Machine-Centric Robotics

(1)

Innovationen 2021

(2)

(3)

Inhalt

Integrierte Robotik ...04

Machine Vision ...16

Industrielle Kommunikation ...28

Track-Technologie ...40

Antriebstechnik ...50

Steuerungstechnik ...70

PC- und Panel-Systeme ...86

Software ...96

Sicherheitstechnik ...130

Mobile Automation ...142

Prozess- und Fabrikautomatisierung ...150

(4)

Machine-Centric Robotics

04

Machine-Centric Robotics

(5)

05

(6)

Bei B&R erhalten Maschinenbauer Roboter und Maschinenautomatisierung aus einer Hand. B&R bietet ABB-Roboter als integralen Bestandteil seines Automatisierungssystems an. Maschinen- bauer profitieren von einer noch nie dagewesenen Präzision bei der Synchronisierung zwischen Robotik und Maschinensteuerung. So können sie produktivere Maschinen und Anlagen bauen.

Nahtlos integriert

Die ABB-Roboter werden wie jede andere Automa- tisierungskomponente in der B&R-Entwicklungs- umgebung programmiert. Die Robotiksteuerung ist anschließend integraler Bestandteil der Maschinenapplikation.

<

Ein Ansprechpartner

<

Ein einheitliches System

<

Eine Software

ESU

Robotik und Maschinen-

automatisierung aus einer Hand

06

(7)

Mit wenigen Klicks zur Robotikapplikation Zur Programmierung sind keine Kenntnisse spezifi- scher Robotiksprachen notwendig. Dem Anwender stehen sämtliche Methoden zur Verfügung, die er von der Maschinenprogrammierung kennt, zum Beispiel Kontaktplan, Strukturierter Text und C/C++.

Zudem gibt es für jeden verfügbaren Robotertyp ein vorkonfiguriertes Modell in Automation Studio.

Der Applikationsersteller wählt den gewünschten Robotertyp in einem Wizard aus und schon sind sämtliche benötigte Daten und Parameter für Servoantriebe, Traglasten und Maximalmomente in sein Projekt kopiert. Der Roboter ist ohne weitere Konfigurationsarbeit sofort einsatzbereit.

<

Gewohnte Entwicklungsumgebung

<

Vorgefertigte Softwarebausteine

<

Vollständig mit Maschinenfunktionen vernetzt

Alles aus einer Hand

Machine-Centric Robotics umfasst alle Kompo- nenten, um eine Robotikapplikation im Rahmen einer Maschinenautomatisierung umzusetzen.

Die einzelnen Elemente sind nahtlos aufeinander abgestimmt und ermöglichen die sofortige Inbetriebnahme mit jeder B&R-Steuerung. B&R liefert alle benötigten Komponenten:

<

Robotermechanik mit Servomotoren

<

Servoverstärker ACOPOS P3

<

Kabel in gewünschter Länge

<

Umfangreiche Robotik-Software

07

(8)

Sechs Achsen für jeden Anwendungsfall

B&R-Kunden können aus einer breiten Palette an bewährten ABB-Knickarmrobotern mit sechs Achsen auswählen. In Kürze ergänzt B&R sein Portfolio zudem um die neue Serie IRB 1300, welche sich durch höhere Performance bei deutlich kleinerer Stellfläche und weniger Gewicht auszeichnet.

Die Roboter können Maximallasten von vier bis 60 kg tragen und weisen eine Reichweite von bis zu 2,5 m auf. Für Sensoren, Aktoren und Greifer sind Druck- luftleitungen, Signalkabel und teilweise auch Ether- net-Kabel in den Robotern verbaut. Aufgrund der zahlreichen verfügbaren Varianten und Optionen ist nahezu jeder denkbare Anwendungsfall abgedeckt.

Robotertyp < IRB 1100–4/0.58 IRB 1300-11/0.9 IRB 1300-10/1.15 IRB 1300-7/1.4 IRB 1600–6/1.45 IRB 1600–10/1.45 IRB 4600–20/2.50 IRB 4600–45/2.05 IRB 4600–60/2.05

Traglast [kg] 4 11 10 7 6 10 20 45 60

Reichweite [m] 0,58 0,90 1,15 1,40 1,45 1,45 2,50 2,05 2,05

Schutzart IP40 IP40 IP54 IP67

Montageart beliebig beliebig Boden, Wand, Decke, geneigt Boden, Decke, geneigt

Positionswiederholgenauigkeit [mm] 0,01 0,02 0,02 0,03 0,02 0,05 0,05 0,05 0,06

Integrierte Anwenderschnittstellen 8× Signal (30 V; 0,5 A) 1× Ethernet (1000BASE-T)

bis zum Oberarm

12x Signal (30 V; 1,5 A) 4x Signal (60 VDC; 4 A) 1× Ethernet (1000BASE-T) bis zum Oberarm

23× Signal (50 V; 0,25 A)

10× Leistung (250 V; 2 A) bis zum Oberarm 23× Signal (50 V; 0,5 A)

4× Leistung (300 V; 2 A) bis zum Oberarm Integrierte Druckluftleitungen 4x mit max. 6 bar bis zum

Oberarm 4x mit max. 6 bar bis zum Oberarm 1x mit max. 8 bar bis zum Oberarm 1x mit max. 8 bar bis zum Oberarm

Robotergrundfläche [mm x mm] 160 x 160 220 x 220 484 x 648 512 x 676

Gewicht [kg] 21 74,5 77 78,5 250 412 425

08

(9)

Bitte Kategorien und Typen klar def.

Robotertyp < IRB 1100–4/0.58 IRB 1300-11/0.9 IRB 1300-10/1.15 IRB 1300-7/1.4 IRB 1600–6/1.45 IRB 1600–10/1.45 IRB 4600–20/2.50 IRB 4600–45/2.05 IRB 4600–60/2.05

Traglast [kg] 4 11 10 7 6 10 20 45 60

Reichweite [m] 0,58 0,90 1,15 1,40 1,45 1,45 2,50 2,05 2,05

Schutzart IP40 IP40 IP54 IP67

Montageart beliebig beliebig Boden, Wand, Decke, geneigt Boden, Decke, geneigt

Positionswiederholgenauigkeit [mm] 0,01 0,02 0,02 0,03 0,02 0,05 0,05 0,05 0,06

Integrierte Anwenderschnittstellen 8× Signal (30 V; 0,5 A) 1× Ethernet (1000BASE-T)

bis zum Oberarm

12x Signal (30 V; 1,5 A) 4x Signal (60 VDC; 4 A) 1× Ethernet (1000BASE-T) bis zum Oberarm

23× Signal (50 V; 0,25 A)

10× Leistung (250 V; 2 A) bis zum Oberarm 23× Signal (50 V; 0,5 A)

4× Leistung (300 V; 2 A) bis zum Oberarm Integrierte Druckluftleitungen 4x mit max. 6 bar bis zum

Oberarm 4x mit max. 6 bar bis zum Oberarm 1x mit max. 8 bar bis zum Oberarm 1x mit max. 8 bar bis zum Oberarm

Robotergrundfläche [mm x mm] 160 x 160 220 x 220 484 x 648 512 x 676

Gewicht [kg] 21 74,5 77 78,5 250 412 425

09

(10)

Maximale Performance mit Deltarobotern

Highlights

<

Hohe Performance

<

Für Nahrungsmittelproduktion geeignet

<

Breite Auswahl

Das B&R-Portfolio umfasst Deltaroboter der Marken ABB und Codian. Die vielfältigen Robotermodelle ermöglichen es, Produkte bei hohem Tempo zu sortieren, zusammenzustellen und zu ordnen - auch in der Nahrungsmittelindustrie, dem Pharma- bereich oder in Reinräumen.

Die Deltaroboter von B&R sind schnell, zuverlässig und äußerst vielseitig. Das Produktspektrum beginnt bei sehr kleinen Kinematiken, die auch unter beengten Platzverhältnissen eingesetzt werden können. Am anderen Ende des Portfolios finden sich Modelle mit einer Traglast von bis zu 35 kg.

So lassen sich Pick-and-Place-Applikationen auch mit schweren Produkten umsetzen.

B&R stellt für alle Modelle die Performance- Parameter nach ISO 9283 zur Verfügung, zum Beispiel die Positionswiederholgenauigkeit.

Auch die möglichen Pickzyklen sind exakt auf- geführt. Dadurch wird das Projektieren wesentlich einfacher und aufwendige Tests zur Ermittlung der möglichen Performance können entfallen.

10

(11)

Robotertyp < Delta

Traglast [kg] 1 - 35

Reichweite [m] ^{0,5 - 2,1}

Schutzart IP54 / IP65 / IP67 / IP69K

Montageart hängend

Positionswiederholgenauigkeit [mm] 0,1

Integrierte Anwenderschnittstellen 12x Signal 50 V; 250 mA (IRB 360) Integrierte Druckluftleitungen 1x mit max. 7 bar (IRB 360)

11

(12)

Stets im Griff

Highlights

<

Intuitives Einlernen (Teachen)

<

Schneller Zugriff

<

Optimale Bedienung

Mit einem neuen Roboter-Bedienpanel von B&R lassen sich Roboter intuitiv steuern und einlernen.

Dafür verfügt das Panel über einen 3D-Joystick, Hardwaretaster und ein entspiegeltes Multi- touch-Display. Für die Sicherheit sorgt ein leicht erreichbarer Not-Aus-Taster.

Das Panel ist vollständig in das B&R-System integriert. Daher kann der Anwender das gleiche Bedien- gerät für Roboter und Maschine verwenden und so ein Gerät einsparen.

Not-Aus

Multitouch-Display Robustes Gehäuse in IP54

USB 3.0

Intuitiver 3D-Joystick

3-stufiger Zustimmungstaster Drucktaster für schnellen Zugriff auf wichtige Funktionen 12

(13)

Pick-and-place-Applikationen lassen sich mit wenigen Klicks einrichten und optimieren.

onen stehen zum Beispiel kürzestmögliche Pick-Dauer, First In – First Out oder energieopti- male Bewegungsprofile zur Verfügung.

Konfigurieren statt programmieren

mapp Pick&Place basiert auf dem Software- Baukasten mapp Technology und ist somit automatisch mit allen anderen mapp-Software- komponenten verbunden. Die Koordination mit anderen Achsen, dem B&R-Vision-System oder der webbasierten Visualisierung mapp View lässt sich daher mit wenigen Klicks einrichten. Ein Großteil der manuellen Programmierarbeit entfällt, die Entwicklungszeit verkürzt sich.

Produktiver mit vorgefertigten Softwarebausteinen

Mit einer vorgefertigten Software-Lösung von B&R können Maschinenbauer Pick-and-place- Applikationen nun wesentlich einfacher umsetzen.

Das System steuert dabei nicht nur den Roboter selbst, sondern übernimmt auch die Koordination mit weiteren Achsen, Förderbändern oder intelligenten Tracks.

mapp Pick&Place lässt dem Anwender maximale Freiheit bei der Gestaltung des Prozesses. So können Delta-, Knickarm- und Scara-Roboter in beliebiger Anzahl verwendet werden. Zudem optimiert die Software den Prozess automatisch nach Wunsch des Applikationserstellers. Als Opti-

Highlights

<

Höhere Produktivität

<

Geringerer Programmieraufwand

<

Maximale Flexibilität

13

(14)

visualisieren. Einzelne Bewegungen oder einfache Prozesse werden bildlich dargestellt und können aus jedem Winkel in Bewegung betrachtet werden.

Wesentlich beschleunigt

Für aufwendige Prozesssimulationen bietet B&R durch seine offene Entwicklungsumgebung viele Möglichkeiten, unter anderem eine bidirektionale Schnittstelle zur Simulationssoftware industrial- Physics. Dort lassen sich ganze Fertigungs- straßen dreidimensional darstellen und simulieren – inklusive der zeitlichen und positionsgenauen Interaktion von Robotern mit weiteren Maschinen- teilen und Produkten. So kann der Anwender zum Beispiel mögliche Kollisionen zwischen Produkten und Robotern aufdecken. Zudem lassen sich Ungenauigkeiten und aufgetretene Fehler gezielt nachstellen und testen. Der Entwicklungs- und Optimierungsprozess wird durch den digitalen Zwilling wesentlich beschleunigt.

Virtuelle Inbetriebnahme mit digitalem Zwilling

Die umfangreichen Simulationsmöglichkeiten des B&R-Systems stehen vollständig für die Robotik zur Verfügung. Hard- und Software einer Maschine lassen sich inklusive Roboter als digitaler Zwilling abbilden und in beliebigem Detaillierungsgrad simulieren. Das beschleunigt nicht nur die Entwicklung, sondern dient auch zur Unterstüt- zung bei der Wartung im laufenden Betrieb.

Bereits ohne reale Roboter aufzubauen, kann der Entwickler zum Beispiel testen, wie viele Picks pro Minute mit einer geplanten Konstruktion erreichbar sind. Die physikalischen Grenzen von Motoren und Getrieben werden berücksichtigt, da sämtliche Kenndaten der Roboter im System hinterlegt sind.

Der Programmierer muss lediglich die Last angeben und den Simulationsknopf drücken.

Der digitale Zwilling von Roboter und restlicher Maschine lässt sich im B&R Scene Viewer einfach 14

(15)

Die gesamte Maschine inklusive Robotik lässt sich als digitaler Zwilling abbilden und optimieren.

Highlights

<

Gemeinsame Simulation von Robotik und

der gesamten Maschine

<

Schnellere Entwicklung

<

Optimierung mit digitalem Zwilling

15

(16)

Machine Vision

(17)

Machine Vision

(18)

18

Machine Vision

Varianten Smart Sensor Smart Camera (neu) Front

Polarisationsfilter Diffusorfilter Optischer Kunststoff

CPU Dual Core Quad Core

Sensor 1,3 Megapixel 3,1 Megapixel 5 Megapixel

Licht

IR, UV, Rot, Grün, Gelb, Blau, Weiß

S-Mount Camera C-Mount Camera C-Mount Linsen C-Mount Filter Optik

f = 4,6 mm f = 6 mm f = 8 mm

f = 12 mm (Makro) f = 16 mm f = 25 mm

Ständig wachsendes Portfolio an Kameras und Beleuchtung

Die S-Mount-Camera ist kompakt und vielseitig. Die C-Mount-Camera bietet uneingeschränkte Freiheitsgrade. Bei der Auswahl der Optik gibt es keine Einschränkungen.

(19)

19

Machine Vision Ringleuchten

Die Ringleuchten bestehen aus mehreren Balkenleuten und ermöglichen eine homogene Ausleuchtung. Sie stehen als Vierfach-, Sechsfach- und Achtfach-Varianten zur Verfügung.

Balkenleuchten

Licht

IR, UV, Rot, Grün, Gelb, Blau, Weiß motorisch schwenkbar

Front Transparent Diffusorfilter Polarisationsfilter

20 mm

Die Balkenleuchten können als Einfach-, Zweifach-, Dreifach- und Vierfach-Variante bestellt werden. Die motorisch schwenkbaren LEDs können jedem Produktwechsel folgen.

Backlights

150 x 600 mm 150 x 450 mm 150 x 300 mm 150 x 150 mm

Licht

IR, UV, Rot, Grün, Gelb, Blau, Weiß

Front Transparent Diffusorfilter Kollimator-Folie

300 x 300 mm 300 x 450 mm

Die Backlights stehen in sechs verschiedenen Varianten zur Verfügung und lassen sich flexibel an den Anwendungsfall anpassen.

(20)

20

Machine Vision

Smart Sensor

Highlights

<

Schnelle Modellerstellung mit wenigen

Klicks

<

Komplexe ROIs einfach erstellen

<

Neue HALCON-Funktionen für eine noch

bessere Code-Erkennung Der Smart Sensor ist für Single-Funktions-

Applikationen, wie QR-Code-, Lage- und Positions- erkennung, optimal geeignet. Im Gegensatz zu vielen Geräten dieser Klasse ist nicht für jede unterschiedliche Funktion ein anderer Sensor erforderlich. Der Anwender konfiguriert beim Smart Sensor eine große Palette an Funktionen je nach Bedarf im Engineering-Tool Automation Studio.

Schnelle Modellerstellung

Für das Erstellen des Modells reichen nur wenige Klicks. Die erforderlichen Parameter für die meisten Applikationen werden automatisch generiert. Für komplexere Modelle ist der Zugriff auf den vollständigen Parametersatz gegeben. Bis zu 255 Modelle können gleichzeitig auf einem Sensor gespeichert und ausge- führt werden. Zusätzliche Modelle können problemlos über Rezepte in der Applikation ausgetauscht werden.

Verbessertes Rezepthandling

Die Flexibilität des Rezepthandling wird deutlich erweitert. Neben der Möglichkeit aus der Konfigu- rationsoberfläche von mapp Vision bestehende Rezepte zu verändern, können zukünftig völlig neue Rezepte direkt auf der Maschine erstellt werden.

(21)

21

Machine Vision

Subpixel-Barcode für feinste Balkenbreiten.

Die verschiedenen Möglichkeiten von ROIs (= Region of interest).

ROIs ganz einfach erstellt

Neben rechteckigen Region of Interests (ROIs) ist es nun auch möglich einen Kreis oder einen kreis- förmigen Ring zu definieren. Mit diesem können Ellipsen oder komplexere ROI-Strukturen einfach erstellt werden. Mit dem Frei-Hand-Pinsel können die erstellten geometrischen Formen flexibel an die Aufgabenstellung angepasst werden. Alle Bausteine sind sowohl additiv als auch subtraktiv vorhanden. Damit kann eine Region um Flächen oder einzelnen Punkten erweitert oder verkleinert werden. ROIs nicht zusammenhängender Bildbe- reiche und winzige Einschränkungen oder Aus- nahmen sind so schnell und einfach realisierbar.

Bildverarbeitung immer am neuesten Stand Das erste vollständig integrierte Vision-System ver- eint die Machine-Vision-Softwarebibliothek HALCON von MVTec und die hochentwickelte Steuerungs- technologie von B&R. Die auf der Steuerung befind- lichen Updates werden beim Start der Maschine automatisch in jede Hardware übertragen. Dies gilt auch für neue Versionen der im B&R-Vision-System verwendeten HALCON-Bibliothek.

Neue HALCON-Funktionen

B&R integriert HALCON in die Vision-Software.

Bei allen B&R-Vision-Produkten werden damit bestehende Algorithmen verbessert und um neue Features und Funktionen ergänzt.

Neuer Bildverarbeitungs-Baustein

Mit dem nächsten mapp-Vision-Release wird der Pixel-Zähler, eine einfache und effiziente neue Funktion in der Bildverarbeitung, zur Ver- fügung stehen. Damit können zum Beispiel Fehler, Verunreinigungen oder Rückstände auf Oberflächen und Bürsten, qualitativ und quan- titativ bewertet werden.

<

Subpixel-Unterstützung: Mit der neuen Subpixel-Unterstützung beim Barcode ist damit auch das Lesen von Codes möglich, wenn die Balken kleiner als ein Pixel sind.

Eine Erkennung wird stabiler und bietet zugleich Einsparungspotenzial, da eine Kamera mit geringerer Auflösung verwendet werden kann.

<

ECC-200-Codeleser: Der ECC-200-Codeleser wird schneller, insbesondere bei schwer lesbaren Codes und bei Verwendung mehrerer Prozessorkerne.

<

DotCode: Ein neuer DotCode rundet die umfangreiche Auswahl der bereits verfüg- barer Code-Typen ab.

<

JIT (= Just-in-time)-Compiler: Ein neuer JIT-Compiler verbessert die Ausführungsge- schwindigkeit erheblich. Die Performance steigt, abhängig von der gewählten Bildverar- beitung und der Anzahl der Modelle, von 5%

bis über 50%.

(22)

22

Machine Vision

Smart Camera

Highlights

<

Multifunktional für schnelle und komplexe

Bildverarbeitung

<

Volle Skalierbarkeit

<

Einfache Projekterstellung mit intuitiver,

grafischer Benutzerführung

<

Subpixelgenaue Kalibration möglich

Die Smart Camera ist neu im B&R-Vision-Portfolio.

Im Gegensatz zum Smart Sensor kann die Smart Camera mehrere Vision-Funktionen nahezu gleichzeitig auf ein Bild anwenden. In der Bildver- arbeitung werden die ausgewählten Funktionen dicht hintereinander in Echtzeit ausgeführt. Diese Flexibilität der vollständigen Integration in das B&R-System ermöglicht prozessgesteuerte Verarbei- tungsketten, die mit herkömmlichen Smart Cameras nur mit großem Aufwand realisierbar sind.

Volle Skalierbarkeit

Im Gegensatz zu herkömmlichen Vision-Lösungen ist die Smart Camera keine separate Produktfamilie mit eigener Programmierumgebung oder anderen Beschränkungen. Die Smart Camera und der Smart Sensor sind beide voll skalierbar: Wird mehr als eine Funktion benötigt, ist ein Umstieg auf die leistungs- fähigere Smart Camera problemlos möglich. Die bis- herige Funktion sowie alle bereits ermittelten Para- meter und Modelle können weiterverwendet werden.

Alle in der SPS verwendeten Variablen bleiben weiter verfügbar. Die Inbetriebnahme einer Kamera auf ei-

ner Maschine ist denkbar einfach: Die Kamera wird an das Maschinennetzwerk angeschlossen und er- hält automatisch alle im Projekt definierten Einstel- lungen von der Steuerung.

Projekte einfach erstellen

Der grafische Editor erleichtert das Verdrahten der einzelnen Bildverarbeitungs-Bausteine der Smart Camera und ermöglicht eine übersichtliche Ansicht der intern und extern verwendeten Daten. Damit ist ein Bildverarbeitungsprojekt so einfach zu bedienen wie ein Funktionsbaustein.

Jetzt noch

SMARTER!

(23)

23

Machine Vision

ABC

Im grafischen Editor wird festgelegt, welche der Aus- und Eingangsdaten für die Steuerung zur Verfügung gestellt werden. Eingänge können nicht nur mit Prozessvariablen versorgt werden, sondern auch aus Ausgangsdaten von vorange- gangenen Bildverarbeitungs-Bausteinen. Auch konstante Werte sind möglich, wenn zyklische Updates nicht erforderlich sind.

Einzelne Bildverarbeitungs-Bausteine werden entweder durch eine synchrone Prozessvariable definiert oder können durch vorgelagerte Bau- steine aktiviert oder deaktiviert werden.

Dies ist zum Beispiel wichtig, wenn ein Prozess eine hochdynamische Änderung des Ablaufs einer Bildverarbeitung benötigt.

Liefert ein Bildverarbeitungs-Baustein eine Position als Ergebnis, so können Abweichungen zu einer Ur- sprungsposition für anderere Funktionen als Nach- führung dienen. Dadurch kann das nachfolgende ROI (= Region of interest) reduziert und die Verarbei- tungsgeschwindigkeit deutlich erhöht werden.

Höhere Auflösung und größerer Bildausschnitt Neben den bereits verfügbaren Sensor-Varianten mit 1,3 Megapixel, haben Anwender nun auch die Möglichkeit, die Auflösung zu vervierfachen. Die beiden neuen Global-Shutter-Bildsensoren mit einer Auflösung von 3,5 und 5,3 Megapixel, ermöglichen einen bis zu zweimal so großen Bildausschnitt bei gleichbleibender Auflösung.

Subpixelgenau kalibrieren

Manche Ergebnisse einer Bildverarbeitung, wie der Schwerpunkt oder die Lage einer Kante, werden in Subpixel-Auflösung ermittelt. Das er- möglicht eine Wiederholgenauigkeit, die deutlich besser als das Pixelrasters des Sensors ist.

Mit der Smart Camera steht eine neue Bildverar- beitungsfunktion für eine subpixelgenaue Kali- bration zur Verfügung, bei der entweder das ge- samt Bild oder nur das Ergebnis angepasst wird.

Erfolgt nur eine Korrektur der Ergebnisse, führt das zu wesentlich schnelleren Durchlaufzeiten.

Einfache Projekterstellung mit intuitiver und grafischer Benutzerführung.

(24)

24

Machine Vision

Multicolor-Beleuchtung für starke Kontraste Um in der Bildverarbeitung eine hohe Auflösung zu erreichen und Farbkontraste eindeutig zu erkennen, werden in der Smart Camera monochromati- sche Sensoren in Kombination mit monochromati- schem Licht sowie verschiedenen Filter-Optionen eingesetzt.

Sollen zum Beispiel die beiden Orange-Farbtöne RAL 2003 und RAL 2007 voneinander unterschie- den werden, ist ein guter Kontrast zwischen diesen beiden Farbtönen notwendig. Das ist mit einer Farbkamera kaum zu erreichen. Wird hinge- gen eine monochrome Kamera verwendet und die Objekte mit blauem Licht beleuchtet, ergibt sich ein klarer Kontrast.

Optimale Lichtverhältnisse

Kein gutes Bild ohne gutes Licht - deshalb ist auch die Beleuchtung integraler Bestandteil der Maschinenapplikation. Die Synchronisierung mit Sensoren, Motorpositionen oder Maschine- nevents wird einfach in der Maschinenapplika- tion parametriert. Auch bei Kombinationen mehrerer Kameras und Beleuchtungsquellen wird bei der Lichtansteuerung eine Präzision von einer Mikrosekunde erreicht.

(25)

25

Machine Vision

Scharfer Kontrast an den Kanten Mit Kollimator-Folie

Ohne Kollimator-Folie Fließende Grauwert-Übergänge

Backlight-Kollimator-Folie für genaue Messungen Eine Kollimator-Folie, die in ein Backlight integriert ist, sorgt für eine Einschränkung der Lichtausbrei- tung. Die Lichtstrahlen werden gefiltert und nur Strahlen, die in eine bestimmte Richtung fließen,

durchgelassen. Dies ist vor allem wichtig, wenn genaue Messungen am Schattenbild eines runden Gegenstandes gemacht werden müssen, dessen Genauigkeitsanforderungen aber noch keine tele- zentrische Beleuchtung notwendig macht.

UV-Licht macht Unsichtbares sichtbar

Starke Kontraste ergeben sich, wenn phospho- reszierende Oberflächen mit UV-Licht beleuchtet werden. So können etwa Fälschungsmerkmale auf einer Champagnerhülse mit UV-Licht sichtbar gemacht werden, während diese bei einer herkömm- lichen Beleuchtung nicht zu erkennen sind.

(26)

Filter für noch bessere Bildqualität

Filter sind eine einfache und kostengünstige Mög- lichkeit, um die Qualität beim Bildeinzug zu erhöhen.

Sie werden sowohl für die Smart Camera als auch den Smart Sensor angeboten. Bei den Backlights werden nun neben dem standardmäßigen Diffusor- filter zwei zusätzliche Varianten angeboten.

26

Machine Vision

Polarisierte Belichtung Unerwünschte Überbelichtung

Polarisationsfilter

Reflexionen können durch polarisiertes Licht in Kombination mit einem Polarisationsfilter vermieden werden. Unerwünschte Überbelich- tung wird unterdrückt und somit ein perfekter Kontrast erreicht.

(27)

Polarisierte Belichtung Diffuse Belichtung Standardbelichtung

27

Machine Vision Diffusorfilter

Bei manchen Oberflächen eliminiert der Polarisati- onsfilter auch gewünschte Reflexionen, zum Beispiel bei Lasermarkierungen auf metallischen Oberflä- chen. Ein Diffusorfilter schafft hier Abhilfe und sorgt für einen optimalen Kontrast.

Optische Filter für M27-Gewinde

Passend zu den C-mount-Optiken, sind sowohl Polarisationsfilter als auch schmalbandige Band- Pass-Filter für unterschiedliche Wellenlängenbe- reiche erhältlich. Die Spektren sind auf die verfüg- baren LED-Wellenlängen optimiert.

Es stehen noch weitere Varianten zur Verfügung, die insbesondere bei fluoreszierenden Oberflä- chen eingesetzt werden. Damit wird der Kontrast auch bei schwierigen Beleuchtungsverhältnissen deutlich verbessert.

(28)

Industrielle Kommunikation

(29)

(30)

30

Industrielle Kommunikation

Effiziente Nutzung der Bandbreite

Darüber hinaus erfüllt OPC UA over TSN die Anforde- rungen zukünftiger IoT-Anwendungen. Die Tech- nologie erlaubt mehrere 10.000 Knoten in einem Netzwerk und profitiert von Bandbreitenerweiter- ungen des Ethernet-Standards, sodass auch große Datenmengen problemlos handhabbar bleiben – zum Beispiel bei der Übertragung von Videodaten.

IT und OT verschmelzen

OPC UA ermöglicht eine vollständig durchgängige und transparente Kommunikation vom Sensor bis in die Cloud. IT und OT verschmelzen zu einem gemeinsamen Netzwerk und bilden so die Grund- lage für sämtliche Anwendungen im Industrial IoT.

Da OPC UA und TSN vollständig herstellerunabhängige Lösungen sind, sind Maschinenbauer und -betreiber hinsichtlich der Kommunikation nicht mehr von prop- rietären Lösungen einzelner Anbieter abhängig.

OPC UA und TSN gestalten die Zukunft der Industrie

Highlights

<

Herstellerübergreifende und schnitt-

stellenfreie Kommunikationslösung

<

Höhere Gesamtanlageneffektivität

<

Zukunftssicher

OPC UA und TSN erfüllen einen langjährigen Wunsch der Industrie: eine herstellerübergreifende und standardisierte Kommunikationslösung.

Modulare und flexible Maschinen- und Produktions- konzepte können mit OPC UA und TSN einfach um- gesetzt werden.

Mit der Kommunikationslösung können Anwender ihre Maschinen und Anlagen für die Produktion in Losgröße 1 ausrichten, die Performance der Maschinen optimieren und vorausschauende Wartungskonzepte umsetzen. Der Maschinenbe- trieb wird dabei nicht gestört. Zudem sind OPC UA und TSN mit eingebauten Sicherheitsmechanismen wie Benutzerauthentifizierung und Autorisierung, Verschlüsselung und Zertifikatshandling ausgestattet.

18-mal schneller kommunizieren

OPC UA und OPC UA over TSN ermöglichen Plug-and-produce-fähige Netzwerke, die sich einfach administrieren und konfigurieren lassen.

Zugleich können Netzwerkteilnehmer mit OPC UA over TSN bis zu 18-mal schneller kommunizieren als mit allen anderen verfügbaren Protokollen.

Das eröffnet unter anderem neue Möglichkeiten im Bereich hochsynchroner Antriebsapplikationen und Steuerungsaufgaben.

(31)

31

Industrielle Kommunikation Pilotkundenapplikation 3D-Metalldruckmaschine

Ermöglicht durch: Informationsmodellierung mit OPC UA

Ausgangslage

Eine Maschine besteht aus einzelnen Maschinen- modulen mit eigenen Steuerungen. Jedes Maschinenmodul hat eine individuelle Schnitt- stelle. Eine übergeordnete Steuerung führt alle Informationen zusammen und stellt diese dem Maschinenbetreiber bereit.

Problemstellung

<Definition und Programmierung der Schnitt- stelle ist aufwendig und komplex. Es kann zu Inkompatibilitäten kommen.

Lösung

Die Maschinenmodule und die übergeordnete Steuerung mit der Kommunikationsschnittelle für den Maschinenbetreiber werden in einem OPC-UA-Informationsmodell beschrieben. Die übergeordnete Steuerung führt die Informations- modelle der einzelnen Maschinenmodule automatisch zu einem gemeinsamen OPC-UA- Informationsmodell zusammen.

Vorteile

<

Automatische Erstellung des

Gesamtmaschinenmodells

<

Zeit- und Aufwandersparnis beim Maschi-

nendesign, bei der Kommissionierung und der Wartung

<

Geringe Fehleranfälligkeit durch eine

standardisierte Modulbeschreibung

<

Bessere Skalierung der Maschinenvarianten

durch wiederverwendbare Schnittstellen

Pilotkundenapplikationen mit OPC UA und TSN in der Praxis

<Damit Maschinenmodule für andere Maschi- nenvarianten wiederverwendet werden kön- nen, müssen sie manuell beschrieben werden.

Das ist aufwendig und fehleranfällig.

(32)

32

Pilotkundenapplikation Rotorspinnmaschine Ermöglicht durch: Field-Level-Kommunikation mit OPC UA over TSN

Ausgangslage

Eine Maschine besteht aus einer zentralen Steuer- ung für die Antriebstechnik mit mehreren unterla- gerten kaskadierten CAN-Netzwerken. Zwei CAN-Master-Einsteckkarten und bis zu 30 CAN- Hubs werden benötigt, um die insgesamt 1.000 CAN-Antriebe anzusteuern.

Problemstellung

<Komplexität und Größe des Netzwerks: Bei einer Störung, Umrüstung oder Wartung der Anlage entstehen lange Stillstandszeiten.

<Geringe Bandbreite (10Mbit/s): Die Updates aller Geräte im Netzwerk nehmen viel Zeit in Anspruch.

<Alarm- und Diagnosesystem müssen selbst- ständig gewartet werden

<Keine historische Aufzeichnung ausgewählter Datenpunkte

Lösung

Umstellung auf ein Netzwerk mit OPC UA over TSN.

Die durchgehende Verwendung auf Ethernet basierender Netzwerkphysik, zusammen mit OPC UA over TSN, erlaubt flachere und einfachere Netzwerktopologien. Ein Alarmsystem steht mit OPC UA Alarms and Conditions zur Verfügung.

Vorteile

<

Weniger Verkabelungsaufwand

<

Maschinenvarianten besser skalieren

<

Kostenersparnis

<

Kürzere Umrüst- und Wartungszeiten

<

Einfaches Alarmmanagement

<

Schnelle Fehlersuche und Ursachenaufklä-

rung durch die Funktion OPC-UA-Historizing

Pilotkundenapplikation Abfüllanlage

Ermöglicht durch: Controller-zu-Controller-Kommu- nikation, PackML-OPC-UA-Companion-Spezifikation Ausgangslage

Drei separat gefertigte Maschinenmodule werden zu einer vollständigen Anlage zusammengefügt.

Dafür müssen die Kommunikationsschnittstellen zwischen den Maschinenmodulen definiert und implementiert werden. Die Maschinenmodule sind mit je zwei POWERLINK- und Ethernet-Schnittstellen ausgestattet.

Problemstellung

<Zeitintensive Beschreibung und Definition der Kommunikationsschnittstellen

<Aufbau, Wartung und Diagnose der separaten Netzwerke sind aufwendig

<Kostenintensiv Lösung

Eine schrittweise Integration von OPC UA in die Maschinenmodule. Beschreibung der Module mittels PackML-OPC-UA-Companion-Spezifikation.

Die Kommunikation zwischen den Modulen wird durch eine Controller-zu-Controller-Kommunika- tion auf Basis des OPC-UA-Mechanismus Publish/

Subscribe ermöglicht.

Vorteile

<

Einheitliche Beschreibung der Schnitt-

stellen und Funktionen über den PackML-Standard

<

Verkabelungsaufwand sinkt

um die Hälfte

<

Übersichtliche Wartung und Diagnose

<

Reduzierte Kosten

(33)

33

Industrielle Kommunikation Pilotkundenapplikation industrielle unter-

brechungsfreie Stromversorgungsanlage

Ermöglicht durch: OPC-UA-Publish/Subscribe- Mechanismus, Informationsmodellierung

Pilotkundenapplikation Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge

Ermöglicht durch: Field-Level-Kommunikation mit OPC UA over TSN, OPC UA Security

Ausgangslage

Eine Stromversorgungsanlage besteht aus unterschiedlichen Automatisierungskomponenten von verschiedenen Herstellern. Diese Komponenten kommunizieren über ein CAN-Netzwerk miteinander.

Für die Anbindung zum Anlagenbetreiber gibt es unterschiedliche Kommunikationsschnittstellen.

Um höhere Leistung bereitzustellen, bilden mehrere Anlagen einen Verbund.

Problemstellung

<Geringe Reaktionsgeschwindigkeit und Band- breite (10Mbit/s) des CAN-Netzwerks: Problem beim Ausgleich von Netzschwankungen

<Aufwendige Kommissionierung bei Verbund- schaltungen

<Hoher Ressourcenaufwand Lösung

Eine Umstellung auf OPC UA mit Publish/Subscribe- Mechanismus für die interne und externe Kommu- nikation. Die unterschiedlichen Kommunikations- schnittstellen für Anlagenbetreiber werden auf eine einheitliche OPC-UA-Schnittstelle reduziert.

Bei Verbundschaltungen können die Informations- modelle aggregiert werden.

Ausgangslage

Ein Maschinenbauer entwickelt eine Ladesäule für Elektroautos. Dafür benötigt er eine zukunfts- sichere und herstellerunabhängige Kommunikati- onslösung.

Problemstellung

<Stromschwankungen: Der Ladestrom der E-La- desäule unterliegt Stromschwankungen, die zeitkritisch ausgeglichen werden müssen.

<Remote-Verbindung: Die Ladesäule muss für Wartungszwecke, zur Überwachung und für die Kostenabrechnung aus der Ferne ansteuerbar sein.

<Netzwerkkommunikation: Die Kommunikation innerhalb der E-Ladesäule muss herstellerun- abhängig und sicher sein.

Lösung

Umsetzung der Anlage mit OPC UA over TSN.

Durch den OPC-UA-Publish/Subscribe-Mechanis- mus können die Stromschwankungen zeitkritisch ausgeglichen werden. Mittels OPC-UA-Security- Mechanismen ist eine sichere IT-Kommunikation und der Datenabruf aus der Cloud möglich.

Vorteile

<

Einmalige Definition der Schnittstelle

<

Einfaches User-Management: Übersichtliche

Darstellung der Zugriffsberechtigungen durch OPC-UA-Rollen- und Rechte- Management

<

Herstellerunabhängige Kommunikation

Vorteile

<

Schnelle Kommunikation mit Publish/

Subscribe-Mechanismus

<

Schnelles Übertragen von Geräte- und

Maschinen-Updates

<

Kurze Inbetriebnahmezeit

<

Weniger Verkabelungsaufwand

(34)

34

Server bearbeitet die Anfrage und sendet dann eine Antwort zurück an den Client.

Synchrone Controller-zu-Controller-Kommunikation Mit dem OPC-UA-Publish/Subscribe-Mechanismus tauschen Maschinensteuerungen ihre Daten mit hoher Geschwindigkeit aus. In Verbindung mit dem Zeitsynchronisierungsprotokoll PTP (Precision Time Protocol) lässt sich eine synchrone Kommu- nikation zwischen Maschinensteuerungen in harter Echtzeit umsetzen, auch bekannt als Controller-zu-Controller-Kommunikation. Damit haben unterschiedliche Maschinen in einem Maschinenverbund dasselbe Zeitverständnis und ermöglichen effiziente Produktionsabläufe.

Publish/Subscribe-Mechanismus für effizienten Datenaustausch

B&R hat den Publish/Subscribe-Mechanismus von OPC UA in sein Automatisierungssystem integriert.

Damit können Automatisierungskomponenten und Netzwerke erheblich entlastet werden. Der Mecha- nismus ermöglicht ein effizientes zyklisches und schnelles Übertragen von Daten. Die Verwendung von PTP zur hochgenauen Zeitsynchronisation schafft außerdem ein netzwerkweit gleiches Zeitverständnis und damit die Voraussetzung für effiziente Produktionsabläufe.

Das Publish/Subscribe-Kommunikationsmodell ermöglicht eine One-to-many- sowie eine Many- to-many-Kommunikation. Ein Publisher sendet dabei seine Daten an eine Gruppenadresse in das Netzwerk (Publish), alle entsprechend konfi- gurierten Subscriber können diese empfangen und verarbeiten (Subscribe). Dies reduziert Kommunikations-Overhead und damit belegte Netz- werkbandbreite, sowie Performance-Anforderungen an Netzwerkteilnehmer.

Für kleine OPC-UA-Netzwerke mit wenigen Teilnehmern und geringen Anforderungen an Bandbreite oder Zykluszeit steht zusätzlich der Client/Server-Mechanismus zur Verfügung. Dabei sendet ein Client eine Anfrage zum Server. Der

Highlights

<

Vereinfachter Datenverkehr in großen

Netzwerken

<

Entlastung von Server und Netzwerk

<

Schneller herstellerunabhängiger

Datenaustausch

<

Effiziente Produktionsabläufe

(35)

35

TSN network TSN network

Precise time synchronization (PTP)

TSN network

TSN switch OPC UA PubSub

Controller Publisher Subscriber

OPC UA PubSub Controller

Publisher Subscriber OPC UA PubSub

Controller Publisher Subscriber

Automation PC

(36)

36

OPC UA einfach umsetzen

Highlights

<

Alarme unterschiedlicher Maschinen

einheitlich erstellen und verschicken

<

Vereinfachte Übertragung von Dateien

<

Autonome Maschineninteraktion

<

Maschinen einfacher integrieren

<

Herstellerübergreifende Kommunikation

Mit der B&R-Automatisierungssoftware Automation Studio erfordert die Konfiguration von OPC UA kei- nen Mehraufwand. OPC UA lässt sich ganz einfach in Maschinenkonzepte integrieren. Die notwendigen Einstellungen für Konfiguration und Aufbau des Netzwerkes können unkompliziert und schnell vorgenommen werden. Die Erstellung von Applikationen mit OPC UA wird mit neuen Zusatz- funktionen noch einfacher.

(37)

37

Industrielle Kommunikation direkt in der Applikation mit mapp AlarmX. Im OPC-UA-Server werden die Alarme definiert und können von jedem beliebigem OPC-UA-Client aus- gelesen und verarbeitet werden. Das erleichtert das Versenden und Einsammeln von Alarmen im Netzwerk erheblich.

B&R erweitert das Alarmmanagement mapp AlarmX um die OPC-UA-Funktion Alarms&Conditions.

Dadurch können Alarme nun unabhängig vom Maschinenhersteller in einer einheitlichen Form erstellt und standardisiert verschickt werden. Der Anwender konfiguriert den gewünschten Alarm Alarms&Conditions - Einheitliches Alarmhandling

File-Transfer - Dateien standardisiert übertragen Bisher waren für jeden Anwendungsfall unterschiedliche Protokolle für die Übertragung von Dateien, wie Rezepte, PDF-Berichte oder Konfigu- rationen, notwendig. B&R bietet nun mit dem OPC-UA-File-Transfer die Möglichkeit, Dateien

standardisiert zu übertragen. Alle Dateien sind in einheitlicher Form im OPC-UA-Informationsmodell verfügbar. Zusätzliche Protokolle zum Übertragen und Abrufen der Dateien sind daher nicht mehr notwendig.

Methodenhandling - Maschinenfunktionen einfach abbilden

bei einer anderen anfragen, welche Dienste, Schnittstellen und Funktionen diese anbietet. Die Interaktion wird dadurch autonomer und effizienter.

Standardisierte Methoden wie in OPC-UA-Compa- nion-Spezifikationen lassen sich einfach als Funktionsblöcke in den Programmcode einbinden.

Mit dem OPC-UA-Methodenhandling ermöglicht B&R Maschinenfunktionen über sogenannte OPC-UA-Methoden abzubilden und aufzurufen.

Die Methoden ermöglichen eine direkte Interaktion zwischen unterschiedlichen Maschinen oder Maschinenkomponenten. So kann eine Maschine

Informationsmodelle - Einheitliche Maschinenbeschreibung Neben der Modellierung von nutzerspezifischen

Informationsmodellen bietet B&R die Möglichkeit, standardisierte Informationsmodelle auf Basis von OPC-UA-Companion-Spezifikationen zu integrieren. Bereits heute werden eine Vielzahl von Companion-Spezifikationen unterstützt, zum Beispiel PackML, EUROMAP 77, 82, 84 und Umati.

Weitere Companion-Spezifikationen werden laufend ergänzt. Maschinenbauer können damit ihren Maschinentyp und dessen Datenpunkte sowie Funktionen herstellerübergreifend und einheitlich beschreiben. Das erleichtert die Kommunikation im Maschinenverbund, die Integration in die Fertigung und die Anbindung an cloudbasierte Systeme.

(38)

38

Einfach integriert

Der TSN-Switch basiert auf herstellerübergreifend standardisierten TSN-Mechanismen, um schnellste Zykluszeiten bei bester Ausnutzung der Bandbreite zu erreichen. Mit Mechanismen für schnelle Datenweiterleitung ist ein rascher und direkter Datenaustausch zwischen Sensoren und Aktoren in verschiedenen Netzwerksegmenten möglich.

Der Ethernet-Switch ist vollständig in die B&R-Entwicklungsumgebung Automation Studio integriert und konfiguriert sich automatisch.

TSN-Switch für die Kommunikation mit OPC UA over TSN

Highlights

<

Herstellerübergreifend echtzeitfähig

<

Modulare Maschinenkonzepte schneller

umsetzen

<

Für große konvergente Maschinennetzwerke

<

Integration von nicht-TSN-fähigen Geräten

<

Automatische Konfiguration

Mit dem neuen echtzeitfähigen Ethernet-Switch von B&R lassen sich Netzwerke mit der hersteller- unabhängigen Kommunikationslösung OPC UA over TSN einfach umsetzen. Hinsichtlich Design und Formfaktor fügt sich der Ethernet-Switch in das B&R-X20-Portfolio ein und kann dadurch platzsparend im Schaltschrank verbaut werden.

Modulare Maschinenkonzepte lassen sich mit dem TSN-Switch einfach und schnell realisieren.

Er ermöglicht Zykluszeiten von weniger als 50 μs und bietet vier echtzeitfähige TSN-Ports sowie einen Standard-Ethernet-Port, um zum Beispiel ein Anzeigegerät anzuschließen. Zudem erweitert der Ethernet-Switch Daisy-Chain-Topologien um Stern-, Baum und Ring-Strukturen. Um abgesetzte Schaltschränke zu erreichen oder größere verzweigte Echtzeit-Netzwerke zu realisieren, können die Switche auch kaskadiert werden.

Nicht-TSN-Teilnehmer lassen sich mit dem Switch problemlos in das Netzwerk einbinden.

(39)

39

Industrielle Kommunikation Technische Daten

Produktbezeichnung 0ACST052.1

TSN-Ports 4x

Standard-Ethernet-Ports 1x

Zykluszeit < 50 µs

Zeit-Synchronisierung (Jitter) < +/- 100 ns

Unterstützte Bandbreiten 100 Mbit/s und 1 GBit/s

TSN-Standards (IEEE)

802.1AS-2020 802.1Q 802.1Qbv 802.1Qav 802.1Qcc 802.1Qbu 802.1Qci

Security Sichere Zertifikatsablage

TSN-Switch <

(40)

Technologie

Track-Technologie

(41)

(42)

42

Track Technologie

berechnet genau, an welcher Stelle des Track-Systems hohe Leistungen benötigt werden.

Daraus leitet die Software die Wärmeproduktion der Track-Abschnitte ab. In der Simulation der Software wird dadurch sichtbar, an welcher Stelle des Tracks gekühlte Motorsegmente nötig sind.

Mehr Performance mit

intelligentem Kühlkonzept

Highlights

<

Höhere Performance

<

Kein zusätzlicher Installationsaufwand

<

Kostenersparnis

Das Leistungsspektrum von ACOPOStrak lässt sich durch Motorsegmente mit integriertem Flüssig- kühlsystem weiter erhöhen. Ein zusätzlicher Ins- tallationsaufwand für die Kühlung entfällt.

Die neuen Motorsegmente können gezielt eingesetzt werden, um einzelne Track-Abschnitte zu kühlen. So können bei hochdynamischen Applikationen viele Shuttles auf einem einzelnen Track-Abschnitt beschleunigen oder bremsen. Die entstehende Wärme wird vom Flüssigkeitskühl- system aufgenommen und über ein Kühlmedium abgeführt. Eine Pumpe transportiert dazu Kühlwasser durch einen Kühlkreislauf.

Wärmeentwicklung einfach berechnen

Die mitgelieferte Systemsoftware mapp Trak

(43)

43

Track Technologie

ROI

TTM

(44)

44

Track Technologie

Mit der neuen Software-Funktion Convoys können beliebig viele Shuttles wie eine einzelne Einheit behandelt werden. Somit muss nicht jeder Bewe- gungsprozess einzeln programmiert werden, sondern dies kann für die ganze Einheit erfolgen.

Das sorgt für eine noch schnellere Umsetzung und ein einfacheres Handling der Shuttles im Layout des ACOPOStrak.

Die beim ACOPOStrak eingesetzte Software ermöglicht eine prozessorientierte Programmie- rung. Der Programmierer definiert dazu Regeln, die den Produktfluss am Track steuern. So können die Shuttlebewegungen über die gesamte Transport- strecke mit automatischer Kollisionsüberwachung realisiert werden. Bei der Deadlock-Vermeidung

sorgt die Firmware dafür, dass Shuttles sich nicht gegenseitig verklemmen und somit ein reibungs- loser Transport sichergestellt ist.

Einfaches Handling mit Convoys

Die neue Software-Funktion Convoys sorgt dafür, dass sich eine beliebig große Anzahl an Shuttles in einem Layout so verhält, als wären sie eine einzelne, zusammengehörige Einheit (= Convoy). So kann der Programmierer das Layout noch besser planen und die Route fehlerfrei steuern, da auf mögliche Gefahrenpotenziale, wie Staustellen, in der Streckenführung hingewiesen wird. Damit ist für einen reibungslosen Produktionsfluss gesorgt und das gesamte Handling gestaltet sich noch einfacher.

Layout ohne Limit

(45)

45

Track Technologie Hoher Praxis-Mehrwert

Die Positionierung der einzelnen Shuttles kann innerhalb eines Convoys geändert werden. Je nach Anforderung, zum Beispiel an die Verpackung und die Befüllung, können die Verfahrprofile individuell angepasst werden. Die Produktion wird damit noch effizienter. Da die Shuttles auch rückwärtsfahren können, kann diese Option verwendet werden, um zum Beispiel eine Rüttelbewegung zu erzeugen.

Auch beim vorwärtsfahren können Shuttlebewe- gungen überlagert werden und so denselben Effekt erzeugen. Damit entfällt eine separate Rüttel- prozessstation zur Verdichtung von Schüttgut und der freigewordene Platz kann anderweitig genutzt werden. Zudem unterliegt der Rüttelprozess nicht mehr einer bestimmten Zykluszeit und ist damit wirkungsvoller als in einer herkömmlichen Rüttel- station. Für unterschiedliche Produktvarianten können Anwender unterschiedliche Verfahrprofile und maßgeschneiderte Rüttelfunktionen mit individueller Frequenz und Amplitude einsetzen.

Mit Convoys wird das Layout noch besser planbar. Auf mögliche Gefahrenpotenziale, wie Staustellen, wird in der Streckenführung hingewiesen.

Ticketing-System schafft Prioritäten

Ein neues Ticketing-System sorgt für die notwendige Verkehrslogik. Diese ist Voraussetzung für reibungslose und effiziente Transportwege in einem Layout. Die Shuttles werden dazu in der Software mit einem Ticket priorisiert, das die Reihenfolge und Vorrangregeln der Shuttles und Convoys festlegt. Mögliche Kollisionen und Konflikte werden damit ausgeschlossen und ein ungehinderter Transportfluss sichergestellt.

Highlights

<

Schnellere Umsetzung und einfacheres

Handling der Shuttles im Layout

<

Verfahrprofile können individuell ange-

passt werden

<

Reibungslose und effiziente Transportwe-

ge mit neuem Ticketing-System

(46)

46

Track Technologie

können zum Beispiel mit Durchsatzanalysen erkannt werden.

In der Zwischenebene wird der Detaillierungsgrad noch weiter verfeinert. Auf dieser Stufe wird die Diagnose etwa auf ein Modul oder einen Track heruntergebrochen und somit ersichtlich, wo und bei welchem Modul es zu Verzögerungen kommt.

Die kleinteiligste und genaueste Analyse passiert auf der Mikrobene, bei der die Diagnose auf ein

Nutzerspezifische Diagnose

Das Usermanagement von B&R ermöglicht eine individuelle Konfiguration für jeden Bediener. Mit der neuen Software-Funktion Diagnostics wird am Bedienterminal festgelegt, wie detailliert die Dia- gnose des Prozessflusses einer Anlage sein soll.

Damit können mögliche Stillstände minimiert und die Anlagenverfügbarkeit deutlich erhöht werden.

Mit Diagnostics kann auf der Makroebene der Prozessfluss einer gesamten Anlage analysiert werden. Mögliche Staustrecken oder Störstellen

Makroebene

(47)

47

Track Technologie Highlights

<

Individuell zugeschnittene Diagnose für

jeden Bediener

<

Deutlich höhere Anlagenverfügbarkeit

<

Minimale Stillstandszeiten

einzelnes Shuttle gelegt wird. Damit wird die konkrete Ursache für Abweichungen identifiziert, wie zum Beispiel ein zu langsam agierender Laser.

Diese äußerst präzise Analyse ist optimal für weiterführende Predictive-Maintenance-Maßnah- men geeignet. Sollte zum Beispiel ein Füllventil nicht den errechneten Soll-Durchsatz erreichen, kann so bereits in einer sehr frühen Phase ein sich anbahnender Fehler festgestellt werden.

Durch das frühzeitige Erkennen werden in weiterer

Zwischenebene Mikroebene

Folge mögliche Stillstände minimiert und zugleich die Anlagenverfügbarkeit deutlich gesteigert.

(48)

1x 2x 1x

1x 1x 1x

1x 3x 1x

1x

1x 1x

48

Track Technologie

Während im Hintergrund des ACOPOStrak Designer hochkomplexe Berechnungen ablaufen, ist die Bedienung für den Nutzer einfach und komfortabel.

Die mit dem Designer erstellte Simulation verhält sich exakt wie ein reales ACOPOStrak-System. Das konfigurierte Track-System stellt dem Anwender wichtige Informationen zur Verfügung, zum Beispiel wie schnell Shuttles beschleunigen oder in eine Kurve einfahren können. Damit wird auch ersichtlich, wie viele Shuttles bei welcher Geschwindigkeit die höchste Produktivität aufweisen.

Track-Systeme ganz einfach konfigurieren

Mit der neuen Software ACOPOStrak Designer wird das Planen und Testen des intelligenten Track-Systems ACOPOStrak zum Kinderspiel. Mit der Software können Layouts in 3D konfiguriert und einzelne Shuttles sowie zahlreiche weitere Parameter mit nur einem Tool ausführlich getestet und ausgewertet werden. Für Anwender ergeben sich aus der Simulation im ACOPOStrak Designer viele Vorteile: Der Programmieraufwand entfällt, die Kosten für den Energiebedarf werden opti- miert und der Durchsatz gesteigert.

(49)

49

Track Technologie

ACOPOStrak Designer AR / ARSim

Mechanical model Thermal model

Configuration files

(Segment types, shuttle types, geometry,…)

Read data

create HW - description

Program Shuttle movement Co-Simulation

workflow is part of communication

Einfache und anwenderfreundliche Simulation Mit dem ACOPOStrak Designer können ACOPOS- trak-Systeme ganz einfach und schnell dimensio- niert werden. Für das konzeptionelle Design ist die Software Automation Studio nicht notwendig.

Ganz ohne Programmieraufwand wird das optimale Track-Layout benutzerfreundlich in nur einem Tool gestaltet. Die mit dem ACOPOStrak Designer erstellte Konfiguration kann problemlos in Auto- mation Studio exportiert und weiterbearbeitet werden. Um die konkreten Shuttlebewegungen zu programmieren, können die Programmierbaustei- ne von mapp Trak verwendet werden.

Alle Optionen testen

Um Kontaktkräfte und Shuttle-Bewegungen zu berechnen und zu visualisieren, bietet der ACOPOStrak Designer die Funktion der mechani- schen Auslegung. Mit dieser Analyse können mögliche Höchstgeschwindigkeiten und Höchst- lasten kalkuliert werden. Anwender überprüfen so das ACOPOStrak-System auf seine grundsätzliche Realisierbarkeit, prognostizieren den Durchsatz und schließen zugleich potenzielle Gefahrenstellen von vornherein aus. Durch die exakte Simulation von realen Layouts können unzählige Möglichkeiten und Situationen durchgespielt werden. So wird auf Anhieb ersichtlich, welche Konfigurationen am effizientesten sind.

Highlights

<

Kein Programmieraufwand für konzeptio-

nelles Design

<

Reale ACOPOStrak-Systeme exakt in 3D

simulieren und testen

<

Optimale Energieeffizienz

<

Produktivität einfach maximieren

<

Problemloser Export in Automation Studio

Optimaler Energieeinsatz

Mit dem ACOPOStrak Designer kann ebenso die thermische Auslegung berechnet werden. Daraus lässt sich erkennen, welcher Track-Abschnitt welche Wärmemenge produziert und an die Umgebung abgibt. Um einen optimalen Energie- einsatz zu erreichen, werden anhand der perma- nenten Shuttle-Bewegungen der durchschnittli- che Energiebedarf und die Temperaturspitzen ermittelt. Daraus wird ersichtlich, an welchen Stellen mit wassergekühlten Track-Segmenten ein noch höherer Durchsatz erreicht werden kann.

Dementsprechend kann die Stromversorgung danach geplant und ausgelegt werden. Auch der erforderliche Energiebedarf der Maschine lässt sich dadurch optimieren.

Mit dem ACOPOStrak Designer lässt sich das Track-Layout einfach gestalten. Die Shuttle-Bewegungen werden in Automation Studio programmiert. Gemeinsam mit dem Designer werden diese exakt simuliert und optimiert.

(50)

Antriebstechnik

(51)

(52)

52

Antriebstechnik

Hohe Leistungsdichte

auf kleinem Bauraum

(53)

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

+45%

+16% +14%

+20% +16%

+58% +59%

+75%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

+45%

+16% +14% +20%

+16%

+58% +59%

+75%

Baugröße 1 Baugröße 2 Baugröße 3 Baugröße 4 Baugröße B Baugröße 5

Drehmomentsteigerung

8LW-Motoren 8LS-Motoren

0%

53

Antriebstechnik B&R erweitert sein bewährtes Motorenportfolio

um zwei neue Servomotorenreihen mit hoher Drehmomentdichte. Durch eine ausgeklügelte Konstruktion wird in Verbindung mit den Servo- verstärkern der ACOPOS-Baureihe ein bis zu 75 % höheres Nenndrehmoment gegenüber vergleichba- ren Motoren erreicht.

Die Motoren eignen sich für eine Anschlussspan- nung von 325 oder 750 VDC und sind in Höhen bis 4.000 Meter einsetzbar. Maschinenbauer können erheblich an Bauraum einsparen und ihre Maschinen

wesentlich kompakter und ökonomischer gestalten. Highlights

<

Hochdynamisch

<

Exzellenter Wirkungsgrad

<

Ökonomische Systemlösung

<

Optimiert für den Einsatz in Höhen bis 4.000 m

<

Hohe Leistungsdichte bei kompaktem Design

Je nach Baugröße erreichen die neuen Servomotoren der Baureihen 8LW und 8LS in Verbindung mit den Servoverstärkern der ACOPOS-Baureihe durchschnittlich bis zu 75 % mehr Drehmoment als vergleichbare Motoren.

Alle Daten auf einen Blick

Das elektronische Typenschild umfasst alle mechanisch und elektronisch relevanten Daten des Motors. Damit ist der gesamte Antriebsstrang vom Anwenderprogramm identifizierbar. Aufwen- dige, fehleranfällige Parametrierarbeiten lassen

sich so vermeiden. Die Inbetriebnahmezeiten verkürzen sich erheblich. Zudem hilft ein einfacher Abgleich der Maschinenkonfiguration im Servicefall, fehlerhafte Anordnungen sofort zu diagnostizieren und minimiert kostspielige Still- standszeiten. Wertvolle Zusatzinformationen ermöglichen darüber hinaus Rückschlüsse über den Einsatz des Motors und mögliche unsachgemäße Handhabung.

(54)

Servomotorenreihe 8LW < Baugröße 1

(1 Baulänge) Baugröße 2

(2 Baulängen) Baugröße 3 (1 Baulänge)

Anschlussspannung 325 VDC

Nenndrehzahl [min^-1] 4.500 3.000/4.500 3.000/4.500

Nennleistung [kW] 0,15 0,24 - 0,65 0,83 - 1,15

Stillstandsmoment M₀ [Nm] 0,36 0,78 - 1,50 2,30

Stillstandsstrom I₀ [A] 0,66 0,92 - 2,73 3,51 - 5,36 Drehmomentkonstante K_T [Nm/A] 0,55 0,55 - 0,84 0,55 - 0,84

Servomotorenreihe 8LS < Baugröße 2

(5 Baulängen) Baugröße 3

(4 Baulängen) Baugröße 4

(5 Baulängen) Baugröße B

(4 Baulängen) Baugröße 5 (5 Baulängen)

Anschlussspannung 750 VDC

Nenndrehzahl [min^-1] 4.500/6.000/8.000 3.000/6.000 3.000/6.000 3.000/4.500 2.200/3.000/4.500 Nennleistung [kW] 0,22 - 0,96 0,69 - 2,14 1,26 - 3,46 1,88 - 5,18 2,35 - 6,28 Stillstandsmoment M₀ [Nm] 0,40 - 1,50 2,40 - 5,40 4,70 - 12,00 7,00 - 20,00 12,00 - 29,00 Stillstandsstrom I₀ [A] 0,55 - 2,89 1,60 - 7,40 2,90 - 14,80 4,30 - 18,30 5,40 - 17,80 Drehmomentkonstante K_T [Nm/A] 0,52 - 0,97 0,73 - 1,45 0,81 - 1,63 1,09 - 1,63 1,09 - 2,22 54

Antriebstechnik

Skalierbar in Leistung und Anwendung

Die Motoren der neuen Baureihen 8LW und 8LS sind kompakt und hochdynamisch. Sie sind voll skalierbar in Bezug auf Leistung, Präzision und Optionen. So lässt sich für jeden Anwendungs- fall die optimale Lösung finden.

Alle Motoren werden wahlweise als robuste Ein- kabellösung für EnDat 2.2 in Verbindung mit skalierbaren Sicherheitsfunktionen sowie als Zweikabellösung für Resolver und EnDat 2.2 bei allen Motorbaugrößen angeboten.

(55)

55

Antriebstechnik Highlights

<

Skalierbar für jeden Anwendungsfall

<

Einfach anzuschließen

<

Verbesserte Wärmeabführung

<

Verkürzte Inbetriebnahme

<

Alle Motordaten gesammelt abrufen

Zahlreiche Optionen

Die Motoren stehen in unterschiedlichen Ausfüh- rungen bereit und können passend für den jewei- ligen Anwendungsfall ausgewählt werden:

<

Externe Luftkühlung mit verschiedenen Anschlussspannungen

<

Schutzart IP64

<

Wellendichtring mit Schutzart IP65

<

Gerade und abgewinkelte Anschlussstecker

<

Glatte Motorwelle oder Passfeder

<

Durchgängige Geberoptionen für alle Baugrößen Weniger Nutrasten

Nutrasten verursachen Gleichlaufschwankungen.

Ein 10-poliges Design reduziert diesen Effekt und ermöglicht ein besonders gutes Rundlaufverhalten, welches insbesondere bei Druck- und Schleifver- fahren gefordert wird. Darüber hinaus gewährleistet das Design eine verbesserte Positions- und Wiederholgenauigkeit.

Optimale Wärmeabführung

Mit einem neuen Wicklungsverguss wird die Wärme- abführung zum Gehäuse wesentlich verbessert.

Eine gute Wäremabführung ist oberste Vorausset- zung für eine hohe Leistungsdichte in Motoren.

Zudem ändern sich durch den Wicklungsverguss die

Auslegung der Luft- und Kriechstrecken und eine maximale Aufstellhöhe bis zu 4.000 m wird möglich.

(56)

56

Antriebstechnik

IP65 IP65

Kleine Kraftpakete

Highlights

<

Perfekt für modulare Maschinen

<

Reduzierter Verkabelungsaufwand

<

Minimaler Maschinen-Footprint

<

Vielseitig einsetzbar

<

Einfache Installation B&R erweitert seine Serie motorintegrierter Antriebe

um drei besonders kompakte Varianten. Die drei neuen Geräte verfügen über einen leistungsstarken Prozessor und eignen sich zum Beispiel für Maschinenanwendungen, bei denen es auf opti- male Positioniergenauigkeit und Synchronisation ankommt. Die ACOPOSmotor-Varianten bieten den gleichen Funktionsumfang wie die Servoverstär- kerbaureihen ACOPOS P3 und ACOPOSmulti.

Mit dem leistungsstarken Prozessor erreichen die kompakten ACOPOSmotor-Varianten eine niedrige interne Zykluszeit von 50 µs für Strom-, Geschwin- digkeits- und Positionsregelung. Damit lassen sich die motorintegrierten Antriebe für hochdynamische

und präzise Prozesse einsetzen, bei denen eine sehr schnelle und exakte Bewegungssteuerung notwendig ist. Das eröffnet völlig neue Einsatzge- biete für die Antriebe, zum Beispiel in der Druck- und Verpackungsindustrie.

(57)

57

Antriebstechnik

DC DC

STO STO

ACOPOSmotor < Technische Daten

Nennleistung 283 W bis 2,3 kW

Stromversorgung 7,2 A mit Spitzen bis zu 20 A

Spannung 24 - 48 - 60 VDC

Ein-Kabellösung Stromversorgung, POWERLINK, STO Nenndrehzahl 2.000 - 4.500 Umdrehungen pro Minute

Nenndrehmoment 0,65 - 1,32 Nm

Encoder Absolutwertgeber, Single- oder Multiturn

Schutzart IP65

Optionen 2 Triggereingänge, Motorbremse, integriertes Getriebe Die drei neuen ACOPOSmotor-Varianten verfügen über einen leistungsstarken Prozessor und bieten den gleichen Funktionsumfang

wie die Servoverstärkerbaureihen ACOPOS P3 und ACOPOSmulti.

(58)

0 W 500 W 1000 W 1500 W 2000 W 2500 W

306 W*

283 W* 335 W*

551 W

716 W

1037 W

1175 W 1198 W

1636 W

1935 W

2304 W

8DI330 8DI340 8DI440 8DI450 8DI460 8DI540 8DI550 8DI560

NEU NEU NEU

8DI23

(2.000 rpm) 8DI22

(4.500 rpm) 8DI23 (4.100 rpm) 58

Antriebstechnik

Das ACOPOSmotor-Portfolio deckt einen Leistungsbereich von 283 W bis zu 2,3 kW ab. In der kleinsten Ausführung haben die Geräte eine Flanschgröße von gerade einmal 60 mm bei einer Länge von nur 128 mm.