoft zeichnet Beckhoff-Mitarbeiter Stefan Hoppe mit dem MVP Award 2009 aus

Nach der Ernennung von Beckhoff zum „Embedded Gold Partner“, im

November 2006, und der Verleihung des „Excellence Award 2008“ wurde

in diesem Jahr ein Beckhoff-Mitarbeiter persönlich für sein Engagement in

der Microsoft-Community ausgezeichnet: Stefan Hoppe, Produktmanager

TwinCAT, Connectivity und Embedded-Systems, erhielt den MVP Award als

„Most Valuable Professional“ im Bereich Embedded-Software.

Microsoft zeichnet jedes Jahr versierte Vertreter der technischen Commu-

nities mit dem MVP Award aus. Verbunden mit der Auszeichnung gewährt

Microsoft den ausgewählten MVPs direkten, frühen Zugang zu technolo-

gischen Informationen und zu verschiedenen Produkt- und Expertenteams.

Die MVPs sind meist „Early Adopters“ neuer Technologien und geben ihr

Stefan Hoppe erhielt

im April 2009 den

Microsoft® MVP Award

2009 und gehört damit

zu den weltweit 87 MVPs

im Bereich Windows

Embedded.

technologisches Fachwissen und ihre Erfahrungen aktiv als Multiplikator

an andere Technologienutzer weiter, z.B. als Referenten im Rahmen der inter-

nationalen Microsoft-Entwicklerkonferenzen oder technologischer Webkon-

ferenzen.

Das „Schtick-Pendulum“

auf dem Microsoft-

Embedded-Stand auf der

Hannover Messe 2009



Das Konzept der Scientific Automation wird

konsequent weiterverfolgt und kontinuierlich

durch Produkte in Hard- und Software mit

Leben gefüllt. Auf der Hannover Messe 2009

wurden weitere Bausteine vorgestellt.

Verschiedene EtherCAT-Klemmen erweitern

das Beckhoff-System um hochpräzise Messtech-

nik oder Condition Monitoring. Mit der Soft-

ware „TwinCAT Kinematic Transformation“

wird auch die Robotik integraler Bestandteil

der PC-basierten Steuerung von Beckhoff.

8 title PC-Control 02 | 2009

Weitere Bausteine fürScientific Automation

Condition Monitoring und Robotik werden

integraler Bestandteil von PC-based Control


9 titlePC-Control 02 | 2009

Die Leistungsfähigkeit der PC-Control-Philosophie bietet ausreichend Re-

serven, um weitere Funktionen jenseits der Standard-Steuerung zu inte-

grieren. Die klassischen Bereiche der Steuerungstechnik wie SPS, Motion

Control und Regelungstechnik werden durch Scientific Automation bei-

spielsweise um präzise und schnelle Messtechnik und darauf aufbauen-

de ingenieurwissenschaftliche Algorithmik erweitert.

Die PC-basierte Steuerungstechnik von Beckhoff bietet hierfür die not-

wendigen Basistechnologien mit leistungsfähigen CPUs, schnellen I/Os,

dem schnellen Bussystem EtherCAT und der TwinCAT-Software.

Das Konzept der Scientific Automation bietet die Vorraussetzung, Funk-

tionalitäten wie Condition Monitoring oder Robotik einer breiten Gruppe

von SPS-Programmierern in ihrer bekannten Welt zu ermöglichen. Das

Ziel ist dabei, die Funktionen aus der „Blackbox“ in die Standard-Soft-

ware-Umgebung zu integrieren.

Da sich die Maschinenkonzepte in den nächsten Jahren ändern werden,

greift Scientific Automation noch weiter. Der Trend geht zu immer kom-

plexeren SPS-Programmen und geringeren Zykluszeiten. Die Anzahl

der synchron zu regelnden Achsen wird weiter zunehmen, und die Art

der Kopplung der Achsen untereinander wird komplexer werden. Auch

die Anzahl elektronischer Kurvenscheiben und elektronischer Getriebe

wird zunehmen. Viele Achsen werden in Zukunft interpoliert betrie-

ben werden. Aber all das wird in einigen Jahren eine dann moderne

CPU nicht auslasten können. Integrierte Vision- und Robotiksysteme

werden in Software realisiert. Moderne und altbekannte Regelalgo-

rithmen – wie Neuronale Netze – können mit genügend CPU-Leistung

vielleicht industriell tauglich gemacht werden. Komplexere Maschinen

verlangen allerdings mehr an Diagnose und Instandhaltung. Experten-

systeme und ausgefeilte Diagnosen werden dem Endanwender das Leben

einfacher machen. Nicht zuletzt können auch neue Ein- und Ausgabe-

möglichkeiten, zum Beispiel eine Spracheingabe, die Bedienung einer

Maschine vereinfachen.

Ein weiterer Aspekt ist die künstliche Intelligenz. Bis heute ist hier keine

dem Menschen ähnliche Intelligenz nachgebildet worden. Diesem Traum

könnte man in Zukunft mit mehreren Kernen und extremer Rechenleis-

tung durchaus näher kommen. Die Verfahren der Gesten-, Sprach- und

Bilderkennung können auf den kommenden Rechnergenerationen auf

Terrabytes an lokalen Daten zugreifen und zumindest als ausgefeilte

Expertensysteme helfen. Diese können in der Industrie zur Verbesserung

der Prozessbedienung, zur menschlicheren Interaktion, zur schnelleren

Fehlersuche und zur Prüfung der Produktqualität eingesetzt werden.

Jeder Anlagenteil oder jedes Maschinenmodul könnte einem Kern zuge-

ordnet werden, sodass eine parallele Abarbeitung mit hohen Taktzahlen

erfolgen könnte.

Scientific Automation von Beckhoff ist real in Produkten verfügbar, bie-

tet aber noch ausreichend Potential für zukünftige Entwicklungen und

Visionen.

www.beckhoff.de/Scientific-Automation

Scientific Automation ist die Integration ingenieurwissenschaftlicher Erkenntnisse in die Automatisierungssoftware, die über den Rahmen der klassischen Steuerunghinausgehen. Grundlage hierfür ist die stetig wachsende Leistungsfähigkeit der PCs.

Motorik des Sprechens

präfrontal;hemmende Ver-haltenssteuerung,höhere Intelligenz-leistungen

prämotorisch;Orientierung, Augen- und Kopfbewegungen (zu Msll)

(Msll)

motosensorisch

sensomotorisch

(Sml))

(Smll)

Analyse senso-rischer Reize

Sehfeld I

Sehfeld II

Sehfeld III

Sprache;Lesen, SprechenHörfeld II

Hörfeld I

(Msl)

Funktionen für Scientific Automation: Die Aufteilung der Funktionen einer automatisie-

rungstechnischen Aufgabe in Bereiche ist mit der Abbildung einzelner Funktionsbereiche

des menschlichen Gehirns vergleichbar. Dies entspricht einer zentralen Steuerungstechnik

mit optimaler, schneller Kommunikation zwischen den einzelnen Technologieblöcken.



Was versteht Beckhoff unter Scientific Automation?

Josef Papenfort: Scientific Automation ist die Integration ingenieurwis-

senschaftlicher Erkenntnisse in die Automatisierungssoftware. Mit PC-Control

verfügt Beckhoff über eine sehr leistungsfähige Steuerungsplattform, die ge-

nügend Raum für diese Integration bietet, vor allem in Hinblick auf die zu-

künftigen noch leistungsfähigeren Prozessoren.

Schon heute basiert die PC-Steuerung auf modernsten Prozessortechniken,

derzeit die Quad-Core-Technologie, in naher Zukunft die Octa-Core-Architek-

tur. Durch die kontinuierliche Leistungssteigerung ist die Steuerung nicht

mehr ausschließlich durch SPS-Anwendungen ausgelastet. Das heißt, die

Steuerung hat ausreichend Ressourcen, die über klassische Anwendungen

wie SPS, NC und CNC hinausgehen. Weitere Funktionen für die Single-CPU-

Lösung können Messtechnik, Condition Monitoring, Robotik oder die Inte-

gration von Vision-Systemen sein. Die ersten Lösungen hierzu haben wir be-

reits vorgestellt. Mit steigender Systemleistung werden weitere Funktiona-

litäten wie Expertensysteme oder Neuronale Netze folgen.

Welche Vorteile bietet die Integration der Messtechnik und

Robotik in die PC-Steuerung?

Michael Jost: Klassisch werden Spezialfunktionen für Messtechnik, Bild-

verarbeitung und Robotik in getrennten CPUs realisiert. Die Funktionalität ist

entweder im Feld verteilt oder per Einsteckkarte im PC realisiert. Es werden

nur die konzentrierten Daten an die zentrale Steuerung übertragen. Die Vor-

verarbeitung findet in den ‚Blackboxes‘ statt und kann in der Regel nicht ge-

ändert werden. Wenn die Spezialfunktionen auf einer Plattform in Software

realisiert werden, entfallen Reibungsverluste und der Programmierer kann al-

le Funktionen auf einer Plattform in gewohntem Umfeld programmieren.

Messtechnik

Wie ist die PC-basierte Messtechnik in das gesamte

Beckhoff-Automatisierungskonzept eingebunden?

Josef Papenfort: Messtechnik ist ein wesentlicher Bestandteil eines Auto-

matisierungssystems. Nur durch Integration in eine CPU können alle Funktio-

nen eines Messsystems optimal genutzt werden. Bereits heute können Mess-

daten mit dem performanten Feldbus in die zentrale SPS transportiert wer-

den. Eine Reihe von SPS-Bibliotheken mit verschiedenen Filtern und Reglern

Scientific Automation:

Auslastung der PC-Reserven

Die PC-basierte Steuerung bietet ausreichend Leistungsreserven für Scientific

Automation. Die Einheit „Virtual-GHz“ dient dem einfachen Vergleich von

Single-Core- und Multi-Core-Prozessoren. Eine Quad-Core-CPU mit 2,5 GHz hätte

dementsprechend mit vier Prozessorkernen 10 vGHz.

Im Interview geben Dr. Josef Papenfort,

Produktmanager TwinCAT, und Michael Jost,

Produktmanager EtherCAT, einen Überblick

über neue Produkte und die nächsten Meilen-

steine zum Thema Scientific Automation.

Von der Blackbox in den PC

steht hierzu bereits zur Verfügung und wird intensiv von Kunden genutzt.

Hochgenaue Messungen sind durch die Nutzung von EtherCAT möglich, um

Messwerte schnell und mit genauen Zeitstempeln in die SPS zu bekommen.

Mit XFC (eXtreme Fast Control Technology) definiert

Beckhoff extrem schnelle Steuerungstechnik basierend

auf PC-Control, EtherCAT und schnellen I/Os. Was bedeuten

diese neuen Möglichkeiten für Scientific Automation?

Michael Jost: Letztlich ist XFC – also die schnelle Kommunikation und

Messdatenerfassung – die Basis für hochgenaue und präzise Messtechnik.

Durch diese Technik ergibt sich erst die Bandbreite im Kommunikationssys-

tem und die Rechenleistung in der Steuerung, die die Integration messtech-

nischer Funktionen ermöglicht.



Highend-Messtechnik durch XFC

| Standard-I/O statt teurer dezentraler Spezial-Controller

| Standard-I/O statt teurer Messtechnik-Schnittstellen

| Messtechnik in Steuerung integriert, kein separates System

erforderlich

| Condition-Monitoring mit Standard-Steuerung

Welche Funktionen bieten die I/O-Systeme von Beckhoff

für Scientific Automation?

Michael Jost: Das Busklemmen- und das EtherCAT-Klemmen-System bieten

für die Standard-Messtechnik zahlreiche Klemmen und Varianten: Strom/Span-

nung, Energie, Temperatur, Druck, Frequenz, Position oder auch das neue Digital-

Multimeter in Busklemmenform. Für die Highend-Messtechnik ist primär das

EtherCAT-Klemmensystem ausgelegt. Es verbindet höchste Performance mit

höchster Genauigkeit.

Ein Beispiel für Hochpräzisionsanalogtechnik ist die Eingangsklemme EL3602 für

Spannungen von –10 bis +10 V. Die Spannung wird mit einer hohen Auflösung

von 24 Bit digitalisiert. Die extrem hohe Genauigkeit von 0,01% bei 25°C erlaubt

die Durchführung hochpräziser messtechnischer Aufgaben, beispielsweise an ei-

ner Maschine oder bei der Prüfstandsautomatisierung. Die nahtlose Integration

der Messtechnik in die Automatisierungslösung macht spezielle Baugruppen

überflüssig.

Mit den neuen EtherCAT-Box-Modulen stehen diese Funktionen für hochgenaue

Messtechnik auch in IP-67-Ausführung zur Verfügung.

Welche weiteren I/O-Bausteine werden folgen?

Michael Jost: Wir werden beispielsweise unsere Serie an 24-Bit-Klemmen er-

weitern. Wir bieten damit die Genauigkeit, die im Qualitätswesen des Ferti-

gungsbereichs erforderlich ist. Denn wenn man eine bestimmte Qualitätsklasse

garantieren will, muss man messtechnisch mindestens um eine Klasse genauer

sein. Das gilt sowohl für das Messen physikalischer Größen über DMS-, Tempera-

tur- oder Schwingungssensoren als auch für dimensionelles Messen, zum Beispiel

von Materialdicken oder Abständen, sowie das Messen elektrischer Größen, zum

Beispiel von Spannungswerten. Neben der Steigerung der Genauigkeit und der

Messgeschwindigkeit für Standardsignale werden in Zukunft auch andere physi-

kalische Größen mit unseren Klemmen erfasst werden können. Auch das Thema

der Kalibrierfähigkeit der Klemmen für spezielle Bereiche der Qualitätssicherung

wird an Bedeutung gewinnen.

Wieviel „Scientific Automation“ steckt in Bezug auf

die Messtechnik bisher in TwinCAT? Welche Libaries und Tools

sind verfügbar; was ist in Planung?

Josef Papenfort: In der TwinCAT Controller Toolbox sind bereits alle wesent-

lichen Standard-Filter und Regler realisiert. Damit können schon viele messtech-

nische Aufgaben erfüllt werden. Auf der Seite der Anzeige von Daten hat das

TwinCAT Scope 2 schon alle nötigen Funktionen implementiert. Mit dem Scope

lassen sich Verläufe zeitlich hochgenau aufzeichnen und auch abspeichern. Im

nächsten Schritt sollen weitere höherwertige Filteralgorithmen folgen. Geplant ist

zudem die bessere Integration von Tools, wie LabView, Matlab und Simulink.

TwinCAT ist stark angelehnt an die IEC 61131-3, die

man als SPS-Programmiernorm kennt. Bietet TwinCAT

genügend „Freiheitsgrade“, um die Scientific Automation

mit Highend-Messtechnik einzubeziehen?

Josef Papenfort: Die IEC 61131-3 definiert lediglich ein Modell, eine Archi-

tektur und die Sprachen. Sie definiert keine Funktionen. Das bedeutet, dass z.B.

ein Fast-Fourier-Transformation-Algorithmus in der IEC-Norm ebenso unterzu-

bringen ist wie in der Programmiersprache C. Somit widersprechen sich diese bei-

den Welten – Automatisierung und Messtechnik – nicht. In der nächsten TwinCAT-

Version wird die Integration eines C++-Algorithmus für einen bestimmten Filter

einfacher werden.

TwinCAT Scope 2

Mit TwinCAT Scope 2 können die grafischen Features der neuen PC-

Generation optimal ausgenutzt werden. TwinCAT Scope 2 vereinigt das

schnelle Loggen von Daten mit einem schnellen grafischen Anzeige-

tool. Der Logger kann sowohl lange Aufzeichnungen als auch sehr

schnelle Zyklen – u.a. von Oversampling-Klemmen – verarbeiten und

dem Viewer-Teil des Scopes zur Verfügung stellen. Im Viewer können

dann nahezu beliebig viele Kurven zeitlich hochgenau dargestellt

werden. Verschiedene Schnittstellen ermöglichen es unseren Kunden,

Teile des Scopes direkt in ihrer Applikation zu nutzen.

Michael Jost ist

Produktmanager für EtherCAT

bei Beckhoff.

Dr. Josef Papenfort ist

Produktmanager für TwinCAT

bei Beckhoff.



Condition Monitoring

Mit der neuen EtherCAT-Klemme EL3632 wird auch Condition

Monitoring integraler Bestandteil der PC-basierten Steuerung.

Welche Vorteile bietet dies für den Anwender?

Michael Jost: Mit unserer Lösung lassen sich Condition-Monitoring-Funk-

tionen mit geringen Mehrkosten in die Maschine integrieren. Die EL3632 ist hier

ein erster Schritt zur Integration von Condition-Monitoring-Funktionen in die

Beckhoff-Steuerung. Condition Monitoring gewinnt im Maschinen- und Anlagen-

bau zunehmend an Bedeutung, um Stillstände zu vermeiden bzw. Wartungsinter-

valle zu verlängern. Die Kundennachfrage in Verbindung mit den neuen Möglich-

keiten durch EtherCAT haben uns veranlasst, die Klemme zu entwickeln. Die

EL3632 ermöglicht den direkten Anschluss von verschiedenen Beschleunigungs-

sensoren, die in der Regel über eine IEPE-/ICP-Schnittstelle verfügen. Die Daten

werden erfasst und an den PC übertragen und dort ausgewertet, beziehungs-

weise die Warn- und Abschaltschwellen werden festgelegt. Die Weiterverarbei-

tung im PC kann wahlweise als Komplettlösung mit TwinCAT Libraries oder durch

Auswertung der Rohdaten durch eine eigene Auswertung des Anwenders erfol-

gen. Das Wesentliche ist, dass die Informationen in der zentralen Steuerung ver-

fügbar sind und dort entsprechend ausgewertet werden.

Worin besteht der Unterschied zu bisherigen Lösungskonzep-

ten, die solche Condition-Monitoring-Analysen bieten?

Michael Jost: Bisher waren für Condition Monitoring spezielle proprietäre Sys-

teme erforderlich, die ausschließlich für diese Funktion eingesetzt werden konn-

ten. Durch die Integration in das EtherCAT-Klemmensystem wird Condition Mo-

nitoring ein integraler Bestandteil der PC-basierten Steuerungstechnik und bietet

somit einen hochwertigen Zusatznutzen.

Josef Papenfort: Bei vielen bisherige Ansätzen wird die Verarbeitung der Da-

ten direkt Vorort realisiert. Es wird nur eine binäre Aussage „defekt“ oder „nicht

defekt“ gemeldet oder per LED anzeigt. Eine Weiterverarbeitung der Messwerte

ist nicht oder nur sehr umständlich möglich. Eine Korrelation der aufgenomme-

nen Daten mit anderen Signalen wie z.B. Temperaturen oder Drücken ist nicht

möglich. Für anspruchsvolle Anwendungen benötigt man diese Korrelation aber

in vielen Fällen. Deshalb werden bei der Beckhoff-Lösung alle Rohdaten per

EtherCAT zum PC transportiert und dort per Software im TwinCAT System ver-

arbeitet. Die Condition-Monitoring-Lösung wird durch entsprechende TwinCAT

Libraries unterstützt. Beispielsweise mit einer Bibliothek mit hochwertigen Fil-

tern oder einer Fast-Fourier-Transformation. Auch das TwinCAT Scope 2 wird

für Condition Monitoring erweitert.

Robotik

Auf der Hannover Messe 2009 wurde erstmalig ein

TwinCAT-Modul für die Robotik vorgestellt. Was waren

die Gründe zur Entwicklung dieser Software?

Josef Papenfort: Der Hauptgrund war die Integration von autarken Roboter-

zellen in den Fertigungsprozess, das heißt Einsparung von externen Roboter-

CPUs für eine bessere Integration und Kostenoptimierung – also die konsequen-

te Verfolgung des Scientific-Automation-Gedankens. Um Engineeringkosten zu

reduzieren, wollen unsere Kunden die Integration von Robotern in die bestehen-

de TwinCAT-Welt – das bedeutet die Integration von Konfiguration, Programmie-

rung und Diagnose komplett im TwinCAT-System. Die Anwendung und somit auch

das Produkt werden qualitativ besser, weil Reibungsverluste durch Zusammenar-

beiten von verschiedenen CPUs für SPS, Motion und Roboter vermieden werden.

Was sind die Anwendungsgebiete von TwinCAT Kinematic

Transformation? Was sind die Highlights der neuen Lösung?

Josef Papenfort: Die Kinematic-Transformation für TwinCAT ist primär für

Pick-and-place-Anwendungen entwickelt. Hiermit ist es uns gelungen, eine SPS,

ein Motion-Control-System und einen Roboter auf einer PC-basierten CPU koor-

diniert laufen zu lassen. Der Vorteil ist die Integration der Roboterkinematiken in

das bestehende Programm, das bedeutet, die vollständige Regelung auf dem

‚normalen‘ Steuerungs-PC. Besonders interessant ist die Synchronisierung der Ro-

botik mit den bestehenden Motion-Control-Bausteinen TwinCAT NC PTP und

TwinCAT NC I. Alle NC-PTP-Eigenschaften, wie Kurvenscheiben, fliegende Säge

und NC I, können beliebig kombiniert werden.Auch die einfache Programmierung

ist ein großer Vorteil. Die Programmierung der Zielkoordinaten erfolgt bequem im

kartesischen Koordinatensystem. Die Umrechnung auf die dazugehörigen Motor-

positionen (Rückwärtstransformation) wird vom Kinematik-Modul übernommen.

Zusätzlich kann noch das dynamische Modell für eine Momentenvorsteuerung

berechnet werden.

Ausblick

Was sind für Beckhoff die nächsten Schritte im

Bereich Scientific Automation?

Michael Jost: Wir werden die neuen Möglichkeiten, die sich durch die XFC-

Technologie bieten, in I/O-Hardware umsetzten, die in den Bereichen höhere Prä-

zision, höhere Geschwindigkeit oder neue Messsignale die Einsatzmöglichkeiten

unseres Systems konsequent erweitern.

Josef Papenfort: Unsere Kunden können von Beckhoff in Richtung Scientific

Automation noch viel erwarten. Konsequent werden die Bereiche Messtechnik

und Condition Monitoring ausgebaut. Zum Einsatz von Robotern gehört zwangs-

läufig auch eine Vision-Lösung. Dies wird einer der nächsten Schritte sein.

Präsentation der Con-

dition-Monitoring-Lösung

samt EtherCAT-Klemme

EL3632 auf der Hannover

Messe 2009.


Mit der EtherCAT-Klemme EL3632

lassen sich Condition-Monitoring-Funk-

tionen einfach in das EtherCAT-I/O-Sys-

tem von Beckhoff integrieren. Für den

Anwender bedeutet dies: keine zusätz-

liche Hardware, optimale Integration

in das Steuerungssystem sowie Redu-

zierung der Kosten. Die Signalanalyse

erfolgt – wahlweise über die Automa-

tisierungssoftware TwinCAT oder eine

Anwendersoftware – im PC. Die Basis

der hochperformanten Kommunikation

aller Messdaten zum PC bietet das

Echtzeit-Ethernet-System EtherCAT.


Condition Monitoring als integraler Bestandteilvon PC-based Control

EtherCAT-Klemme EL3632 erfasst Zustands-

daten über IEPE-Beschleunigungssensoren

sition und Beschleunigungswerten lassen sich Rückschlüsse auf mögliche Fehler-

quellen ziehen. Softwareseitig wird die EL3632 durch verschiedene TwinCAT-

Bibliotheken, z.B. mit hochwertigen Filtern, wie FTT (Fast Fourier Transformation),

digitalen Hoch- oder Tiefpässen oder Hüllkurvenüberwachung, unterstützt. Auch

das TwinCAT Scope wird um Funktionen für Condition Monitoring erweitert.

Die Condition-Monitoring-Klemme EL3632 ist einfach in das Steuerungssystem

zu integrieren und daher auch einfach nachzurüsten. Ihr Anwendungsbereich ist

äußerst vielseitig und reicht vom Maschinenbau über die Prozesstechnik bis hin

zur Zustandsüberwachung in Windrädern.

Klassische Condition-Monitoring-Systeme sind als separates Hardwaremodul

ausgeführt und müssen aufwendig mit dem Automatisierungssystem gekoppelt

werden. Andere Lösungen melden lediglich den jeweiligen Betriebszustand, ohne

detaillierte Informationen an die Steuerung zu geben. Mit EtherCAT steht ein

Kommunikationssystem zur Verfügung, das die erfassten Zustandsdaten hoch-

performant an die PC-Steuerung weiterleitet. Auf dem zentralen PC greift das

Konzept der „Scientific Automation“:TwinCAT integriert auf einer Soft- und Hard-

wareplattform, neben Ablaufsteuerung, Motion Control und HMI, auch weitere

Funktionalitäten, wie das Condition Monitoring. Neben dem perfekten Zu-

sammenspiel aller Komponenten und der Reduzierung der Hardwarekosten wird

auch das Engineering stark vereinfacht: Konfiguration, Programmierung und

Diagnose erfolgen mit TwinCAT auf einem System.

www.beckhoff.de/EL3632

Mit der EtherCAT-Klemme EL3632 lassen sich

Condition-Monitoring-Funktionen einfach in

das PC-basierte Steuerungssystem integrieren.

Condition-Monitoring-Systeme zur Zustandsüberwachung einer Maschine oder

Anlage reduzieren Stillstandzeiten und Wartungskosten. Hierzu werden physika-

lische Größen wie Schwingungen und Temperaturen an der Maschine erfasst. Die

EtherCAT-Klemme EL3632 ermöglicht den direkten Anschluss verschiedener Be-

schleunigungssensoren über eine IEPE- (Integrated Electronics Piezo-Electric)

bzw. ICP-Schnittstelle (Integrated Circuit Piezoelectric). Diese Sensoren nehmen

Schwingungen einer Maschine, eines Lagers oder Motors auf, um durch Analyse

der gemessenen Werte Schädigungen bereits vor einem Stillstand zu erkennen

und damit Ausfälle zu vermeiden oder Wartungsintervalle zu verlängern. Insbe-

sondere, wenn viele Daten von unterschiedlichen Teilnehmern zur Analyse heran-

gezogen oder Schadfrequenzen drehzahlabhängig bewertet werden müssen, ist

die zentrale, PC-basierte Steuerung von Vorteil.

Mit der EL3632 wird Condition Monitoring zum integralen Bestandteil der Steu-

erung. Die Daten werden im Standard-I/O-System erfasst und der überlagerten

PC-Steuerung zur Verfügung gestellt. Die Auswertung der Messsignale erfolgt auf

dem PC per TwinCAT-Bibliothek oder in der Anwendersoftware; entsprechend

werden die Warn- und Abschaltschwellen festgelegt. Einstellbare Filter und Ver-

sorgungsströme zur Anpassung an verschiedene Sensoren ermöglichen die an-

wendungsspezifische Anpassung der Condition-Monitoring-Klemme.

Durch die Anbindung per EtherCAT und die Unterstützung der Distributed-Clocks-

Funktion können die Messergebnisse – sowie eventuell festgestellte Defekte –

präzise einer Achsposition zugeordnet werden. Damit weiß der Anwender, was

an welcher Achsposition seiner Maschine passiert. Durch die Zuordnung von Po-



Neu: Roboter-Integration in TwinCAT ermöglicht optimale Syn-

chronisierung zwischen Roboter und Standard-Motion-Control.

Die Software „TwinCAT Kinematic Transformation“ ist ein

erster Schritt zur Integration der Robotersteuerung in die

Automatisierungssuite TwinCAT. Die Funktionen SPS, Mo-

tion Control, HMI und Robotik laufen auf nur einer In-

dustrie-PC-CPU. Für den Anwender hat dies eine Reihe

von Vorteilen:

| Einsparung einer zusätzlichen CPU für die Roboter-

steuerung

| Reduzierung von Engineeringkosten: Konfiguration,

Parametrierung und Diagnose in einem System

| TwinCAT als bekanntes und einheitliches Tool zur

Konfiguration, Programmierung und Diagnose

| keine Reibungsverluste durch das Zusammen-

wirken von verschiedenen CPUs für SPS, Motion

und Robotik

| höhere Performance und Genauigkeit durch direkte

Schnittstellen, aufwendige Kommunikation zwischen

den CPUs entfällt

Die Automatisierungssoftware

TwinCAT ermöglicht nun auch die

Einbindung von Robotern (Delta-

Kinematiken, SCARA) und somit

die Interaktion und Synchronisa-

tion mit den bestehenden Motion-

Control-Funktionen. Daraus resul-

tiert eine nahtlose Integration in

das gesamte Steuerungssystem

sowie die Einsparung zusätzlicher

Roboter-CPUs. Die PC-basierte

Steuerung von Beckhoff vereint

somit SPS, Motion Control und

Robotik auf einer Hard- und

Softwareplattform.

Robotik, Motion Control undSPS auf einer PC-Plattform

Roboter-Integration in TwinCAT

ermöglicht optimale Synchronisierung



kann das dynamische Modell für eine Momentenvorsteu-

erung berechnet werden.

Die Auswahl der Kinematik erfolgt komfortabel im

TwinCAT System Manager. Dort werden im Kinematik-

kanal – neben dem Typ (z.B. Delta) – auch die Stablän-

gen und Versätze parametriert. Für eine Dynamikvor-

steuerung können Massen und Massenträgheiten vorge-

geben werden. Mit Hilfe der Funktionalitäten „Fliegende

Säge“ und „Kurvenscheiben“ ist es beispielsweise mög-

lich, den Roboter auf Förderbänder aufzusynchronisieren,

um Werkstücke aufzunehmen oder abzulegen. Dies sind

im Bereich des Handlings oder der Verpackungsindustrie

häufig anzutreffende Applikationen.

www.beckhoff.de/kinematics

TwinCAT Kinematic Transformation integriert sich trans-

parent in die bestehende Motion-Control-Welt: Robotik-

und Motion-Control-Funktionen lassen sich optimal mit

TwinCAT NC PTP (Achspositionierung Punkt-zu-Punkt)

oder NC I (Achsinterpolation in drei Dimensionen) syn-

chronisieren. Alle NC-Eigenschaften, wie z.B. „Kurven-

scheiben“ oder „Fliegende Säge“ (Synchronisierung ei-

ner Slaveachse mit einer fahrenden Masterachse) können

auf einer gemeinsamen Hard- und Softwareplattform be-

liebig kombiniert werden.

TwinCAT unterstützt verschiedene parallele und serielle

Kinematiken, wie sie z.B. für Pick-and-place-Aufgaben

genutzt werden. Bezüglich der Programmierung setzt die

Software auf TwinCAT NC I und G-Code (DIN 66025) auf.

Die Programmierung der Zielkoordinaten erfolgt bequem

im kartesischen Koordinatensystem. Die Umrechnung auf

die dazugehörige Motorposition (Rückwärtstransforma-

tion) wird vom Kinematikmodul übernommen. Zusätzlich

„TwinCAT Kinematic Transformation“

für Pick-and-place-Anwendungen;

Robotik- und Motion-Control-Funktio-

nen lassen sich optimal mit TwinCAT

NC PTP oder NC I synchronisieren.


In den Beckhoff-Steuerungskategorien positioniert sich der CX8000

zwischen den 16-Bit-Embedded-Controllern und dem Embedded-PC

CX9010. Die Embedded-PCs der CX8000-Serie mit 400-MHz-ARM-

CPU und MicroSD-Karte als Speichermedium sind primär für den

Einsatz als dezentrale Intelligenz geeignet. Die Anbindung an die

Mastersteuerung erfolgt über einen integrierten Feldbus-Slave.

Hierfür enthält die CX8000-Serie sechs Varianten mit Interfaces für

PROFIBUS, CANopen, PROFINET, EtherNet/IP, EtherCAT und Ethernet.

Über eine zusätzliche Ethernet-Schnittstelle erfolgt die Programmie-

rung und Inbetriebnahme bzw. die Verbindung mit dem Ethernet-

Netzwerk. Zusätzlich kann auch über die Feldbusschnittstelle pro-

grammiert werden. Die Embedded-PCs für PROFINET, EtherNet/IP,

EtherCAT und Ethernet verfügen über weitere Ethernet-Schnittstel-

len mit Switch-Funktionalität, sodass eine linienförmige „Daisy-

Chain“-Topologie kostensparend, ohne zusätzliche Hardware, auf-

gebaut werden kann.

Als Betriebssystem kommt Microsoft Windows CE zum Einsatz. Da

kein Bildschirmanschluss vorhanden ist, kann nur per Netzwerk auf

das Betriebssystem und seinen „virtuellen“ Bildschirm zugegriffen

werden. Wie bei allen anderen Beckhoff-Geräten erfolgen die Sys-

temkonfiguration und die Programmierung der SPS-Funktionalität

mit der TwinCAT-Software.

Die Embedded-PC-Serie CX8000 enthält einen 32-Bit-Controller mit integriertem Feldbusslave für universelle SPS-Anwendungen.Der CX8000 ist die derzeit „kleinste“ PC-basierte Steuerung von Beckhoff – somit greift PC-Control auch in die unteren Kategoriender Steuerung ein. Direkt anreihbar an die CX8000-CPU sind die I/O-Systeme Busklemmen (K-Bus) oder EtherCAT-Klemmen (E-Bus).Beim Einsatz der EtherCAT-Klemmen ergeben sich weitere Möglichkeiten, wie die Realisierung verschiedener Topologien, die Ein-bindung unterlagerter Bussysteme oder die Anbindung in die IP-67-Welt.

16 products PC-Control 02 | 2009

Leistungsfähiger 32-Bit-Controller mit

integriertem Feldbus- und I/O-Interface

CX8000: PC-Control in der Kleinsteuerung


PROFIBUS

Embedded-PC CX8031 für PROFIBUS,EtherCAT-Klemmen ELxxxx

Ethernet

Koppler EK1100,EtherCAT-Klemmen ELxxxx

EtherCAT-Box-Module EPxxxx

Embedded-PCs CX8000: Programmierbare Steuerungen mit 32-Bit-CPU,

die sowohl zur Abarbeitung von SPS-Programmen dienen, als auch die Funk-

tion als Slave-Teilnehmer eines übergeordneten Feldbussystems erfüllen.

17 productsPC-Control 02 | 2009

Technische Daten:

| CPU: 400 MHz, ARM9, 32 Bit

| Flash: MicroSD-Karte (1 GB, auswechselbar,

auch größere Varianten möglich), 16 MB internes Flash

| RAM: 64 MB DDR2

| Schnittstellen:

– 1 x Ethernet-Schnittstelle für Programmierung bzw. Netzwerk

– 1 x Feldbus-Slave

– 1 x USB-Device (hinter der Frontklappe)

| Realtime-Clock mit Batterie (hinter der Frontklappe)

| integrierte 1-Sekunden-USV

| I/O-Interface für Busklemmen oder EtherCAT-Klemmen

| Betriebssystem: Microsoft Windows CE

| Laufzeit: TwinCAT PLC (vorinstalliert)

Die CX8000-Gerätefamilie verfügt über eine integrierte kapazitive

1-Sekunden-USV, die bei Wegfall der Versorgungsspannung noch

ausreichend Energie zur Verfügung stellt, um remanente Daten zu

speichern. Damit ist der spannungsausfallsichere Erhalt wichtiger

Daten ohne Batteriepufferung möglich.

Der Embedded-PC CX8000 baut sehr kompakt und verbraucht auf-

grund des stromsparenden 32-Bit-ARM-Prozessors wenig Energie.

Mit ihrem flexiblem Feldbusinterface, EtherCAT als I/O-Bus, sowie

TwinCAT PLC mit umfangreichen SPS-Bibliotheken, stellt die

CX8000-Controller-Serie dem Anwender eine leistungsfähige und

sehr flexibel einsetzbare Steuerung zur Verfügung.

www.beckhoff.de/CX8000


Die Servoverstärker-Baureihe AX5000 integriert schnelle Regelungs-

technik und unterstützt schnelle und hochdynamische Positionier-

aufgaben:

| Stromregelung: minimal 31,25 µs

| Drehzahlregelung: minimal 125 µs

| Lageregelung: minimal 125 µs

EtherCAT als leistungsfähige Systemkommunikation ermöglicht die

ideale Anbindung an die PC-basierte Steuerungstechnik. Die einka-

naligen Servoverstärker der Serie AX51xx mit Nennströmen bis 25 A

sowie die zweikanalige Baureihe AX52xx bis 2 x 6 A sind verfügbar

und bereits vielfach im Einsatz.

AX5000-Serie auf 120 kW erweitertIm höheren Leistungsbereich bietet Beckhoff die Baureihe AX5000

mit Nennströmen von 60A bis 170 A an. Die AX5000-Verstärker sind

in drei Baugrößen mit 60 A und 72 A, 90A und 110A, sowie 143A

und 170A erhältlich. Bei den anschließbaren Motoren ist der

AX5000 äußerst flexibel; unterschiedliche Motorgrößen und -arten,

wie z.B. Synchron-, Linear-, Torque- und Asynchronmotoren, lassen

sich ohne Zusatzmaßnahmen betreiben. Das serienmäßige Multi-

Feedback-Interface unterstützt alle gängigen Standards:

| Resolver

| SinCos-Encoder 1 Vss

| TTL-Encoder ohne/mit Hall

| Single- und Multiturn-Geber mit Hiperface, EnDat oder bidirek-

tionaler Sensorschnittstelle BiSS

| Anschlussmöglichkeit eines weiteren Gebers über eine Options-

karte

Das Highlight der AX5000-Antriebsserie ist ihre hohe Leistung bei

kleinsten Abmessungen. Die vollständige EtherCAT-Integration bie-

tet den Vorteil, dass keine zusätzliche Interfacekarte und keine re-

Die Beckhoff-Servoverstärker-Baureihe AX5000 wird um Antriebe mit höheren Nennströmen erweitert. Auf der Hannover Messe2009 stellte Beckhoff insgesamt sechs neue Servoantriebe vor. Beckhoff folgt mit dieser Entwicklung der steigenden Nachfragenach Antrieben mit noch höherer Leistung, um z.B. pneumatische oder hydraulische Antriebe durch eine wartungsfreundlichereelektrische Achse zu ersetzen oder höchsten Anforderungen an Dynamik – auch bei hohen Lasten – gerecht zu werden.


AX5000: Hochleistungs-EtherCAT-Drives

AX5160/AX5172

AX5190/AX5191


glerinterne Umsetzung erforderlich sind. EtherCAT ermöglicht den

Aufbau einfacher, intelligenzarmer Antriebe ohne dezentrale Para-

meterhaltung, wodurch die Inbetriebnahme oder ein Austausch im

Servicefall deutlich vereinfacht werden.

Die 120-kW-Kraftpakte sind als Ersatz für hydraulische Antriebe oder

als Hauptantrieb in Maschinen mit vielen kleinen Antrieben optimal

geeignet. Bevorzugte Einsatzfelder liegen in der Kunststoffverarbei-

tung (Spritzguss), der Metallbearbeitung, in Fräs- und Bohrzentren

sowie Extrudern.

Auch das Programm der Synchron-Servomotoren-Serie AM3000 wird

durch Varianten mit höheren Drehmomenten von 80Nm, 110Nm

und 150Nm ergänzt. Die Servomotoren sind an die Nennströme der

Servoverstärker AX5000 angepasst. Damit erhält der Anwender eine

optimal aufeinander abgestimmte Antriebsachse.

www.beckhoff.de/AX5000


Eigenschaften AX5000-Drives:

| Highspeed-EtherCAT-Systemkommunikation

| Nennströme der neuen Geräte:

– AX5160: 60 A

– AX5172: 72 A

– AX5190: 90 A

– AX5191: 110 A

– AX5192: 143 A

– AX5193: 170 A

| Anschlussspannung:

– ab 60 A: 400…480 V AC ±10 %

| Multi-Feedback-Interface

| flexible Motortypenauswahl

| Highspeed-Capture-Eingänge

| integrierte Netzentstörfilter bis 72 A Nennstrom,

gemäß Kat. C3, gem. EN 61800-3

| optionale Sicherheitsfunktionen: Wiederanlauf-

sperre/TwinSAFE-Sicherheitsfunktionen

Die Synchron-Servomotoren-

Serie AM3000 wird durch

Varianten mit höherer Leis-

tung ergänzt: 80 Nm, 110 Nm

und 150 Nm Stillstandsdreh-

moment.

Das Beckhoff-Highlight auf

der Hannover Messe 2009

im Bereich der Antriebs-

technik: die neuen Servo-

verstärker bis 120 kW.

Die AX5000-Verstärker sind in drei Baugrößen mit Nennströmen

von 60 A, 72 A, 90 A, 110 A, 143 A sowie 170 A ausgelegt.

AX5192/AX5193


Zur Unterstützung von Inbetriebnahme- oder eingeschränkten Betriebsabläu-

fen bietet Beckhoff vier neue Busklemmen, die die Anzahl der zu installieren-

den Bedienelemente im Schaltschrank reduzieren und somit auch den benö-

tigten Bauraum verringern. Besonders wenn eine Handbedienung nur in Aus-

nahmefällen gebraucht wird, z.B. zur Fehlersuche oder Inbetriebnahme, ist

der Einbau der Busklemme mit Handbedienung platz- und kostensparend.

Auch in der Aufbauphase einer Maschine oder Anlage sind Handbedienungen

von Vorteil, da mit ihnen Teilbereiche auf Funktion getestet werden können,

bevor die Steuerung vollständig installiert ist.

Im Bereich der Gebäudeautomatisierung kommen die Klemmen z.B. in Unter-

verteilungen zur manuellen Lichtschaltung oder im HKL-Bereich zum Einsatz,

um einzelne Aggregate (Pumpen oder Klappen) zwecks Messung, Fehlersu-

che oder Inbetriebnahme unabhängig von der Steuerung zu schalten.

Die vier Schalter und vier LEDs im Klemmenmodul KM1644 sind als digitale

Ein- bzw. Ausgänge in der Steuerung verfügbar und ermöglichen das direkte

Eingeben und Anzeigen von Prozessparametern.

An das Relaismodul KM2614 können bis zu vier Verbraucher bis 230 V AC,

16 A, direkt angeklemmt werden, um diese über den Wechslerkontakt sowohl

durch die Steuerung als auch von Hand zu schalten. Mit der KM2642 lassen

sich zwei Verbraucher bis 6 A, 230 V AC, manuell oder im Automatik-Modus

schalten.

Die zweikanalige, analoge Ausgangsklemme KM4602 ist das entsprechende

Äquivalent für analoge Signale von 0 bis 10 V. Durch einen Kippschalter in der

Front wird die Betriebsart (manuell/automatisch) ausgewählt und der Ana-

logwert über ein Potentiometer eingestellt.

www.beckhoff.de/Busklemmen

Beckhoff erweitert seinen I/O-Baukasten für industrielle Automatisierung und Gebäudeautomation mit Busklemmenzur manuellen Bedienung. Die Klemmen mit Schalter oder Potentiometer fungieren als Bedieneinrichtung, um unab-hängig von der Steuerung Prozessdaten zu ändern. Durch die Integration der manuellen Bedieneinheit in Form vonBusklemmen reduziert sich der Platzbedarf im Schaltschrank; zusätzliche Schalter und deren Verdrahtung entfallen.


Handbedienung in der BusklemmeI/O-Klemmen ersetzen zusätzliche Bedienelemente im Schaltschrank

Die Busklemmen mit integriertem Schalter

oder Potentiometer fungieren als Bedien-

einrichtung, um unabhängig von der Steue-

rung Prozessdaten zu ändern.

Produktübersicht

| KM1644 | 4-Kanal-Handbedienung

| KM2614 | 4-Kanal-Relaismodul,

Handbedienung 16 A, 230 V AC

| KM2642 | 2-Kanal-Relaismodul,

Hand-/Automatikbedienung 6 A, 230 V AC

| KM4602 | 2-Kanal-Analog-Ausgangklemme,

Hand-/Automatikbedienung 0…10 V


Crestron ermöglicht das Vernetzen von autarken Einzelsystemen wie

Audio und Video, aber auch von Alarm- und Gebäudeleitsystemen. So

können eine Vielzahl von unterschiedlichen Komponenten auf eine

einheitliche Oberfläche konzentriert und durch intelligente Visualisie-

rung dem Benutzer zur Verfügung gestellt werden. Das TwinCAT Sup-

plement „TwinCAT Crestron Server“ ermöglicht die Kommunikation

zwischen einer TwinCAT SPS und einer Crestron-Steuerzentrale. Ver-

bunden werden beide Systeme per Ethernet, wobei das Protokoll

TCP/IP zum Einsatz kommt. Für die Programmierung der Crestron-

Steuerung stehen User-Makros für SIMPL zur Verfügung. Innerhalb

der TwinCAT SPS sind die notwendigen Funktionsbausteine in der

SPS-Library enthalten. Sowohl aus der Crestron-Steuerung als auch

aus der TwinCAT SPS kann schreibend sowie auch lesend auf den an-

deren Teilnehmer zugegriffen werden. Der TwinCAT Crestron Server

unterstützt alle PC-basierten Steuerungen mit Windows CE, Windows

XP Embedded und Industrie-PCs mit Windows XP.

Zum Einsatz kommt TwinCAT Crestron Server überall dort, wo erhöh-

te Ansprüche an das Zusammenspiel der Medien- und Gebäudesteu-

erung gestellt werden, z.B. in Konferenzräumen, Hörsälen oder auch

im Privathaus. Obwohl zwei unterschiedliche Systeme genutzt wer-

den, genügt ein Tastendruck, um die gebäude- und medientechni-

schen Vorgänge zu starten. Bei einer Präsentation im Konferenzraum

wird per Tastendruck z.B. der Beamer gestartet, der DVD-Player ein-

geschaltet, die Jalousie heruntergefahren und das Licht gedimmt. Ge-

nauso einfach kann bei Verlassen des Wohnhauses das Licht ausge-

schaltet, die Temperatur heruntergefahren und der CD-Player abge-

schaltet werden.

www.beckhoff.de/TwinCAT-Crestron-Server


Crestron ist Hersteller von Mediensteuerungssystemen undbietet z.B. Komponenten im Bereich Audio- und Videotech-nik an. Mit dem TwinCAT Supplement „TwinCAT CrestronServer“ können Gebäudetechnik von Beckhoff und Medien-technik von Crestron auf einfache Weise verbunden werden.

Verbindung von Medien- und Gebäudetechnik

Building Automation: TwinCAT Crestron Server

ADSTwinCAT PLC

Beckhoff Device Crestron Device

TwinCATCrestron Server

BeckhoffCommunicationTCP/IP


Die Anforderungen an Schließsysteme für Gebäude und Anlagen sind heute höher denn je. Um anspruchsvolle Sicherheitsvor-kehrungen effizient umsetzen zu können, bedarf es innovativer Maschinen- und Softwarekonzepte. Im Auftrag der SchweizerKeso AG, seit über 45 Jahren Experte für zeitgemäße Schließsysteme, entwickelte die SEH GmbH einen hochpräzisen Bohrrobo-ter für Schließzylinder. Das Softwarekonzept stammt von der Mabag AG; Steuerungs- und Antriebstechnik sind von Beckhoff.

22 worldwide | switzerland PC-Control 02 | 2009

Zylinderbohrung mithöchster Präzision

Der Sondermaschinenbauer SEH GmbH, mit Sitz in Widnau, arbeitete in der Ver-

gangenheit mit verschiedenen Steuerungslieferanten zusammen, sodass bei-

spielsweise sehr unterschiedliche Antriebslösungen zum Einsatz kamen. Der Auf-

trag der Firma Keso AG, für ihre Schließzylinder eine neue automatische Bohrma-

schine zu konstruieren, war für SEH der Anlass zu einem Systemwechsel. „Bei die-

sem Hightech-Auftrag fällten wir Mitte 2006 den Grundsatzentscheid, dass wir

nur noch einen Anbieter wollten, der uns die komplette Automatisierungstechnik

aus einer Hand liefern konnte. Dabei entschieden wir uns für Beckhoff“, erklärt

Guido Herzog, Maschinenkonstrukteur und Geschäftsführer der SEH GmbH.

Höchste Präzision bei größtmöglicher FlexibilitätDie neue Sondermaschine führt präzise Bohrungen für die Bolzen in den Schließ-

zylindern aus, d. h. die Stufenbohrungen müssen sowohl in der Tiefe, als auch be-

züglich der X-Y-Z-Koordinaten auf ± 1Hundertstel genau sein. Aus diesem Grund

ist es wichtig, dass die Servomotoren innerhalb eines Tausendstels gehalten wer-

den. „Damit haben wir das Zehnfache an Auflösung im Vergleich zu unserer Vor-

gabe“, so der Maschinenbauer.

Bereits früher hatte die Keso AG CNC-Maschinen für die Stufenbohrungen im Zy-

linderschloss im Einsatz; die Winkelverstellungen von 0 auf 4,5° mussten jedoch

mechanisch vorgenommen werden. Dafür waren Umrüstzeiten von 40 bis 45 Mi-

nuten erforderlich; außerdem musste mit einem Ausschuss von vier bis fünf

Zylindern gerechnet werden. Bei der neu entwickelten Maschine dauert die

Umrüstzeit – mit dem Einlesen der Daten und der Umstellung der Bohrer – rund

dreißig Sekunden. Ausschuss gibt es nicht mehr, denn schon der erste Zylinder ist

verwendbar.

Die Präzisionsbohrmaschine weist insgesamt zehn CNC-Achsen auf, die über die

Beckhoff Automatisierungssoftware TwinCAT angesteuert werden. Hinzu kom-

men noch zwei Achsen für die Winkel- und Höhenverstellung, wofür der kleinste

Servomotor im Sortiment von Beckhoff Verwendung findet. Er weist eine Flansch-

größe von 56 mm auf und ist etwa 120 mm hoch. Und in diesem kleinen Motor

ist sogar noch eine Bremse eingebaut. Insgesamt sind fünf Servomotoren mit

Resolver und Bremse im Einsatz, da die Z-Achse im Notfall ebenfalls abzubrem-

sen sein muss. Auch die Winkeleinstellung wird über die Bremsen verstellt. „Der

am stärksten belastete Motor ist auf maximal 50% seiner Nennleistung ausge-

legt. Alle weiteren Motoren weisen die gleiche Leistung auf, selbst wenn sie

unterbeansprucht sind. Dies hat den großen Vorteil, dass die Servomotoren bei


23 worldwide | switzerlandPC-Control 02 | 2009

einem Störfall problemlos untereinander ausgetauscht werden können“, erklärt

Guido Herzog.

Alles im Griff – dank durchgängiger AutomatisierungslösungDie Schlüsseldaten sind in einer Datenbank auf dem Server der Firma Keso AG

hinterlegt. Über eine definierte Schnittstelle können sie direkt – via Barcode – in

die Steuerung übertragen werden. Die problemlose Datenübertragung ist, neben

ihrer Flexibilität und Anpassungsfähigkeit, einer der großen Vorteile der PC-

basierten Steuerung. „Diese einfache Integration könnte bei einer anderen Steu-

erung unter Umständen Schwierigkeiten bereiten“, meint Robert Schär, Ge-

schäftsführer der Mabag AG, der die kundenspezifische Software für diesen

Bohrautomaten geschrieben und implementiert hat. Und Guido Herzog fügt noch

an: „Außer den drei Hochfrequenzspindeln sind sämtliche Komponenten von

Beckhoff, angefangen von der Steuerung, über das Display, die Servomotoren bis

hin zur Software. Mit dem Automatisierungssystem von Beckhoff haben wir alles

im Griff: Weg, Kraft und Drehmoment. Wir können alles jederzeit verfolgen und

kontrollieren. Sogar den Verschleiß der Maschine können wir erkennen.“

Ausblick auf die ZukunftDie aktuell entwickelte Bohrmaschine ist bereits die zweite von der Keso AG in

Auftrag gegebene. „Die erste Maschine ist seit einem Jahr in Betrieb und bohrt

in zwölf Stunden rund 2000 Zylinder“, erklärt Robert Schär. Und Guido Herzog

ergänzt: „Mit dieser Maschine können in der gleichen Zeit wesentlich mehr

Zylinder und dazu noch präziser gebohrt werden als mit den bisherigen.“

„Außerdem“, so Robert Schär hat die für die Keso AG entwickelte Maschine zu

weiteren Aufträgen geführt: „Es sieht so aus, dass die SEH europaweit Autozen-

tren mit neuen Maschinen beliefern wird. Alle Autobauer haben ein eigenes

Schlüsselsystem. Wir von der Mabag werden die Programmierung vornehmen.

Dank Beckhoff wird es uns dann möglich sein, bei einer Störung direkt auf den

Server des Kunden zuzugreifen. Wir können die Störung analysieren und gleich

die Fernwartung vornehmen.“

Keso AG, Sicherheitssysteme www.keso.com

SEH GmbH www.seh-gmbh.ch

Mabag AG www.mabagag.ch

Beckhoff Schweiz www.beckhoff.ch

Beckhoff-Komponenten

| 1 CX1020, modularer Hutschienen-Industrie-PC

mit TwinCAT NC PTP und Windows XP Embedded

| 1 CP6901, 12”-DVI/USB-Einbau-Control-Panel mit Touchscreen

| 2 AX2513-B200-Servo-Mastermodule, 3 A, Lightbus

| 8 AX2523-B200-Servo-Achsmodule, 3 A, Lightbus

| 6 AM3041-Servomotoren

| 4 AM3021-Servomotoren

| diverse I/O-Klemmen

Guido Herzog, Maschinenkonstrukteur und Geschäftsführer

der SEH GmbH, Robert Schär, Geschäftsführer der Mabag AG,

und Stefan Keller, Beckhoff Schweiz


Im Druckhaus Spandau der Axel Springer AG wurde der Übergabebereich der Versandrampen einem Retrofit unter-zogen. Ein von der Firma EQUAL Software entwickeltes Ramp-Disposition-System unterstützt die IT-Kopplung mit derProduktionssteuerung und erlaubt die exakte Steuerung der Zeitungsgebinde. Das Herzstück der Steuerung bildet einEmbedded-PC CX mit der Software-SPS TwinCAT von Beckhoff.

24 worldwide | germany, switzerland PC-Control 02 | 2009

Optimierter Versand von1,2 Mio. Zeitungen täglich

Retrofit im Druckhaus Spandau, Berlin

Die Axel Springer AG gehört zu den größten Medienkonzernen weltweit.

Ihr wohl bekanntestes Produkt ist die Bild-Zeitung, die in Teilauflagen im

Druckhaus Spandau in Berlin produziert wird. Das Auftragsspektrum der

Druckerei umfasst insgesamt neun Tages- und fünf Sonntagszeitungen so-

wie Akzidenzen für unterschiedliche Marktbereiche. Täglich werden rund

1,2 Mio. Zeitungen produziert und druckfrisch versandt.

Zu den wichtigsten Aufgaben eines Zeitungsdruckhauses gehört, neben

dem Druck, auch der Versand der Printerzeugnisse. Da die Leser erwarten,

dass sie bereits früh am Tage ihre Zeitungslektüre beginnen können,

kommt der Liefertreue eine große Bedeutung zu. Aus diesem Grund hat

das Druckhaus Spandau im Rahmen eines umfangreichen Retrofits auch

den Versandbereich modernisiert und eine zusätzliche IT-Kopplung des

operativen Übergabebereichs, der so genannten Rampe, realisiert. Wäh-

rend der Anlagenbereich insgesamt vom bisherigen Anlagenlieferanten

umgerüstet wurde, erfolgte die IT-Kopplung der Rampe an die Produk-

tionssteuerung durch ein Ramp-Disposition-System (RDS), mit dessen

Entwicklung, Implementierung und Inbetriebnahme das Schweizer Unter-

nehmen EQUAL Software AG beauftragt wurde.


25 worldwide | germany, switzerlandPC-Control 02 | 2009

Kopplung von SPS und IT auf einer HardwareplattformEQUAL Software, mit Sitz in Zofingen, ist ein Dienstleistungsunternehmen im

Bereich der Software-Entwicklung. Das Geschäftsmodell lautet „Customized

Software Services“ und zielt darauf, Industriekunden termin-, kosten- und

funktionsgerechte, professionelle Softwarelösungen zu bieten. Technologie-

basis zur Entwicklung der serviceorientierten Software-Architekturen ist das

.NET-Framework von Microsoft, welches insbesondere mit der WCF-Plattform

(Windows Communication Foundation) die Lösungen mit verteilten Systemen

stark unterstützt. Auf dieser Basis hat EQUAL Software AG ein Framework für

verteilte Systeme entwickelt, das für verschiedene Anwendungen eingesetzt

werden kann.

Im Ramp-Disposition-Projekt des Druckhauses Spandau setzt EQUAL Soft-

ware an jeder Rampengruppe einen Beckhoff Embedded-PC CX1020 mit dem

Betriebssystem Windows XP Embedded und der Software-PLC TwinCAT, die

Beckhoff-Busklemmen sowie 15-Zoll-Control-Panel mit Touchscreen als HMI

ein. Somit kann auf einer einzigen Hardwareplattform die operative Steue-

rung der Anlagenbereiche als SPS-Anwendung und die IT-Kopplung in Form

autarker, modularer Softwarebausteine realisiert werden.

Zielgerichtete AuftragssteuerungDas Druckhaus Spandau erstellt, abhängig von Produkt, Versandart und Emp-

fängergruppe, aus den Druckerzeugnissen spezifische Gebinde bis hin zu mit

Einzeladressen versehene Abonnement-Exemplare. Diese Gebinde müssen

verpackt werden und sind jeweils für den vorgesehenen Spediteur bzw. Ab-

holer zur richtigen Zeit an der entsprechenden Rampe bereitzustellen. Die

Leistungen stützen sich im Wesentlichen auf den durchgängigen Datenstrom

bzw. auf das IT-Konzept zur Auftragssteuerung sowie auf die operative Steu-

erung der Versand- und Rampenanlagen.

Das Ramp-Disposition-System ist in das Retrofit des Versandraumes einge-

bettet, der an die Rotation und den Einsteckbereich anschließt und in dem

sämtliche weitere Prozesse bis zur Abholung bzw. dem Versand der Drucker-

zeugnisse erfolgen. „Die Automatisierung der Rampen durch die neue Steu-

erung muss daher im Zusammenhang mit den vorgeschalteten Prozessen be-

trachtet werden“, erläutert Dipl.-Ing. Frank Wagner, Leiter Weiterverarbeitung

im Druckhaus Spandau. Im Versandbereich erfolgt die gesamte Auftragssteu-

erung im Bereich der Einsteck- und Verpackungsmaschinen über das Leitsys-

tem „Mailroom-Production-Control (MPC)“ von Müller Martini. Ein zentrales

Modul, „MPC-Dispo“, übernimmt Auftragsdaten vom übergeordneten Kun-

Die Projektpartner (v. l. n. r.): Daniel Althaus, Geschäftsführer der EQUAL Software

AG, sowie Frank Wagner, Leiter Weiterverarbeitung, und Michael Wennler, Ferti-

gungsleiter Weiterverarbeitung, im Druckhaus Spandau des Axel Springer Verlages.

Das Druckhaus Spandau der Axel Springer AG


26 worldwide | germany, switzerland PC-Control 02 | 2009

densystem und verteilt diese an die Liniensteuerungen der Einstecksysteme

(MPC-Line-Control). Die MPC-LC übernehmen die Steuerung der Einsteckma-

schinen, Inkjet- und Deckblattauflagesysteme sowie der Paketbildner. An die

neun Line-Control-Systeme schließt das RDS mit neun Rampengruppen an,

die als Ramp-Group-Systems (RGS) bezeichnet werden. Jedes RGS verfügt

über eine CX-Steuerung, die mit dem Control Panel interagiert. Die Informa-

tionsanzeige für das Rampenpersonal und die Fahrer wird über ein weiteres

separates Dock-Display-System gelöst. Dieses System erhält vom RGS die ent-

sprechenden Informationen und erstellt die Anzeige nach bestimmten Krite-

rien.

Das RDS umfasst verschiedene Lösungs- oder Systembausteine. Als Gateway

zwischen Versandraum und Rampen ist ein Ramp-Disposition-Manager

(RDM) vorgesehen, der die Auftragsdaten, die er vom MPC erhält, an den

Ramp-Group-System-Manager (RGS-Manager) kommuniziert. Dieser wiede-

rum verteilt die Auftragsdaten an die RGS-Control-PLC. Die Ausführung der

Aufträge, d.h. die vollzogene Übergabe der Gebinde an den Spediteur, wird

dem MPC in Zeit und Anzahl gemeldet, sodass immer die aktuelle Auftrags-

situation im Produktionsplanungs- und -steuerungssystem erfasst ist. Der

MPC ist somit ein Leitsystem, das über den gesamten Versandraum hinweg

die Auftragssteuerung übernehmen kann; eine dispositive Funktionalität, die

zuvor nicht gegeben war.

Multivariable Plattformstrategie

Der Einsatz der Beckhoff-Embedded-Plattform mit der Software-SPS

TwinCAT war nicht von Beginn an Bestandteil des Retrofit-Projekts. „Das ur-

sprüngliche Angebot basierte auf einer alternativen Steuerungskonzeption“,

erklärt Frank Wagner. „Die Entscheidung für die Beckhoff-Plattform wurde ge-

fällt in Hinblick auf die hohe Lebensdauer von Druckereimaschinen sowie den

kontinuierlichen Betrieb mit 20 Schichten pro Woche. Dies stellt ganz beson-

Insgesamt 38 Rampenbänder

stehen für die Paketverladung

auf LKWs zur Verfügung. Das

Ramp-Group-System wird über ein

Beckhoff-Control-Panel gesteuert.

Per Förderband gelangen die Zeitungsstapel

zu einer vollautomatischen Verpackungs-

maschine, in der sie mit Folie verschweißt

werden. Die verpackten Einheiten gelangen

über ein Transportsystem zur Verladestation.


27 worldwide | germany, switzerlandPC-Control 02 | 2009

dere Anforderungen an die Betriebsmittel.“ Hierzu ergänzt Michael Wennler,

Fertigungsleiter Weiterverarbeitung und in dieser Funktion zuständig für den

Versandbereich hinsichtlich der Produktionsplanung und -abwicklung im

Druckhaus Spandau: „Unsere Erwartungen an die Maschinensteuerungen

und deren Infrastruktur sind in erster Linie eine hohe Verfügbarkeit, einfaches

Bedienen und Funktionalität. In der Betriebsphase müssen die Steuerungen

wartungsarm und benutzerfreundlich sein. Letztlich müssen sie auch gewis-

sen ästhetischen Ansprüchen genügen und die Komponenten sollten lang-

fristig verfügbar sein.“

„Diesen Anforderungen entsprechen wir“, betont Gerhard Meier, Geschäfts-

führer der Beckhoff Automation AG, Schweiz, der das Projekt begleitet hat.

„Unsere Rechner, d. h. die Motherboards, können im Servicefall auch nach

zehn Jahren noch repariert werden. Ein weiterer Vorteil unserer Steuerungs-

lösung besteht darin, dass wir seit 1995 für die I/O-Kopplung Busklemmen

verwenden, die es – trotz enormer Innovationsschübe – unverändert gibt.

Was sich vielleicht ändern könnte, wäre die CPU, an die aber die gleichen, vor-

handenen Busklemmen anschließbar sind. Somit ist lediglich die Software an

die neue CPU anzupassen, der übrige Teil einer Anwendung bleibt bestehen.“

Aufsetzen auf Standards erlaubt Konzentration auf Wesentliches

EQUAL Software arbeitet bereits seit einiger Zeit erfolgreich mit Beckhoff zu-

sammen. Wie Daniel Althaus, Geschäftsführer des Unternehmens, bekräftigt,

hat die Beckhoff-Plattform einige grundsätzliche Vorteile, die sich auch im ak-

tuellen Projekt positiv ausgewirkt haben: „Die Embedded-PCs übernehmen

einerseits die operative Steuerung der Rampengruppen, andererseits bieten

sie den Disponenten, die die Wege für die Pakete definieren, eine Schnittstel-

le zum RDM-Manager. Dieser teilt mit, was, wann, wohin geliefert bzw. ver-

teilt werden muss. Als Bedienerschnittstelle sind die Beckhoff „Economy“-

Control-Panel mit 15-Zoll-Touchscreen im Einsatz. Das RGS überträgt die Da-

ten zusätzlich an das DockDisplay.“

Die Softwaresysteme von EQUAL Software AG setzen auf dem .NET-Frame-

work von Microsoft auf. Hierzu erläutert Daniel Althaus: „Wir haben uns für

das .NET-Framework entschieden, weil der hohe Entwicklungsstand dieser

Plattform eine komfortable Lösungsfindung ermöglicht. Wir müssen uns nicht

mehr um so genannte Kleinigkeiten wie Software- oder Netzwerkschnittstel-

len kümmern, sondern können uns auf die eigentliche Problemlösung kon-

zentrieren. Hier kommt uns die Nähe der Beckhoff-Steuerungstechnik zur Mi-

crosoft-Welt natürlich sehr entgegen.“

Neue Steuerungsplattform bei laufendem Betrieb installiert

Die Projektabwicklung, das war eine vom Druckhaus Spandau gestellte Be-

dingung, sollte ohne Anlagenstillstand während des laufenden Betriebes er-

folgen. Diese Vorgehensweise wurde auch eingehalten. Es konnte in gewis-

sen Zeiten jeweils eine Linie frei gehalten und umgestellt werden. Zudem be-

stand immer die Möglichkeit, auf eine Umschaltsteuerung zu wechseln, d.h.

man konnte auf die alten Maschinensteuerungen, die noch in den Steuer-

schränken vorhanden sind, zurückschalten, wenn dies aus Betriebsgründen

erforderlich war.

Die Projektverantwortlichen im Druckhaus Spandau sind mit dem Erreichten

sehr zufrieden. Für Daniel Althaus von der EQUAL Software AG hat sich die

Orientierung seines Unternehmens erneut bestätigt: Einerseits ermöglicht das

selbst entwickelte Framework die Lösung komplexer IT-Aufgaben, anderer-

seits bewährt sich die Beckhoff-Automatisierungsplattform sowohl im opera-

tiven Steuerungsbereich als auch bei der Kopplung von Automatisierung und

IT-Welt.

Druckhaus Spandau des Axel Springer Verlages www.axelspringer.de

EQUAL Software AG www.equalsoft.ch

Beckhoff Schweiz www.beckhoff.ch

Weiterverarbeitungssystem des Druckhauses Spandau: Der Mailroom-Production-Dispositions-Controller

(MPC-DC), steuert die Aufträge über den gesamten Versandraum von der Einsteckung bis zur Verpackung.

Dem MPC-DC sind Liniensteuerungen, die so genannten Mailroom-Production-System-Line-Controller

(MPC-LC), unterlagert. An die neun Linien schließt das Ramp-Group-System (RGS) an. Der Ramp-Dispo-

sition-Manager (RDM) kommuniziert die Auftragsdaten, die er vom MPC erhält, an den Ramp-Group-Sys-

tem-Manager (RDS-Manager).

Ab dem späten Abend werden die Erstausgaben

der Tageszeitungen an der Rampe abgeholt und

zu den einzelnen Vertriebsstellen gefahren.


28 research & development PC-Control 02 | 2009

Die Erzeugung und Untersuchung von dichten Plasmen ist nur unter Extrem-

bedingungen, d. h. vor allem unter hohen Temperaturen möglich. Mit Hilfe

verschiedener Diagnoseverfahren, wie Ionen-, Plasma- und Laserdiagnostik,

werden experimentelle Daten gewonnen, aus denen sich physikalische Para-

meter extrahieren lassen. Diese Verfahren lassen z.B. Rückschlüsse über Dich-

te, Temperatur und Ausbreitungsgeschwindigkeit der Plasmen zu und erlau-

ben die Wechselwirkungsprozesse der Ionen mit dem Plasma zu verstehen.

Hochintensitätslaser zur Erzeugung heißer PlasmenIn dem Forschungsexperiment Z6 setzt die GSI zur Erzeugung der dichten und

heißen Plasmen den Hochintensitätslaser nhelix (Nanosekunden-Hochener-

gielasersystem für Ionenstrahlexperimente) ein. Im Laserraum befinden sich

zwei Laser-Oszillatoren, mit denen man – nach Verstärkung – Energien bis zu

80 J bei einer Pulsdauer von 14ns erreicht. Damit kann man bis einige 100eV

(Elektronenvolt) heiße Plasmen erzeugen und diagnostizieren (das entspricht

ca. 1,2 Millionen Kelvin).

Zur Erzeugung noch heißerer Plasmen nutzt die GSI den Petawatt High-Ener-

gy Laser for Heavy Ion Experiments (Phelix), der zu den stärksten Lasern welt-

weit gehört. Phelix kann Laserpulse mit Energien bis zu 1.000 Joule und Leis-

MUCIS,MEVVA

Ionenquellen

PIG

HSI (RFQ, IH1, IH2) Poststripper

Gas-Stripper

Linearbeschleuniger

Experimen-tierhalle

to SIS 18

PHELIX-Laser

Ionen-strahl

Laser

Z6

Die Gesellschaft für Schwerionenforschung (GSI) in Darmstadt betreibt Grundlagenforschung zum Aufbau und zum Verhal-ten der uns umgebenden Materie. Dazu unterhält sie eine Beschleunigeranlage für Ionenstrahlen, die Forschern der unter-schiedlichsten Wissenschaftsgebiete zur Verfügung steht. Bei dem Forschungsexperiment Z6 der GSI untersuchen interna-tionale Wissenschaftler die Wechselwirkung von schweren Ionen und durch Laser erzeugte Plasmen. Ziel ist die Erforschungvon Materie im Zustand als Plasma. Die komplexe Sicherheitsüberwachung des Laserexperimentierplatzes Z6 übernimmt diein die Steuerung integrierte Sicherheitslösung TwinSAFE von Beckhoff. Dipl.-Ing. Uwe Thiemer, GSI-Projektleiter des For-schungsexperiments Z6, berichtet über seine Erfahrung.

Sicherheit bei Laserexperimenten

Gesellschaft für Schwerionenforschung: Mit TwinSAFE sicher forschen


tungen bis zu einem halben Petawatt liefern. Er hat solche Ausmaße, dass er

in einem eigenen Gebäude komplett unter Reinraumatmosphäre unterge-

bracht ist. Der Laserstrahl, der einen Durchmesser von 30cm besitzt, wird mit

Spezialspiegeln zum Experimentierplatz am Ionenbeschleuniger geleitet und

von dort auf einen Punkt fokussiert.

Sicherheit für Mensch und Maschine Die Aufgabe der Überwachungseinrichtung besteht darin, die Gefahren für

den Benutzer zu minimieren und Maschinensicherheit zu gewährleisten, um

teure Anlagenteile vor Zerstörung zu schützen. Bei der Erzeugung der Laser-

impulse werden Laserstrahlen teilweise offen über optische Tische geführt.

Auch die Laserdiagnostik ist offen aufgebaut. In mehreren Räumen ist also

die Gefährdung durch Laser der höchsten Gefahrenklasse gegeben. Die La-

serstrahlen werden in optischen Verstärkern mit Blitzlampen verstärkt, die mit

bis zu 20 kV betrieben werden. Hier besteht eine akute Gefährdung durch

Hochspannung. Sollten bei der Aufladung oder Entladung der Kondensatoren

an den Blitzlampen oder an den Kondensatoren selbst Überschläge auftreten,

entsteht durch die hohe Spannung ein Knall, der gehörschädigend wirken

kann.

Mit dem Aufbau des Sicherheitssystems bei Phelix wurde erstmals eine kom-

plexere Sicherheitsschaltung realisiert und erste Erfahrungen auf diesem Ge-

biet gewonnen. Die Sicherheitssensoren und Aktoren wurden über mehradri-

ge Steuerleitungen an das System angeschlossen. Diese Lösung erwies sich

jedoch als zu platzintensiv und unflexibel.

29 research & developmentPC-Control 02 | 2009

Targetkammer

nhelix-Laserraum

Phelix-Verstärker

Die im Kondensatorraum vorhandenen

Kondensatoren speisen die Verstärker.


30 research & development PC-Control 02 | 2009

Aufbau Sicherheitssystem Z6Der Experimentierplatz Z6 ist dezentral aufgebaut und auf fünf Räume ver-

teilt (siehe Grafik unten):

| Die nhelix-Laseraufbauten befinden sich im Laserraum. Von hier aus

wird das System überwacht und gesteuert.

| Der Laserschuss wird vom Messcontainer aus gesteuert. Hier erfolgt

die Auswertung der Messergebnisse und die Anbindung an das Phelix-

Sicherheitssystem.

| Der im Kompressorraum geplante optische Kompressor verkürzt die

Pulslänge des Phelix-Strahls. In diesem Raum ist auch ein Teil der

Strahldiagnostik aufgebaut. Über dem Raum ist der Spiegelturm zur

Umlenkung des Phelix-Strahls angeordnet.

| In der Targetkabine laufen alle Laserstrahlen zusammen. Hier befindet

sich die Targetkammer mit dem eigentlichen Experimentaufbau.

| Im Keller sind die Hochspannungsnetzteile, Kondensatoren und Hoch-

stromschaltgeräte untergebracht.

Aufgaben der SteuerungFür die verschiedenen Experimente sind unterschiedliche Laserstrahlquellen,

Strahlführungen und -intensitäten notwendig. Deshalb stehen unterschiedli-

VLAN Türen und Shutter

Targetkabine

Keller Laser-raum

Kompressorraum undSpiegelraum

Bedienpult

Messcontainer

PHEL

IX-L

aser

Spiegel

Busklemmen

Busklemmen

Netzteile Schalter Verstärker

nhelix-Laser

Schleuse

Busklemmen

Busklemmen

SPS

Phelix-Stahlrohrführung in Z6 zur Targetkammer

Experimentaufbau Z6

Stationsaufbau im

TwinCAT System Manager


31 research & developmentPC-Control 02 | 2009

che Betriebsarten zur Verfügung, die über einen Schlüsselschalter ausgewählt

werden können. So sind Justierlaser, nhelix- und Phelix-Strahlen fast beliebig

kombinierbar und für jede Kombination müssen andere Sicherheitskriterien

erfüllt werden. Weiterhin sind, in Abhängigkeit von der Spiegelstellung, ver-

schiedene Strahlblocker (Shutter) freizugeben und zu überwachen. Außerdem

muss es möglich sein, gleichzeitig den Phelix-Justierstrahl zur Strahldiagnos-

tik zu führen und mit dem nhelix-Laser Experimente in der Targetkammer

durchzuführen.

Der Kompressorraum und die Targetkabine werden durch Schleusen betreten,

die zu überwachen sind. Da der Laserraum keine Schleuse besitzt, werden

beim Öffnen der Tür kleine Shutter in den Laserstrahl geschwenkt, so dass kei-

ne Laserstrahlung aus dem Laser austreten kann. Sollten diese versagen, wird

der Laser durch Interlock abgeschaltet. Diese redundante und diversitäre

Sicherheit ist an vielen Stellen integriert.

Zusätzlich kommen noch Maschinensicherheitsaspekte dazu. Einige Shutter

dürfen nur geöffnet werden, wenn auf beiden Seiten der gleiche Luftdruck

herrscht. Ein Hochenergieschuss darf sich nur auslösen lassen, wenn der

Strahlweg bis zum Ziel frei ist. Die Überwachungslogik ist also ziemlich kom-

plex. Die höchste Sicherheitsstufe wird für einen Phelix-Schuss erreicht, d. h.

der gesamte Experimentierplatz muss abgesucht sein. Erst nach Verriegelung

aller Räume wird eine Schussfreigabe durch das System erteilt.

In die Steuerung integrierte Sicherheitslösung Aufgrund der bei Phelix gewonnenen Erfahrungen wollte man die Steuerung

und Sicherheitstechnik bei dem Z6-Experimentierplatz moderner und flexib-

ler gestalten. Folgende Anforderungen wurden gestellt:

| Integration von Sicherheitsüberwachung und Standardsteuerung in

einem System

| Programmierung der Logik der Sicherheitsbausteine über Software

| Flexibilität und Anpassungsfähigkeit des Sicherheitssystems an

unterschiedliche Experimentaufbauten

Durch den dezentralen Aufbau von Z6 lag es nahe, das Kontrollsystem auf

mehrere Schaltschränke zu verteilen und zu vernetzen. Neben der sicher-

heitsrelevanten Überwachung sollte das System auch allgemeine Steue-

rungsaufgaben übernehmen. Dafür bot sich die Beckhoff-Sicherheitslö-

sung TwinSAFE an. Sie erfüllt die Sicherheitsnormen IEC 61508 bis SIL 3 und

EN 954 Kat.4. Eine notwendige Voraussetzung, da beim Öffnen von Türen

Shutter schließen und Hochspannungsnetzteile zuverlässig abgeschaltet wer-

den müssen.

Die nicht sicherheitsrelevanten Steuerungsaufgaben übernimmt im Messcon-

tainer ein Beckhoff Embedded-PC CX1000 mit Control Panel. Über die an den

CX1000 angereihten TwinSAFE-Klemmen wird die Betriebsart gesteuert und

die Anbindung der Phelix-Signale realisiert.

Der CX1000 sowie vier Buskoppler BK9000 sind über einen Ethernet-Switch

in einem VLAN sternförmig vernetzt. Da in einigen Räumen Hochspannung

geschaltet wird, ist der Ethernet-Bus als Lichtwellenleiter ausgelegt. Dazu be-

findet sich in jedem Schaltschrank ein Medienkonverter „Twisted-Pair <–>

Multi-mode Fiber“.

Kompakte Sicherheitssteuerung erlaubt Änderungen und Erweiterungen ohne AufwandInsgesamt sind für die Sicherheitssteuerung ein Embedded-PC, vier Buskopp-

ler, fünf TwinSAFE-Logic-Busklemmen KL6904, 33 TwinSAFE-I/O-Klemmen

und 70 Standard-Busklemmen verbaut worden. Die Signalgeber (Bedienele-

mente, Türkontakte, Rückmeldungen) und die Aktoren (Warnlampen, Inter-

lockkontakte, Shutter, Türverriegelungen etc.) sind über kurze Verbindungen

direkt an die nächste Steuerung anschließbar.

Um die Zustände aller Sensoren und Aktoren anzuzeigen, wird der TwinCAT

OPC Server benutzt, der die Systemvariablen in einem GUI (LabVIEW) dar-

stellt. Spiegelstellungen, Shutterzustände, Tür- und Raumzustände sind so auf

einen Blick zu sehen.

Die Integration der Sicherheitslösung in die Steuerung erlaubt den Aufbau ei-

nes einheitlichen und flexiblen Steuerungs- und Überwachungssystems. Zu-

sätzliche Geräte lassen sich nachträglich problemlos in das Sicherheitssystem

integrieren.

Gesellschaft für Schwerionenforschung GSI www.gsi.de

TwinSAFE www.beckhoff.de/TwinSAFE

VLAN für Z6-ControllingSwitch

. . . .

GSI-Router

Schaltkasten mit CX1000

und TwinSAFE-Klemmen

Vernetzung im VLAN Pneumatisch betriebener Strahlblocker (Shutter)


Das Vordringen der Robotertechnik in preissensible An-wendungsbereiche erinnert stark an den historischen Siegeszug der Computertechnik. Lebensmittelherstellung,Verpackung und Lagerhaltung sind derzeit die bevorzug-ten Bereiche, die von hochleistungsfähigen, kostengünsti-gen Robotern, wie sie AEMK Systems produziert, erobertwerden. Die Baureihe DeltaBot wurde kürzlich mit einerBeckhoff-Steuerung aufgerüstet, mit dem Ziel, die Steue-rungsleistung zu steigern und die Kosten zu senken.

32 worldwide | canada PC-Control 02 | 2009

DeltaBot: PC-basierterPick-and-place-Roboter

Hochleistungsfähiges Design bringt neuen

Schwung in die Robotertechnik

AEMK, mit Sitz in Waterloo, Ontario, Kanada, ist Hersteller von Hochge-

schwindigkeitsrobotersystemen für einen breiten Anwendungsbereich. Das

Unternehmen wurde mit dem Ziel gegründet, die Ergebnisse einer fünfjähri-

gen, an der Universität von Waterloo betriebenen Forschung über Ultrahoch-

geschwindigkeitsroboter zu kommerzialisieren. „Wir sind bestrebt, unseren

Kunden die kosteneffektivsten Roboter, verbunden mit einfacher Integration,

niedrigen Wartungskosten und hervorragendem Kundendienst zu bieten”, so

die Aussage von Amir Khajepour, AEMK-Geschäftsführer und Professor an der

Universität von Waterloo.

Die Verwendung von gespannten Seilen, anstelle von starren Streben, redu-

ziert die Bewegungsträgheit und die mechanischen Ausrüstungskosten im

Vergleich zu herkömmlichen Pick-and-place-Robotern. Auch der Wartungs-

aufwand zur Gewährleistung hoher Wiederholgenauigkeit ist deutlich gerin-

ger. Aufgrund ihres niedrigen Preisniveaus werden die AEMK-Roboter in vie-

len arbeitsintensiven Anwendungen, wie der Lebensmittel- und Verpa-

ckungsindustrie oder der automatisierten Lagerhaltung, eingesetzt, bei denen

man ansonsten, wegen der hohen Kosten, auf eine Automatisierung verzich-

ten würde.

DeltaBot: PC-basierter Pick-and-place-RoboterDie Drei- und Vierachsmodelle dieser Ultrahochgeschwindigkeitsroboter, mit

dem Namen DeltaBot, leisten mehr als 120 Pick-and-place-Zyklen pro Minu-

te und haben sich in der Hochgeschwindigkeitsmontage, der automatischen

Inspektion und der Verpackungsindustrie bewährt. Die Bewegungen des End-

effektors werden über passive Seile gesteuert. Sein einfaches Design ermög-

licht es, den DeltaBot ohne großen Aufwand an jede beliebige Anwendung

anzupassen. Die geradlinige Konstruktion macht ihn außerdem für den Ein-

satz in der Lebensmittelindustrie mit ihren strengen Hygienevorschriften ge-

eignet.

Variabler Leistungszuschnitt der PC-PlattformMit dem Ziel, die Steuerungsleistung zu verbessern und gleichzeitig die Kos-

ten zu senken, wurde die DeltaBot-Reihe mit einer Beckhoff-Steuerungsplatt-

form, bestehend aus einem Embedded-PC CX1010, der Automatisierungs-

software TwinCAT PLC, EtherCAT-I/O-Klemmen sowie den Servoverstärkern

AX5000, ausgestattet. „Das beeindruckende Preis-Leistungs-Verhältnis war

der entscheidende Faktor bei der Auswahl des CX1010 als Steuerungsherz-

stück des DeltaBot. Daneben wollten wir ein Steuergerät mit möglichst ge-

ringem Platzbedarf, das uns die größtmögliche Flexibilität bei der Program-

mierung bot“, so Amir Khajepour. „In der Grundausstattung verfügt der Delt-

aBot über einen CX1010. Allerdings können wir die Leistung hochfahren, in-

dem wir den CX1020 oder den CX1030 verwenden, wie im Falle der Roboter

mit integrierter Sichtoption.“

Embedded-PC ersetzt zwei PC-SteuerungenDie vorherigen DeltaBot-Steuerungen waren ebenfalls PC-basiert, aber weni-

ger leistungsstark und flexibel. Dabei ersetzt der Embedded-PC von Beckhoff

zwei PCs: Bisher diente einer als Echtzeitrobotersteuerung, der andere gene-

rierte die Bahn des Roboters, führte die HMI aus und stellte die Verbindung

mit dem Sichtsystem oder anderen erforderlichen Anwendungen her. „Der

entscheidende Nachteil des vorherigen Systems bestand in der unzuverläs-

sigen Kommunikation und der Schwierigkeit, bei niedrigen Abtastzeiten auf

konsistente Weise betrieben zu werden“, erklärt Amir Khajepour.

Der DeltaBot von AEMK

Systems ist ein Ultrahoch-

geschwindigkeitsroboter

mit mehr als 120 Pick-and-

place-Zyklen pro Minute.


33 worldwide | canadaPC-Control 02 | 2009

Mit EtherCAT Kommunikationsjitter vermeiden„Das Echtzeitsteuerungssystem TwinCAT bietet uns eine All-in-one-Plattform

zur Realisierung von zuverlässigen, schnellen Steuerungsarchitekturen”, er-

läutert Amir Khajepour. „Die Programmiersprache ST (Strukturierter Text) – ei-

ne der vielen verfügbaren IEC 61131-3 Sprachen – ermöglicht eine einfache

Programmierung des DeltaBot-Codes.”

Der DeltaBot bewegt sich extrem schnell, d. h. die meisten seiner Bahnen

fährt er in weniger als 500 Millisekunden ab. „Dies lässt kaum Zeit für

Kommunikationsjitter, selbst im Bereich von einstelligen Millisekunden

nicht”, merkt Amir Khajepour an. „Schneller Zugriff auf die I/Os sind Schlüs-

selfeatures, die EtherCAT bietet. Auch die AX5000-Antriebe lassen eine

große Bandbreite an Leistungsanforderungen zu, wie die Antriebskommu-

nikation mit EtherCAT-Geschwindigkeit und sehr kurze Zykluszeiten. Zudem

war das nahtlose Zusammenspiel mit den übrigen DeltaBot-Systemkompo-

nenten genau das, wonach AEMK suchte.”

Verbesserte Positionier- und Wiederholgenauigkeit„Wir sind in der Lage, die DeltaBot-Positionssteuerung bei 2kHz zu betreiben,

ohne dass Probleme auftauchen, wie sie sich häufig ergeben, wenn Techno-

logien verschiedener Hersteller in das gleiche System integriert werden müs-

sen. Dies ermöglicht AEMK sowohl die Verbesserung der Positioniergenauig-

keit der DeltaBots als auch ihrer Wiederholgenauigkeit – bei gleicher Robo-

tergeschwindigkeit. Dank seiner deterministischen Funktionen, unter Ver-

wendung einer genauen Zeitbasis, hat das neue DeltaBot-System auch große

Fortschritte in puncto Zuverlässigkeit gemacht und verursacht folglich weni-

ger Fehler als das vorherige”, stellt Amir Khajepour zufrieden fest.

CX als SteuerungsstandardAEMK hat die DeltaBots erfolgreich in mehreren Projekten implementiert und

die Roboter als eigenständige Produkte in den Markt eingeführt. „Dank der

Zuverlässigkeit des neuen DeltaBots konnte die Test- und Integrationszeit er-

heblich verringert werden. Auch die Entwicklungszeit hat sich, angesichts der

einfachen Programmierung von TwinCAT, um fast 50 Prozent verkürzt“, so die

Begründung von Amir Khajepour. Nach über einjähriger, erfolgreicher Zu-

sammenarbeit mit Beckhoff wird AEMK den Embedded-PC mit TwinCAT auch

für zukünftige Projekte standardmäßig einsetzen.

„Unser Bestreben ist es, flexible Automation zu bieten. Die Beckhoff-Steue-

rungsarchitektur wird dazu beitragen, die Entwicklung des DeltaBot voran-

zutreiben und ihn zur bevorzugten Roboterlösung für weitere preissensible

Anwendungen zu machen”, schließt Khajepour.

AEMK Systems www.aemksystems.com

University of Waterloo www.uwaterloo.ca

Beckhoff Kanada www.beckhoff.ca

Das Hochgeschwindigkeitsrobotersystem DeltaBot vonAEMK besteht aus folgenden Hauptkomponenten:

| Beckhoff-Motion-System mit vier Achsen, den EtherCAT-Servo-

verstärkern AX52xx, einem Servomotor der Baureihe AM sowie drei

weiteren Motoren eines Fremdanbieters

| EtherCAT-Klemmen für alle I/Os, die auf dem Roboter als Schnitt-

stelle zu den Sensoren erforderlich sind

| TwinCAT zur Steuerung des Roboters inkl. aller Nebeneinheiten

| TwinCAT ADS als Kommunikationsschnittstelle der DeltaBots

Der DeltaBot bewegt sich

extrem schnell, d. h. die

meisten seiner Bahnen

fährt er in weniger als

500ms ab. Dies lässt

kaum Zeit für Kommu-

nikationsjitter – auch

nicht im einstelligen

Millisekundenbereich.

Die Baureihe DeltaBot wurde mit dem Beckhoff

Embedded-PC CX1010 und der Software TwinCAT PLC

aufgerüstet, mit dem Ziel, die Steuerungsleistung zu

steigern und die Kosten zu senken.

Die EtherCAT-Servo-

verstärker AX5000 sind

über der Pick-and-

place-Einheit installiert.


Die Materialhandhabung mit fahrer-losen Transportfahrzeugen (FTF) warbislang auf dem amerikanischenMarkt eher eine Nischentechnik. Umdas zu ändern, hat der amerikanischeHersteller „America in Motion“(AIM), mit Sitz in North Carolina,USA, das FTF-Design auf Basis einerPC-basierten Steuerungsplattformgrundlegend erneuert. Die neuenfahrerlosen Transportwagen sind fürEndnutzer leichter zu integrierenund kosten etwa halb so viel wie her-kömmliche FTFs. Damit stellt dieseTechnologie jetzt für viele Anwen-dungen, beispielsweise im Zeitungs-druck, der Fahrzeugmontage, derKunststoff- oder Lebensmittelindus-trie oder der allgemeinen Lagerhal-tung, eine Option dar.

34 worldwide | usa PC-Control 02 | 2009

„America in Motion“ revolutioniertfahrerlose Transportfahrzeuge

PC-Control sorgt für maximale Flexibilität

„Fahrerlose Transportfahrzeuge sind eine ideale Lösung zur Verbesserung

von Flexibilität und Kosteneffizienz in der Produktion“, so Tommy Hess-

ler, CEO von America in Motion. Im Vergleich zu klassischen Material-

handlingsystemen, auf Basis automatischer Förderer, Transportwagen

oder auch manuell gesteuerter Fahrzeuge, bietet FTF eine hohe Flexibi-

lität. Wenn Lasten, die auf dem Weg von A nach B sind, plötzlich in eine

andere Richtung transportiert werden müssen, dann ändern die von AIM

entwickelten FTFs automatisch ihren Kurs und erledigen die neuen Auf-

gaben, ohne dass ein Bediener auch nur einen Finger rühren muss.

Flexibilität der Steuerung erlaubt anwendungsspezifischeAuslegungAIM hat mit den fahrerlosen Transportwagen (FTW) eine dynamische,

neue Baureihe von FTFs entwickelt; die Steuerung übernimmt ein voll-

ständig PC-basiertes Automatisierungssystem von Beckhoff. Der FTW be-

steht aus einer herkömmlichen Lastentransportbasis, in die verschiedene

Transporteinrichtungen wie Rollenförderer oder Hubgabeln integriert

werden können. „Dank der modularen Baukasten-Struktur der Beckhoff-

Steuerungen können Leistungskapazitäten je nach Art der Lasten, die die

FTW handhaben müssen, relativ leicht erweitert oder entfernt werden“,

erklärt Hessler.

Intelligenz "on-board“„Die PC-basierte Steuerung erlaubt uns, ‚On-Board’-Intelligenz in das

Fahrzeug zu integrieren“, bemerkt Theresa Blasius, Vizepräsidentin für

Entwicklung bei AIM. „Unsere Transportwagen werden vorzugsweise in

Anwendungen eingesetzt, bei denen eine Automatisierungssteuerung be-

reits in gewissem Umfang vorhanden ist, wie z. B. bei Roboterzellen oder

automatischen Fördersystemen mit SPS. Diese Steuerungen weisen unse-

re Transportwagen ganz einfach via OPC an, die Last an einen definierten

Ort im Werk zu bringen; eine Funktion, die bei stationärer Automation bis-

lang nicht durchführbar war“, erläutert Blasius weiter. „Die PC-basierte

Steuerung mit Windows CE als Betriebssystem erlaubt es uns außerdem,

sprachaktivierte Befehle zu integrieren“, ergänzt Hessler.

Panel-PC als All-in-one-SystemsteuerungAls All-in-one-Systemsteuerung und Bedienoberfläche setzt AIM den Pa-

nel-PC CP7202 von Beckhoff mit 15-Zoll-Touchscreen ein. Der Panel-PC

wird an einer zentralen Stelle als feste FTW-Bedienstation installiert und

übernimmt eine Vielzahl an Funktionen, wie Verkehrsmanagement, Opti-

mierung der Fahrzeugwahl, Management der Fahrzeugaufgaben, Last-

nachverfolgung, Bedieneroberfläche für Systemüberwachungswerkzeu-

ge, Bahnprogrammierlogik sowie FTW-Fehlersuche und Diagnose.

Durch On-board-TwinSAFE-Technik

wurden Notstopps und Anschlag-

puffer in die FTWs integriert.


35 worldwide | usaPC-Control 02 | 2009

Embedded-PC CX1010 zur Steuerung interner FunktionenDie FTWs haben einen Embedded-PC CX1010 zur Handhabung aller inter-

nen Funktionen on-board. Dabei stützt sich der CX einerseits auf die

Automatisierungssoftware TwinCAT und andererseits auf die von AIM in

C# entwickelte Applikationssoftware. Die Hauptfunktionen des Embed-

ded-Controllers bestehen in der Führung (Magnetband oder Draht), der

Routenplanung (RFID), dem Laden, der Lenksteuerung, Antriebsregelung

und Präzisionsstop, der manuellen Steuerung über Hängebedienung,

der automatischen Lasthandhabung und der Sicherheitsvorrichtungen

(TwinSAFE).

TwinSAFE on-board – eine sichere SacheDie CX1010-Geräte sind unmittelbar mit den Busklemmen und den

TwinSAFE-Klemmen verbunden und gewährleisten so die optimale Inte-

gration von Sicherheitsvorrichtungen in den FTWs. Die TwinSAFE-

Klemmen benötigen keine separate Sicherheits-SPS, was zu bedeuten-

den Einsparungen bei der Verkabelung von Sicherheitsgeräten führt.

Die notwendige, logische Verknüpfung der Ein- und Ausgänge führt die

TwinSAFE-Controller-Klemme KL6904 durch. „Die TwinSAFE-Technik ver-

schafft uns einen deutlichen Wettbewerbsvorteil, indem sie einfach und

Der hängend montierte Panel-PC CP7202 übernimmt

eine Vielzahl an Steuerungsaufgaben für die FTWs,

wie z.B. Routenplanung, Verkehrsmanagement und

allgemeine Systemlogik.

AIM hat das FTF-Design neu gestaltet und es

kostengünstiger gemacht, sodass sich der Einsatz

der fahrerlosen Transportwagen bei einer Vielzahl

von Anwendungen rechnet.



kostengünstig Notstopps und Anschlagpuffer in die FTWs integriert“, er-

läutert Blasius.

Flexible Kommunikation über WLAN oder OPCAIM installiert in der Regel auch dezentrale Busklemmen-I/Os neben den

Panel-PC-Stationen und nutzt WLAN-Kommunikation zwischen dem Pa-

nel-PC und dem CX1010 an Bord der FTWs. Für die Kommunikation zwi-

schen dem FTW-System und anderen SPS-gesteuerten Anlagen, wie z.B.

Fördersystemen und Robotersteuerungen, kommt OPC zum Einsatz. Der

TwinCAT OPC Server hilft bei der Integration der FTW-Systeme in andere

Materialhandhabungsprodukte und sorgt dabei für eine optimierte Sys-

temkommunikation.

Kosten reduziert, Inbetriebnahme verkürzt„Die neuen FTWs mit Beckhoff-Steuerung laufen einwandfrei im Produk-

tionsmodus“, so Hessler. „Unser neues Design, das seit August 2008 im

praktischen Einsatz ist, sorgt für eine ausgezeichnete Zuverlässigkeit und

maximiert die Systembetriebsbereitschaft für unsere Kunden.“ Durch die

Kosteneinsparungen bei der Steuerung, die sich auf die FTWs durch-

schlagen, hat AIM neue Märkte für sich erschließen können. „Es eröffnen

sich uns jetzt zahlreiche neue Anwendungen, wie beispielsweise in der

Lebensmittelindustrie, wo vollwertige FTWs bislang zu teuer waren“, er-

läutert Hessler.

Die Inbetriebnahme, einschließlich Installation, Tests und Abnahme eines

herkömmlichen FTWs, nimmt in der Regel zwei bis drei Wochen in An-

spruch. „AIM hat die Inbetriebnahme der neuen, Beckhoff-gesteuerten

FTWs in lediglich vier Tagen erfolgreich abgeschlossen“, stellt Hessler zu-

frieden fest. „Dank des Embedded-PCs mit Windows-CE-Umgebung wa-

ren wir in der Lage, die Steuerung problemlos in die vorhandenen Syste-

me zu integrieren und so eine Komplettlösung zu schaffen“, fügt Blasius

hinzu und erläutert weiter: „Wir haben außerdem einen Remote-Zugriff

für Kundendienst und Support über den CP7202 eingerichtet. Dies erspart

Zeit für Ingenieursarbeiten sowie Kosten, die sonst für die technische

Unterstützung vor Ort entstanden wären.“

Auf dem Weg in die Zukunft mit FTW„Durch die Verwendung PC-basierter SPS-Steuerungen können wir unse-

ren Kunden eine hervorragende Flexibilität bieten“, so Blasius. „Die Nut-

zer unserer fahrerlosen Transportwagen können eng in die kundenspezi-

fische Anpassung von Systemprogrammierungen eingebunden werden

oder auch nur die Systeme so betreiben und aufrechterhalten, wie sie sind

– die Wahl liegt ganz bei ihnen.“

AIM möchte die FTW-Technik weiter vorantreiben und dafür PC-basierte

sowie Industrial-Ethernet-Technologien einsetzen. „Um den Bedürfnissen

unserer Kunden noch besser zu entsprechen, beabsichtigen wir die Im-

plementierung von EtherCAT-I/O-Klemmen und erweiterter WLAN-

Möglichkeiten“, führt Blasius aus. „Angesichts der verfügbaren Werk-

zeuge, von Windows CE über .NET-Framework bis hin zu den offenen,

PC-basierten Architekturen, glauben wir nicht, dass es irgendwelche

ernsthaften, steuerungstechnischen Alternativen gibt.“ „Ich denke, wir

werden PC-basierte Steuerungen bald in vielen neuen Anwendungen

erleben, u. a. FTW gepaart mit Robotik“, so die Zukunftsvision von

Hessler. „So könnte man beide Technologien zueinander führen, wobei

der Roboter der Master ist und der FTW in der Anwendung als Slave

fungiert. Systemintegratoren könnten auf diese Weise nicht nur den

Roboter, sondern, darüber hinaus, auch den Materialtransport zum La-

gerhaus anbieten.“

AIM www.weareaim.com

Beckhoff USA www.beckhoffautomation.com

AIM verwendet Beckhoff-Busklemmen-I/Os an Bord der fahrerlosen Trans-

portwagen sowie dezentral in der Nähe der CP7202-Bedienerstationen.

Tommy Hessler, CEO,

America in Motion


Wierciszewski Controls mit Sitz in New Jersey, USA, ist spezialisiert auf Verpackungstechnik für die Lebensmittel- und Getränkeindustrie sowie die Pharma- und Medizintechnik. Für einen großen Hersteller von Medizinprodukten entwi-ckelte Wierciszewski zwei maßgeschneiderte Maschinen zur Verpackung und visuellen Inspektion von Bluttest-Pro-dukten: Der „Trayaufrichter“ und der „Sammeltisch“ sind mit einer PC-basierten Steuerungsplattform von Beckhoffautomatisiert, die den hohen Anforderungen an Genauigkeit und perfektes Timing gerecht wird.


Der von Wierciszewski entwickelte Trayaufrichter richtet die Kartons

zum Verpacken der Bluttest-Verpackungseinheiten auf, bedruckt die

Etiketten, positioniert sie und führt die visuelle Prüfung der aufge-

klebten Etiketten durch – und das alles auf der äußerst knapp be-

messenen Maschinenstellfläche von ca. 91 x 91 cm.

Die Bluttest-Röhrchen sind mit einer Mischung aus Glaskugeln und

Reagenzflüssigkeit gefüllt, die vom Prüfsystem überwacht wird, um

eine korrekte Füllung, bzw. das genaue Mengenverhältnis, zu ge-

währleisten. Zur präzisen Messung des Füllverhältnisses entwickelte

Wierciszewski Controls einen Sammeltisch mit einer Stellfläche von

ca. 1,2 x 1,2 m für 600 Verpackungseinheiten und einem Durchsatz

von 80 Einheiten pro Minute. Der Sammeltisch erfüllt nicht nur die

kundenseitigen Anforderungen hinsichtlich Größe und Geschwin-

digkeit, sondern integriert zudem ein Prüf- und ein Ausschusssystem.

Damit können Mängel an der Füllung oder den Etiketten schon im

All-in-one-Panel-PCs für Verpackungund Prüfung von Bluttest-Produkten

Mit PC-Control Produktionsqualität erhöhen und Kosten senken

Bluttestampullen vor der Verpackung

und Etikettierung im Trayaufrichter.

Sie werden vom visuellen Inspektions-

system genauestens auf Füllstand,

Luftblasen usw. kontrolliert.



Vorfeld entdeckt und die entsprechenden Bluttest-Produkte eliminiert

werden.

Die visuelle Prüfung erfordert einen PC mit Bedien- und Anzeigeinterface,

der die Ergebnisse analysiert und anzeigt. Die Kamera muss eine hohe

Datenmenge an Informationen erfassen, wie beispielsweise Seriennum-

mer, Barcodeklasse oder Füllstände. „Bei bisherigen Systemen war die

Übertragungsgeschwindigkeit zwischen Sichtprüfung, HMI und SPS eine

Schwachstelle”, so Jerry Wierciszewski, Eigentümer von Wierciszewski

Controls.

Punktgenaues TimingDer Trayaufrichter muss Schwankungen in der Kartonage tolerieren. Bei

Änderungen ist das Timing beim Biegen der Klappen, bzw. dem Falten des

Kartons, entsprechend anzupassen. Der Sammeltisch kompliziert dieses

Problem, da sein Zufuhrsystem sehr hohe Anforderungen an die Genau-

igkeit stellt. Für ein schonendes Produkthandling muss das Timing des

Fördersystems beim Transport der Verpackungseinheiten auf den Punkt

genau stimmen. „Die Perfektionierung des Systemtimings kann sehr

mühselig sein, doch sie ist beim Handling von Bluttest-Produkten einfach

unabdingbar”, erklärt Wierciszewski. „Das machte den Umstieg auf ein

neues Steuerungssystem notwendig.”

Zuverlässiges Erfassen und Protokollieren aller ProduktionsdatenDie FDA (Food and Drug Administration) verlangt eine konsequente

elektronische Datenaufzeichnung. Beide Maschinen verfügen deshalb

über eine SQL-Datenbank für Audit-Trails und detaillierte Rückverfolgung

gemäß der US-amerikanischen Verordnung CFR 21, Teil 11. Da diese eine

der höchsten Anforderungen in der Verpackungsindustrie darstellt, insbe-

sondere bei medizinischen Anwendungen, wird ein zuverlässiges System

benötigt, das alle Änderungen in der Produktion erfasst und ausführlich

protokolliert.

Ein Panel-PC steuert zwei MaschinenAls Herzstück der Steuerung wählte Wierciszewski einen Beckhoff

Panel-PC CP7202 mit 15-Zoll-Touchscreen, um Automatisierung, Motion

Control, SQL-Datenbank und HMI für beide Maschinen zu bewältigen.

Nach dem Trayaufrichter wird die

Bluttest-Verpackungseinheit einer

weiteren visuellen Inspektion unter-

zogen: Etikettenanordnung, optische

Zeichenerkennung (OCR), Ablaufdatum

und Barcode werden überprüft.

Insgesamt mehr als einhundert

verschiedene Punkte werden von

der visuellen Inspektion überprüft.

Die Ergebnisse werden auf einem

Beckhoff Panel-PC CP7202 mit

15-Zoll-Touchscreen angezeigt.



„Der primäre Grund für die Auswahl der Panel-PCs mit der Software-SPS

TwinCAT war der geringe Platzbedarf. Weitere Platzersparnis brachte mir

die Tatsache, dass der Panel-PC kein Gehäuse braucht, sondern an einem

beweglichen Montagearm befestigt wird”, erläutert Wierciszewski und

führt weiter aus: „Der CP7202 ist mehr als ausreichend für den gleich-

zeitigen Ablauf des Prozessor-intensiven Visualisierungssystems und der

Steuerung beider Maschinen. Via TwinCAT ADS kann in Echtzeit eine

riesige Datenmenge zwischen HMI und SPS übertragen werden.” Wier-

ciszewski entwickelte auf einer Visual-Basic.Net- und C#-Plattform auch

eine eigene HMI-Software. „Die HMI kann sehr einfach mit TwinCAT kom-

munizieren und Ergebnisse der visuellen Inspektion, Zähler und sonstige

Systeminformationen anzeigen”, fügt er hinzu.

Alle Steuerungskomponenten aus einer HandAufgrund des beschränkten Raums, konzipierte Wierciszewski ein Schritt-

motorsystem unter Verwendung der Beckhoff-I/O-Klemmen KL2541, die

direkt mit den Beckhoff-Schrittmotoren AS1050 und AS1060 verkabelt

sind. Durch die Integration in das Busklemmensystem sind keine zusätz-

lichen Verstärker notwendig.

Wierciszewski vernetzt die Busklemmen mit einem BK9000-Buskopp-

ler über Ethernet TCP/IP. Zusätzliche Busklemmen-I/Os sind für Relais-

ausgänge, Motorstarter am Fördersystem sowie Magnetschalter mit je

1A Stromaufnahme im Einsatz. „Früher haben wir separate Analogaus-

gänge, Thermoelementeingänge oder Heizsteuereinheiten verschiedener

Anbieter verwendet. Jetzt werden all diese Funktionen von einem I/O-Sys-

tem abgedeckt“, beschreibt Wierciszewski die Vorteile.

Die Schrittmotoren sind direkt –

ohne zusätzliche Verstärker – mit

dem Busklemmensystem verbunden.

Die Vernetzung der I/O-Busklemmen

mit dem Beckhoff Buskoppler BK9000

erfolgt über Ethernet TCP/IP.

Sammeltisch von Wierciszewski

Controls für die Verpackungseinheiten

der Blutgruppentests

Zeit gespart und Kosten reduziertVon der ersten Planung bis zur fertigen Maschine dauerte es beim Tray-

aufrichter etwa vier Monate. Beim Sammeltisch ging es sogar noch

schneller: Konstruktion und Bau nahmen gerade mal zwei Monate in An-

spruch. Beide Maschinen waren in nur vier Tagen vollständig program-

miert.

Außerdem konnten die Kosten für die Steuerung und die Entwicklungs-

zeit deutlich reduziert werden. „Selbst mit integriertem SQL-Server und

umfassendem Visualisierungssystem kostet die Steuerungsplattform von

Beckhoff durchschnittlich 40 Prozent weniger als Geräte, mit denen ich

vorher gearbeitet habe“, erklärt Wierciszewski. „Die Tatsache, dass zwei

Maschinen mit nur einem Panel-PC gesteuert werden, spart viel Zeit und

Geld.

Auch die I/O-Verkabelung, die vorher mehrere Tage beanspruchte, ist mit

Busklemmen und Ethernet TCP/IP wesentlich vereinfacht. Außerdem er-

laubt die PC-basierte Steuerung den Remotezugriff per Internet auf die

Maschine, sodass sich Fehler online schnell beheben lassen.“

Wierciszewski Control möchte zukünftig seine Maschinen mit EtherCAT

ausrüsten und den EtherCAT-Servoverstärker AX5000 einsetzen, um ihre

Leistungsfähigkeit weiter zu verbessern und gleichzeitig eine umfassen-

de Konnektivität zu bieten. „Mit Beckhoff“, so das Fazit von Wierci-

szewski, „konnten wir effizienter konzipieren und die Maschinen bringen

eine Leistung, die alle Erwartungen übertrifft.“

Beckhoff USA www.beckhoffautomation.com


40 worldwide | france PC-Control 02 | 2009

Vernet Behringer erhebtPC-Control zum Standard

CNC-Bearbeitungszentren durchgängig

PC- und EtherCAT-basiert

Die Produktpalette von Vernet Behringer umfasst hochleistungsfähige CNC-

Mehrspindel-Portalbohrmaschinen, Allroundanlagen zum Stanzen, Bohren

und Markieren, Scher- und Stanzeinheiten sowie CNC-Brennschneidanlagen

zur Bearbeitung von Stahlprofilen und -blechen. Alle Maschinenmodule ver-

fügen über eine PC- und EtherCAT-basierte Automatisierungsplattform von

Beckhoff. EtherCAT ermöglicht die schnelle Kommunikation zwischen PC-

Steuerung, Antrieben und I/Os und optimiert so den gesamten Fertigungs-

prozess.

Mit dem Maschinentyp MAG B bietet Vernet Behringer eine Bohr-,

Stanz-, Markier- und Plasmaschneideinheit für Stahlbleche im Format von

acht mal zwei Metern und einer Dicke von bis zu 50 mm. Ausgestattet mit

Werkzeugwechslern an der Bohr- und Stanzeinheit und unterschiedlichen

Auswahlmöglichkeiten beim Markieren, erlaubt diese Maschine eine Vielfalt

an Bearbeitungsvorgängen.

Durchgängige Automatisierung steigert ProduktivitätUm den Erwartungen der einzelnen Märkte zu entsprechen, ist die vollstän-

dige Automatisierung der „Stand-alone“-Maschinen zu flexiblen Bearbei-

tungszentren ein absolutes Muss. „Vor allem die so erreichte Produktivitäts-

steigerung ist ein Verkaufsargument“, erläutert Loïc Guillou Keredan, Auto-

mation Manager von Vernet Behringer, und fährt fort: „Seit 1990 setzen wir

PC-basierte Steuerungen und Bedienoberflächen ein. So konnten wir eine ein-

fache und benutzerfreundliche Schnittstelle für die Steuerung unserer Ma-

schinen anbieten und direkte Anschlussfunktionalitäten integrieren, die im

Vorfeld bei den CAD-Kunden ausgeführt wurden.“

„Nach der Sichtung diverser Motion-Control-Anbieter stellte sich heraus, dass

die offene, PC-basierte Steuerungsplattform von Beckhoff mit EtherCAT und

TwinCAT PLC und NC/CNC für Automatisierung und Motion Control ideal zur

Steuerung unserer CNC-Werkzeugmaschinen geeignet ist“, berichtet Auto-

matisierungsexperte Keredan und fährt fort: „Die EtherCAT-Performance ist

bemerkenswert; die Verzögerungen liegen im Bereich weniger Nanosekun-

den.“

Standardisierte Steuerungsplattform schafft Preisvorteile„Nachdem die Beckhoff-Automatisierungsplattform bereits drei Jahre an der

MAG B erprobt wurde, ist sie seit Januar 2007 universell für unsere gesamte

Mehrspindel-Highspeed-Bohreinheit von Vernet

Behringer zur Bearbeitung von Baustahlprofilträgern

Das französische Traditionsunternehmen Vernet Behringer, mit Sitz in Dijon, hat sein gesamtes Maschinenportfolio zur Be-arbeitung von Flach- und Profilmetallen auf eine einheitliche, PC-basierte Steuerungsplattform umgestellt. Die aus homo-genen Baugruppen bestehenden Werkzeugmaschinenlinien sind durchgängig mit einem Industrie-PC, TwinCAT, EtherCAT,Busklemmen-I/Os und Antriebstechnik von Beckhoff ausgerüstet.


41 worldwide | francePC-Control 02 | 2009

Produktpalette als Hauptsteuerung im Einsatz“, berichtet der Automation

Manager. Eine Strategie, die im Einklang mit der Unternehmensphilosophie

von Vernet Behringer steht, die auf Interoperabilität und Flexibilität zielt.Wei-

tere Vorteile dieser Standardisierung bestehen in der Vereinheitlichung der

Schaltschränke und der Reduktion der Einarbeitungszeit für Bedien- und War-

tungspersonal.

„SPS und Motion Control sind nun in dem zuverlässigen, preiswerten und

kompakten Industrie-PC der Serie C69xx vereint. Dieser lässt sich leicht in-

stallieren, verkabeln, programmieren und unterhalten; außerdem ist die PC-

Plattform um einige Funktionalitäten erweiterbar“, betont Hervé Nawrocki,

IT-Manager bei Vernet Behringer. Durch den Einsatz von EtherCAT sind keine

zusätzlichen Feldbuskarten im IPC erforderlich. Darüber hinaus wird die Qua-

lität der Maschine verbessert, da der Import von Bearbeitungsdateien, wie

z.B. die Zyklen für Bohren, Gewindebohren, Führung, Schmiersteuerung,

automatische Messfunktionen für Verlängerungselemente, Kollisionsschutz-

systeme für Schlitten und Brenner, Zangensteuerung etc., wesentlich schnel-

ler erfolgt.

Aufgrund der kompakten Bauform des C69xx beansprucht der Industrie-PC

nur wenig Platz im belüfteten und temperaturgeregelten Schaltschrank. Die-

ser kann jetzt kleiner dimensioniert werden und ist zudem leichter, besser

zugänglich und einfacher zu verkabeln.

PC-Plattform ermöglicht zukünftig die Integration weiterer Funktionalitäten„Die Software TwinCAT ersetzt die herkömmlichen Hardware-SPSen. Wir ha-

ben austauschbare Softwarefunktionsbausteine an verschiedenen Maschinen

entwickelt. In Zukunft erlaubt uns diese Steuerungsarchitektur, uns mehr auf

NC zu konzentrieren und mehr Achsen zu verwalten oder neu zu gruppieren,

uns mit Interpolationen zu beschäftigen oder über die Integration von Vision-

Systemen nachzudenken“, erklärt Hervé Nawrocki.

Ein weiterer Vorteil ist die Möglichkeit, Steuerungs- und Wartungsaufgaben

dezentral über Internet durchzuführen. „Die sichere Fernwartung erlaubt uns

jederzeit einen Überblick über die Maschine und ihren Betriebszustand. Da-

durch ist eine schnelle Hilfe gewährleistet und gleichzeitig lassen sich Zeit-

und Energieaufwand reduzieren, da über 80% der anfallenden Probleme ge-

löst werden können, ohne dass ein Techniker vor Ort sein muss. Wartung und

Reparatur werden auch dadurch erleichtert, dass alle Daten zentral vom PC

aufbewahrt werden“, so Hervé Nawrocki abschließend.

Vernet Behringer www.vernet-behringer.com

Beckhoff Frankreich www.beckhoff.fr

Gehrungsbandsäge und Mehrspindel-Highspeed-Bohreinheit von Vernet

Behringer zur Bearbeitung von Baustahlprofilträgern

Beckhoff Servoverstärker steuern 14 Achsen mit einer Zykluszeit von 2 ms.Loïc Guillou Keredan, Automation Manager,

und Hervé Nawrocki, IT-Manager, von

Vernet Behringer. Der Werkzeugmaschinen-

bauer nutzt die PC- und EtherCAT-basierte

Steuerungstechnologie von Beckhoff in

seinem gesamten Maschinenportfolio.

Die MAG B von Vernet Behringer ist ein uni-

verselles Bearbeitungszentrum für Bleche

bis max. 50 mm Dicke (zum Brennschneiden

und Bohren) und bis 20 mm Dicke (zum

Stanzen). Sie wird vor allem im Stahlbau

zum schnellen und präzisen Ausbrennen

von Konturen, für Bohrungen, Stanzarbeiten

sowie für Markierungen eingesetzt.


Leaf House ist das erste energetisch unabhängige Bauwerk in Italien; ein Ort des Austausches zum Thema ökologische Nachhal-tigkeit und Sitz der „Leaf (Life Energy And Future) Community“. Realisiert wurde das Projekt von der Gruppe Loccioni zusammenmit einem Netzwerk verschiedener Unternehmen. Das Leaf House ist ein Gebäude mit sechs Wohneinheiten, das nur mit saube-ren Energien betrieben wird und ohne jegliche CO2-Emissionen auskommt. Das Besondere an diesem Modellversuch ist der Nach-weis, dass Ökologie und moderner Lebenskomfort keinen Widerspruch darstellen müssen. Intelligente Gebäudeautomatisierungvon Beckhoff liefert hierfür die Basis.

42 worldwide | italy PC-Control 02 | 2009

Wohnen im Einklang mit der Natur

Beckhoff Building Automation in CO2-neutralem Haus

Das Leaf House, das von

außen auf den ersten Blick

aussieht, wie viele andere

Wohngebäude auch, ist das

erste kohlenstoffneutrale

Haus, in dem modernste

Überlegungen zur energe-

tischen Nachhaltigkeit

umgesetzt wurden.

Die Leaf Community hat sich das Ziel gesetzt, integrierte und komplett

umweltverträgliche Lebensformen unter Einbeziehung modernster Tech-

nologie zu entwickeln und zu praktizieren. Das Leaf House ist daher nicht

nur ein komfortables Wohnhaus, das energetisch vollkommen unabhän-

gig ist und die Umwelt in keiner Weise belastet, sondern auch eine Art La-

bor zur Erfassung und Verarbeitung von Daten zur Optimierung der tech-

nologischen Entwicklung im Dienste eines nachhaltigen Lebensstils.

Effizientes Energiemanagement mit modernsten technischen StandardsMit einer Photovoltaikanlage zur Stromerzeugung und Solarpaneelen zur

Gewinnung des warmen Brauchwassers sowie zur Ergänzung der Hei-

zung, wird die Sonnenenergie des nach Süden ausgerichteten Gebäudes

optimal ausgenutzt. Hinzu kommt ein System zur Luftaufbereitung, das

dem Wohlbefinden im Inneren dient – mit ständiger Kontrolle von Tem-

peratur, Feuchtigkeit und Kohlendioxid in den Räumen. Eine Anlage zur

Rückgewinnung und Aufbereitung des Regenwassers, das in einem Be-

cken unter dem Garten gesammelt wird, dient dem Sanitärgebrauch und

der Bewässerung. Die Energieeffizienz des Bauwerkes geht bis ins Detail:

von der Verwendung elektrischer Apparate und Haushaltsgeräte mit nie-

drigem Energie- bzw. Wasserverbrauch bis hin zu Beleuchtungssystemen,

bei denen Lichtquellen zum Einsatz kommen, die nur geringe Wärme ab-

geben. Insbesondere für die Realisierung des Energiesparsystems wählte

Loccioni Beckhoff als Technologiepartner aus.

Loccioni hatte eine klare Vorstellung bezüglich der technologischen

Anforderungen an eine, die verschiedenen Systeme integrierende,

PC-basierte Gebäudesteuerung. In der umfassenden Produktpalette

von Beckhoff fand Loccioni die gewünschten Komponenten, ohne dass

Sonderanfertigungen nötig gewesen wären. Mit speziellen Funktions-

bausteinen bietet die TwinCAT Building Library von Beckhoff außerdem

umfangreiche Lösungen, die auf die spezifischen Anforderungen in der

Gebäudeautomation zugeschnitten sind. So ließen sich alle Gebäude-

funktionen im Leaf House softwarebasiert realisieren.

Embedded-PC zur Steuerung, Control Panel als BedieneinheitDie gesamte Ethernet-basierte Gebäudesteuerung besteht aus sieben

Embedded-PCs CX1020 und zwei Ethernet-Kopplern BK9000. Als Bedien-

oberfläche sind Einbau-Control-Panel mit 15-Zoll-TFT-Display und DVI-

/USB-Interface im Einsatz. Die Panel können bis zu 50 m vom PC entfernt

installiert werden und dienen der Überwachung der Raumfunktionen.

Der Anschluss der Datenpunkte erfolgt über Beckhoff Busklemmen. Mit

der Leistungsmessklemme KL3403 werden alle relevanten elektrischen

Daten des Versorgungsnetzes erfasst; die umfangreiche Netzanalyse lie-

fert die Basis für ein effizientes Energiemanagement. Die KL6401 bindet

die Klimaanlage mit LON-Interface in die Gesamtsteuerung ein. Die

KM2774-Module steuern die Sonnenblenden. Zur automatischen Last-

trennung dienen die Relaismodule KM2604, welche das direkte Schalten

von Verbrauchern mit hoher Stromaufnahme am Versorgungsnetz er-

möglichen. Analoge I/O-Klemmen und Thermoelement-Klemmen bieten

die Grundlage zur Regelung von Heizung und Klima.

Das breite Angebot an I/O-Komponenten zur Steuerung verschiedener Be-

leuchtungsszenarien sowie zur Raumkontrolle erlaubt auch das Erfassen


43 worldwide | italyPC-Control 02 | 2009

Loccioni-Gruppe Die Leaf Community, die „Gemeinschaft der sauberen Energie“, wurde von der Loccioni-Gruppe erdacht. Sie be-

schäftigt sich seit vierzig Jahren mit der Entwicklung von Lösungen im Bereich der Automation, Qualitätsmessung und -sicherung

sowie der Netzinfrastruktur. Als Technologie-Integrator, Planer und Bauherr hat Loccioni in die Community investiert, um zu-

kunftsweisende Lebensformen zu entwickeln. Saubere Energie und maximale Integration sollen den Riss zwischen Mensch und

Natur überbrücken, anstatt den Konflikt weiter zu vertiefen.

von Daten, die einen Einfluss auf den Energieverbrauch und das Wohlbe-

finden der Bewohner haben, wie z. B. die Steuerung externer Fensterlä-

den, Blickschutz von außen, Bewegung der Türen und Fenster, aber auch

die Korrelation der Klimabedingungen von außen und innen. Dabei lässt

sich der Energieverbrauch durch vielfältige Maßnahmen optimieren, sei

es durch die Einbindung der Fensterkontakte in die Heizungsregelung

oder das Absenken der Sollraumtemperaturen bei Abwesenheit der Be-

wohner bzw. bei Nacht.

Die PC-basierte Technik ermöglicht die Ferndiagnose, -wartung und -über-

wachung. Damit ist sie die ideale Plattform, um die von Loccioni gefor-

derte Überwachung der Energie- und Verbrauchsdaten zu gewährleisten.

Mit Technik von heute Zukunft gestaltenDas Leaf House ist bereits heute kohlenstoffneutral, d. h. die Energie wird

vollständig aus erneuerbaren Energien gewonnen, sodass keine CO2-

Emissionen anfallen. Es ist ein Wohnhaus, gleichzeitig aber auch ein La-

bor für neue Technologien zur effizienten Nutzung sauberer Energie, und

ein Ort der „Umwelterziehung“ der einen Beitrag leisten will zur Ent-

wicklung von Lebensformen, die auf die Zukunft unserer Erde zielen.

Leaf Community www.leafcommunity.com

Loccioni www.loccioni.com

Beckhoff Italien www.beckhoff.it

Veröffentlichung aus Automazione Oggi Nr. 317/2008 – von Maddalena Pria

Das Leaf House ist nicht nur ein Wohngebäude, sondern auch Technologie-

zentrale zur Verwaltung, Kontrolle und Analyse von Daten.

Das Control Panel CP69xx von Beckhoff bietet den Bewohnern des Leaf

House ein vollständiges Überwachungs- und Steuerungssystem für den

Energiehaushalt ihrer Wohnungen.

Beckhoff erfüllt mit seinem umfangreichen Angebot an I/O-Modulen

alle Erfordernisse zur Steuerung des Leaf House.


44 worldwide | italy PC-Control 02 | 2009

Süßwaren„unter Kontrolle“Beckhoff PC-Control optimiert Paletten- und Lagermanagement

Bauli hält in Italien über 50 % des Marktanteils für Saison-

backwaren (Weihnachten und Ostern) sowie 11,9% bei

Schokoladeneiern. In den letzten Jahren führte das Unter-

nehmen diverse Umstrukturierungs- und Verbesserungsmaß-

nahmen zur Optimierung der internen Produktionsprozesse

durch. Bei der Überarbeitung des Lagerbereichs hat sich Bau-

li auf die Erfahrungen von Itworks S.r.l. aus Ancona, einem

seit Jahren im Bereich von Rückverfolgbarkeitssystemen täti-

gen Unternehmen, sowie auf Beckhoff als Steuerungsliefe-

ranten gestützt. „Die Saisonabhängigkeit unserer Produkte

und der darauf beruhende hohe Personalwechsel erschwer-

ten früher das Störungsmanagement und die Zählung der

Palettenproduktion. Diese Angaben müssen absolut zuver-

lässig sein, damit die Unternehmensleitung die richtigen

wirtschaftlichen und strategischen Ent-

scheidungen treffen kann“, erklärt Giuli-

ano Bonizzato, Anlagenverantwortlicher

bei Bauli.

Zuverlässige ZahlenZiel der Maßnahme war es, die Rück-

verfolgbarkeit der Zusammenstellung

von Paletten und einzelner Lose zu

verbessern, die Unsicherheiten hin-

sichtlich der Lagerbestände zu ver-

ringern sowie den Einsatz der Ar-

beitskräfte am Ende der Produk-

tionsstraße zu optimieren, um so-

mit die Arbeitsabläufe zu erleich-

tern. Das alles sollte auf einer offenen

und verteilten Steuerungsarchitektur beruhen.

Die PC-basierte Steuerung, auf die die drei Palettier-

und Folienwickelstraßen umgerüstet wurden, gewährleistet

absolute Zuverlässigkeit bei der Zählung der Produktions-

menge und des Lagereingangs. Zudem vereinfacht sie die

Vorgänge zum automatischen Drucken des Palettenetiketts,

da sämtliche Druckcodes entfallen und Bedientafeln die An-

zeige und Kontrolle des Systems ermöglichen.

Panel-PC CP62xx ermöglicht einfache BedienungBeim früheren System wurden Verzögerungen und Schwie-

rigkeiten beim Management der Maschinenstillstände da-

durch verschärft, dass es kein unmittelbares Hilfsmittel zur

Beurteilung der Situation und kein Display zur sofortigen Be-

handlung der Probleme der Produktionsstraße gab. Hier wur-

de nun Abhilfe geschaffen: Ein Beckhoff Panel-PC CP62xx

zeigt zusammenfassende Informationen über die laufende

Der traditionsreiche italienische Süßwarenhersteller Bauli S.p.a. hat sein Paletten- und Lager-management einem grundlegenden Relaunch unterzogen. Durch Einführung einer PC-basierten Steuerung wurden der automatische Etikettendruck und die Zählung der Paletten-produktion am Ende der Fertigungsstraße optimiert. Ein Beckhoff Panel-PC CP62xx sorgt fürhöhere Zuverlässigkeit bei der Rückverfolgung der laufenden Produktion und liefert exakteInformationen über den Warenbestand.


45 worldwide | italyPC-Control 02 | 2009

Produktion und die Anzahl der erkannten – im Vergleich zur

Anzahl der zur Produktion vorgesehenen – Paletten. Zum Ex-

port kann der Produktionsauftrag durch formatierte Daten,

entsprechend dem Bestimmungsland, ergänzt werden.

Mit der Touchfunktionalität des Panel-PCs lassen sich z.B.

Fehler, die während des Produktionsvorgangs auftreten,

leichter beheben. Wird während der Produktidentifizierung

der Produktcode nicht erkannt, wird die Palette an der Wi-

ckelstation angehalten. Um den Vorgang mit der zwingend

erforderlichen Registrierung fortzusetzen, muss der Bediener

den Produktcode von Hand eingeben.

Bei der Zählung der Palettenproduktion wird, falls der

Scanner den Produktcode nicht erkennt, die Palette unmit-

telbar dort angehalten, wo

sie sich befindet.

So wird verhin-

dert, dass sie ins

Lager gebracht werden kann. Die Palettenleser wurden zu-

sammen mit den I/O-Klemmen an der vorletzten Station der

Rollenbahn angeordnet, um eine unbefugte Entnahme zu

verhindern.

EtherCAT als leistungsfähiges NetzwerkFür alle Vorgänge wurden die EtherCAT-Klemmen von

Beckhoff verwendet. Die durchgängige, offene Steuerungs-

plattform von Beckhoff ermöglicht – mit uneingeschränk-

ter Flexibilität in der Programmierung – die einfache Inte-

gration aller Komponenten: vom Bauli-Host-PC über Ethernet

und die Überwachungs-PCs, bis hin zur Feldebene, wo zum

Beispiel die Drucker für die Palettenetiketten direkt an die

verteilten seriellen Klemmen im EtherCAT-I/O-System ange-

schlossen sind.

Vieles hat sich gegenüber dem vorherigen System geändert:

angefangen bei der Erkennung des palettierten Produkts,

mit Übermittlung der Informationen an den Bauli-Host und

der Erstellung des Palettenetiketts, über die Erkennung der

Produkte, die für Auslandsmärkte bestimmt sind, und die

Aufforderung zu möglichen Zwangseingaben für die Eti-

kettendaten der Palette, bis hin zur Produktionszählung

und zum Alarmmanagement bei Störungen. Gilberto Bi-

asi, Management Produktionspersonal bei Bauli, ist

von dem neuen Steuerungssystem begeistert: „Die An-

lagenhardware mit Touchscreen und PC erleichtert

den Bedienern die Arbeit erheblich, was wiederum

Kosteneinsparungen mit sich bringt.“

Bauli S.p.a. www.bauli.it

Itworks S.r.l. www.it-works.it

Beckhoff Italien www.beckhoff.it

Der Beckhoff Panel-PC CP62xx

zeigt u. a. Informationen über

die laufende Produktion sowie die

Anzahl der erkannten Paletten an.


Historischer Meilenstein für EtherCATTechnology Group: das 1000. Mitglied1000 Mitgliedsfirmen innerhalb von etwas mehr als 5 Jahren: Die EtherCAT Technology Group ist von rasantem Wachstum geprägt. Mitglied Nummer 1000 ist Multivac, ein führender Hersteller von Verpackungsmaschinen mit Hauptsitz in Wolfertschwenden in Bayern.

Alois Allgaier, Geschäftsbereichsleiter

Steuerungstechnik bei Multivac, erhält

die Ehrenurkunde und die Trophäe als

1000. ETG-Mitglied von Martin Rostan,

Executive Director der ETG.

EtherCAT Technology Group erweitertTest-Tool auf CANopen-Antriebsprofil

46 ETG PC-Control 02 | 2009

Das CANopen-Profil CiA402 dürfte eines der am weitesten verbreiteten

Antriebsprofile sein. Es wird nicht nur in Europa unterstützt, sondern zu-

nehmend auch in Nordamerika und Asien. Das Profil selbst wie auch des-

sen Abbildung auf die EtherCAT-Kommunikation sind in IEC 61800-7 ge-

normt. Es enthält drei Betriebsarten für die zyklisch-synchrone Regelung

von Antrieben. Diese neuen Betriebsarten waren 2005 von ETG-Mit-

gliedern im Hinblick auf EtherCAT eingebracht worden. Sie bilden auch

die Grundlage für die entsprechende ETG-Implementierungsrichtlinie, die

2007 veröffentlicht wurde.

Die Testerweiterung prüft die entsprechenden Objektverzeichnis-Einträge

und die Statusmaschinen auf Übereinstimmung mit dem Standard und

verringert damit für den Anwender den Aufwand bei der Inbetriebnah-

me der Antriebe. Zuständig für die EtherCAT-Testausprägung und damit

auch für die Geräteprofil-Testerweiterung ist die Working Group „Confor-

mance“ innerhalb der EtherCAT Technology Group.

„Die Inbetriebnahme der EtherCAT-Kommunikation gestaltet sich be-

kanntlich sehr schnell und einfach. Bei der Anwendungsschnittstelle, die

im Geräteprofil festgelegt ist, ist speziell bei Antrieben manchmal

mehr Aufwand erforderlich, insbesondere in einem Verbund, bei dem

Antriebe mehrerer Hersteller zum Einsatz kommen. Von dem Profiltest

versprechen wir uns eine weitere Vereinheitlichung der Implementie-

rungen und damit noch kürzere Inbetriebnahmezeiten für unsere Kun-

den“, meint ETG-Vorstand Dr. Peter Heidrich, Entwicklungsleiter Antriebe

bei Baumüller.

Die ETG erweitert das Conformance-Test-Tool um das CANopen-An-triebsprofil CiA402. Mit diesem Schritt wird die einheitliche Implemen-tierung des Profils gefördert und damit die problemlose Inbetriebnah-me von EtherCAT-Antrieben weiter erleichtert. Eine erste Version desTestwerkzeugs soll bereits in wenigen Wochen zur Verfügung stehen.

Der Öffentlichkeit vorgestellt wurde die ETG im No-

vember 2003, das eigentliche Kick-off-Meeting fand

am 9./10. März 2004 statt. EtherCAT wurde im Laufe

dieser Jahre nicht nur zu einem internationalen Stan-

dard, sondern zu einer weltweit anerkannten Netz-

werk-Technologie. Mittlerweile hat die ETG Mitglieder

in 45 Ländern, unterhält Büros in Deutschland, den

USA, China, Japan und Korea, und verfügt über ein

Team von 15 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern. Seit

zwei Jahren wächst die ETG durchschnittlich um ein

Mitglied je Arbeitstag. Kamen anfänglich noch fast

70% der Mitglieder aus Deutschland, so sind nun über

65% aus anderen Ländern. Der zweitgrößte Anteil der

Mitglieder kommt aus den USA, dicht gefolgt von

Japan, danach Italien, die Schweiz und China – allein

in Asien sind es bereits 220 Mitgliedsfirmen.

„Natürlich freuen wir uns sehr, diesen Meilenstein

so schnell erreicht zu haben“, sagt Martin Rostan,

Executive Director der ETG. „Es ist die Attraktivität

der EtherCAT-Technologie selbst, die diesen großen

Zulauf bewirkt hat. Der Erfolg ist dabei nicht in erster

Linie in der Mitgliederzahl zu sehen, sondern in der

weltweiten Verbreitung und Akzeptanz der Technolo-

gie. EtherCAT hat sich sowohl bei den Herstellern als

auch bei den Anwendern etabliert und ist in vielfäl-

tigen Applikationen erfolgreich im Einsatz.“

Alois Allgaier, Geschäftsbereichsleiter Steuerungstech-

nik bei Multivac, begründet deren ETG-Mitgliedschaft:

„EtherCAT bringt uns technologisch einen großen

Schritt nach vorn. Die Taktzeiten werden optimiert und

unsere Maschinen dadurch noch effizienter und zu-

verlässiger. Dank Safety-over-EtherCAT können wir

auch die Sicherheitstechnik mit der gleichen Basis-

technologie abdecken. Da liegt die Mitgliedschaft in

der ETG auf der Hand. Die effektive Struktur des Ver-

bandes ermöglicht uns Anwendern, auch unsere Sicht

der Dinge schnell und einfach einzubringen.“


EtherCAT-Stand auf Hannover Messe gut besucht

EtherCAT-Seminar-Serie in NordamerikaIn Nordamerika werden die erfolgreichen EtherCAT-Seminare

auch 2009 fortgesetzt. 2008 fanden die Technologie-Events in

insgesamt dreizehn Städten in den USA und Kanada statt –

von Seattle im Nordwesten bis Charlotte im Südosten. In die-

sem Jahr macht das Seminar in sechs weiteren Orten Station.

Zusätzlich zu den Einführungsseminaren werden in den USA

auch regelmäßig EtherCAT-Implementierungsworkshops ab-

gehalten – zuletzt wieder im Mai in San Jose und Chicago.

Die EtherCAT-Seminare und die Implementierungsworkshops

erfüllen die Anforderungen des US-amerikanischen Nationa-

len Ingenieursverbandes und können damit den offiziellen

Fortbildungsstunden zugerechnet werden, die Ingenieure in

den USA jährlich nachweisen müssen.

Allen Unkenrufen zum Trotz: Die Hannover Messe und insbesondere

auch der EtherCAT-Gemeinschaftsstand waren gut besucht. Das

Stand-Team registrierte mehr Interessenten als bei jeder anderen

Hannover Messe zuvor. Nachdem Korea das Partnerland der dies-

jährigen Messe war, durften koreanische Aussteller auf dem ETG-

Stand natürlich nicht fehlen: RedOne Technologies präsentierte einen

EtherCAT-basierten mobilen Roboter. Ein weiteres Highlight des Stan-

des war die Multi-Vendor-Antriebsdemo: 25 unterschiedliche Antrie-

be von 16 Herstellern zueinander synchronisiert in einem einzigen

Netzwerk – das dürfte in der Geschichte der Feldbustechnik bisher

keiner anderen Technologie gelungen sein. Insgesamt zeigten die 40

Mitaussteller auf dem Gemeinschaftsstand etwa 200 verschiedene

EtherCAT-Produkte. Die Hannover Messe war auch Treffpunkt für die

internationale ETG-Crew: Aus Korea waren Prof. Yong Seon Moon,

ETG-Repräsentant Korea, und Key Yoo, Leiter des ETG-Büros in Seoul,

angereist. Takeshi Kameda, ETG-Repräsentant Japan, war ebenso in

Hannover wie Joey Stubbs vom ETG-Büro in Austin, Texas. Beryl Fan

vom ETG-Büro in China nutzte die Gelegenheit und nahm gleich nach

der Messe auch noch am ETG-Marketing-Committee-Meeting in

Nürnberg teil.

47 ETGPC-Control 02 | 2009

Asien bildet einen Schwerpunkt bei den

Aktivitäten der EtherCAT Technology Group

in diesem Jahr: Zahlreiche Einführungsse-

minare und Trainings finden statt und die

ETG präsentiert die EtherCAT-Technologie

auf vielen Messen. Die kürzlich durchge-

führte Industrial-Ethernet-Seminar-Serie in

Indien markierte den Beginn der ETG-Prä-

senz in diesem schnell wachsenden Wirt-

schaftsraum. Obwohl die Seminare nur in-

tern für ETG-Mitgliedsfirmen ausgeschrie-

ben waren, registrierten sich über 150 Teil-

nehmer für die Veranstaltungen in Neu

Delhi, Bangalore und Pune. Auf der Agenda

EtherCAT in Indienstanden eine detaillierte Technologieein-

führung ebenso wie Applikationsberichte. In

Indien wird EtherCAT bereits in einer Vielzahl

von Anwendungen eingesetzt, z.B. in Ver-

packungsmaschinen,Automobilprüfständen,

Windturbinen und Halbleiterfertigungsanla-

gen. Aber indische Firmen nutzen EtherCAT

nicht nur für regionale Applikationen: Da

einige große internationale Firmen For-

schungs- und Entwicklungszentren in Indien

betreiben und andere projektbezogen auf

indische Ingenieurdienstleistungen zurück-

greifen, sind zur Zeit viele EtherCAT-Imple-

mentierungen in Indien in Arbeit.


Hannover Messe 2009:

der Beckhoff-Hauptstand in

Halle 9 – New Automation

Technology auf 800qm

48 events PC-Control 02 | 2009

Rückblick Hannover Messe 2009

Ausbau der Antriebstechnik:

Neue Servomotoren bis 150Nm

Neue Displaygrößen: Die 24-Zoll-Panel wurden

als Einbau- und Kompakt-Panel vorgestellt.

Neu: Roboter-Integration in TwinCAT ermöglicht optimale Syn-

chronisierung zwischen Roboter und Standard-Motion-Control.

Auf der Hannover Messe vom 20. bis 24. April 2009 war Beckhoff mit zwei Messeständen, im Bereich „Industrial Automation“ und auf der neuen Leitmesse„Wind“, vertreten. Auf dem Hauptstand in Halle 9, Stand F06, präsentierte Beckhoff auf 800 qm sein komplettes Produktspektrum sowie zahlreiche Pro-duktneuheiten aus den Technologiebereichen IPC, I/O, Motion und Automation.


Das komplette Beckhoff-Produktspektrum auf der Hannover Messe 2009:

IPC, I/O, Motion und Automation

49 eventsPC-Control 02 | 2009

Wind

RoboCup

Rund 600 ostwestfälische Schüler besuchten

Beckhoff auf der Hannover Messe.

Partnerland Korea: Der südkoreanische Beckhoff-Distributor Tri-TEK zu Gast

auf der Hannover Messe (v. l. n. r.): Genie Son, Tri-TEK; Kai Ristau, Leiter Inter-

national Sales bei Beckhoff; Key Yoo, Geschäftsführer Tri-TEK; Hans Beckhoff,

Geschäftsführer Beckhoff; Mike Kim, Tri-TEK; Sam Jang, Tri-TEK

Skills Germany: Die Förderinitiative für nationa-

le und internationale Berufswettbewerbe kürte

auf der Hannover Messe den deutschen Meister

– mit dabei Daniel Bröckling von Beckhoff.

RoboCup German Open 2009: Das von Beckhoff

gesponserte Team der Eindhoven University

of Technology belegte beim RoboCup in der

Kategorie Middle-Size League den 3. Platz.

Hannover Messe 2009: der Beckhoff-Stand in

Halle 27 im Rahmen der neuen Leitmesse Wind

Weitere Impressionen www.beckhoff.de/hmi

TectoYou


Europa

Deutschland

Motek

21. – 24. September 2009

Stuttgart

www.motek-messe.de

FachPack

29. September – 01. Oktober 2009

Nürnberg

www.fachpack.de

Forum Maschinenbau

04. – 06. November 2009

Bad Salzuflen

www.forum-maschinenbau.com

SPS/IPC/Drives

24. – 26. November 2009

Nürnberg

www.mesago.de/SPS

Österreich

Smart Automation

07. – 09. Oktober 2009

Linz

www.smart-automation.at

Schweiz

Go.automation technology

01.–04. September 2009

Basel

www.go-automation.ch

Belgien

ECL Brussels


Brüssel

Halle 4, Stand 1061

www.easyfairs.com

Mocon Hydromech

14.–15. Oktober 2009

Brüssel

Halle 7, Stand 7025

www.easyfairs.com

Dänemark

Hi-Industri


Herning

www.hi-industri.dk

Messetermine 2009

Finnland

Automaatio


Helsinki

www.finnexpo.fi/automaatio

Frankreich

Building Innovations Rhone-Alpes

07.–08. Oktober 2009

Lyon

Halle 3, Stand E3

www.easyfairs.com

Italien

Save

20.–22. Oktober 2009

Verona

www.exposave.com

Norwegen

EuroExpo


Porsgrunn

www.euroexpo.se

Polen

Protech

18. – 19. November 2009

Wroclaw

www.targi-protech.pl

Russland

PTA

22. – 24. September 2009

Moskau

www.pta-expo.ru/moscow

Hi-Tech Building & House

21. – 23. Oktober 2009

Moskau

www.hitechhouse.ru

Automation

02. – 04. Dezember 2009

Sankt Petersburg

www.en.farexpo.ru/ais2009

PTA Ural

08. – 10. Dezember 2009

Jekaterinburg

www.pta-expo.ru/ural

50 events PC-Control 02 | 2009


Schweden

EuroExpo

26.–27. August 2009

Sundsvall

www.euroexpo.se

Scanautomatic

13.–16. Oktober 2009

Stockholm

www.scanautomatic.se

EuroExpo

25.–26. November 2009

Luleå

www.euroexpo.se

Asien

China

Wind Power Asia

08. – 10. Juli 2009

Peking

www.windpowerasia.com

Propak China

15.–17. Juli 2009

Shanghai

www.propakchina.com

Industrial Automation &

Instruments Exhibition

20.–23. August 2009

Qingdao

www.zd-yiqi.com

China Wind Power

21.–23. Oktober 2009

Peking

www.chinawind.org.cn

Industrial Automation Show

03.–07. November 2009

Shanghai

www.industrial-automation-show.com

Korea

Kormarine

21.–24. Oktober 2009

Busan

www.kormarine.net

Nordamerika

Kanada

Canadian Manufacturing

Technology Show

19.–22. Oktober 2009

Toronto

Stand 4010

www.cmts.ca

USA

Semicon West

14.–16. Juli 2009

San Francisco

Stand 1547

www.semiconwest.org

AWFS Fair

15.–18. Juli 2009

Las Vegas

Stand 1753

www.awfsfair.org

Pack Expo

05.–07. Oktober 2009

Las Vegas

Hall S, Stand 5357

www.packexpo.com

Isa Expo

06.–08. Oktober 2009

Houston

Stand 1701

www.isa.org/expotemplate.cfm

Fabtech

15.–18. November 2009

Chicago

Stand 1300

www.fmafabtech.com

Weitere Messetermine der weltweiten Tochter- und

Partnerfirmen finden Sie unter: www.beckhoff.de/messe

51 eventsPC-Control 02 | 2009

Achema 2009

Ligna 2009Auf der Ligna 2009 in Hannover

präsentierte Beckhoff im Mai 2009

seine PC- und EtherCAT-basierte

Steuerungstechnik für Holzbearbei-

tungsmaschinen. Schwerpunkte

waren u. a. die neuen Leistungsklas-

sen der Servoverstärker-Baureihe

AX5000 und branchenspezifische

Lösungen wie die Bohroptimierung.

Vom 11. bis zum 15. Mai 2009 war

Beckhoff auf der Achema, in Frank-

furt am Main, vertreten. Neben Sys-

temlösungen für die Verpackungs-

technik oder für den Bereich Mess-

und Regelungstechnik wurden

Lösungen für die Prozessautoma-

tion z.B. für das Ansteuern von

Pumpen und Ventilen präsentiert.

Impressionen www.beckhoff.de/ligna


www.beckhoff.de www.pc-control.net

Nr. 2 | Juli 2009


Documents

Scientific Automation: Von der Blackbox in den PCsichere SPS-Funktion in die PC-Steuerung.Die voraussichtliche Markt-einführung ist Ende 2009 geplant. Als Steuerungsplattform setzt