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Steuern & Vernetzen

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Bewegungen visualisieren

Text: Ralf Brünger, Lenze FotoS: Lenze
Für die Realisierung anspruchsvoller Mensch-Maschine-Schnittstellen müssen Steuerungs-und Visualisierungsplattformen leistungsfähig und flexibel sein. Je nach Anforderung lassen sie sich in antriebs- oder steuerungsbasierten Systemen als reine Bedien- und Visualisierungsgeräteeinsetzen. Eine All-in-one-Lösung kann aber auch die zentrale Steuerung der Abläufe und Bewegungen der Maschine übernehmen.

Ein Trend ist auch im Maschinenbau nicht zu übersehen: Die Anforderungen an die Visualisierung steigen und das beinahe unabhängig davon, ob sie für einen komplexen Automaten gedacht ist oder für einen einfachen Halbautomaten. Nicht ganz unschuldig an dieser Entwicklung sind die mittlerweile allgegenwärtigen Smart Phones und Tablet-PCs mit ihren attraktiven grafischen Benutzeroberflächen und berührungssensitiven Displays. Der Umgang mit diesen Geräten beeinflusst auch die Käufer und Bediener von Maschinen, die einen ähnlichen Komfort erwarten. Maschinenbauer sehen sich vermehrt nach Lösungen um, mit denen sich moderne Visualisierungskonzepte im industriellen Umfeld wirtschaftlich und flexibel realisieren lassen. Hier bieten sich PC-basierte Plattformen an. Für den Einsatz in rauer Industrieumgebung sind viele Panel-PCs aber nur bedingt geeignet und müssen regelmäßig gewartet werden. Die Panel-Controller der Serie p500 von Lenze wurden für den maschinenahen Einsatz konzipiert. Sie sind leistungsstark, wartungsfrei und arbeiten energieeffizient. Ein 1,6GHz-Prozessor aus der Atom-Familie von Intel und 1 GB interner Arbeitsspeicher sorgen für einen Performance-Level der anspruchsvolle Visualisierungsanwendungen bewältigt. Der für batteriebetriebene Produkte entwickelte Chip geht sparsam mit Energie um und kommt deshalb ohne Lüfter aus. Das Einbaugerät in Schutzart IP65 an der Frontseite kann auch dort installiert werden, wo eine Kühlung kaum möglich ist oder Lüfter nicht eingesetzt werden dürfen. Auf ein konventionelles Festplattenlaufwerk wurde bewusst verzichtet, dadurch ist das Gerät frei von rotierenden Teilen und robust gegenüber Schock und Vibrationen.

LEDs erleichtern Lesbarkeit

Zwei weitere Eigenschaften ermöglichen einen wartungsfreien Betrieb des Geräts: Zum einen wurde die bei Industrie-PCs übliche Pufferbatterie durch einen SuperCap-Kondensator ersetzt, so dass der sonst alle zwei Jahre fällige Batterietausch entfällt. Zum anderen fungieren LEDs - und nicht die üblichen, anfälligeren Leuchtstoffröhren - als Hintergrundbeleuchtung des berührungssensitiven TFT-Displays. Die LED-Technik hat einen zusätzlichen Vorteil: Sie nimmt weniger Strom auf und ermöglicht eine kompaktere Bauweise, eine homogenere Ausleuchtung und einen höheren Kontrast. Letzterer gewährleistet in Verbindung mit dem Display, in den Größen 7 , 10,4 oder 15 Zoll, eine gute Lesbarkeit auch unter ungünstigen Beleuchtungsverhältnissen. Als Massenspeicher wurde statt Festplatte ein 2 GB großer interner Flash-Speicher integriert, auf dem zum Beispiel das Betriebssystem und die Treiber abgelegt sind. Die Anwendungsdaten werden dagegen auf einer SD-Karte verwaltet. Das erleichtert einen Gerätetausch oder eine Serieninbetriebnahme.

Flexibel im Einsatz

Zur Grundausstattung der Panel-Controller gehören zwei 100MBit-Ethernet-Schnittstellen mit integriertem Switch, so dass eine Linienverdrahtung ohne zusätzlichen Switch möglich ist. Daneben haben die Geräte ein Ethercat-Interface sowie zwei USB-Anschlüsse, über die zum Beispiel ein Backup der Software auf USB-Stick gezogen werden kann. Der p500 ist mit einem Slot ausgestattet, dadurch lässt sich das Gerät mit optionalen Kommunikationskarten erweitern, zum Beispiel eine CANopen-Kommunikationskarte mit zwei synchronisierten CAN-Anschlüssen. Für die Anbindung an eine Liniensteuerung steht darüber hinaus eine Profibus-Slave-Karte zur Verfügung. Aufgrund dieser Anbindungsmöglichkeiten kann der Panel-Controller in drive-based-Architekturen (Systeme in denen ein intelligenter Antrieb zusätzlich als Steuerung einer Maschine oder eines Maschinenmoduls fungiert) und in controller-based-Architekturen mit separater Bewegungs- und Logiksteuerung, die als reine Visualisierungsplattform genutzt werden. Die Ankopplung des p500 an die Steuerung erfolgt je nach Architektur über CAN oder über Ethernet. Die integrierte Ethercat-Schnittstelle bietet ausreichend Bandbreite, um auch in umfangreicheren Installationen schnelle Regelungen und enge Achskopplungen umsetzen zu können.

Komplexe Funktionen realisieren

Damit lassen sich sowohl komplexe koordinierte Bewegungen realisieren, wie sie für Roboter- oder CNC-Funktionen benötigt werden, als auch eine größere Anzahl an Achsen synchronisieren. Die Visualisierung und die Steuerung in einem Panel-Controller zu vereinen, bietet mehrere Vorteile: Da die separate Steuerung entfällt, wird wertvoller Platz im Schaltschrank gespart. Weniger Automatisierungskomponenten bedeuten weniger Aufwand beim Engineering, bei der Montage und bei der Inbetriebnahme der Maschine.

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