Mehr Bewegung am Markt

Aerotech hat sich zum Ziel gesetzt, den Markt für Präzisionsbewegungs- und Maschinensteuerungen mit einer benutzerfreundlichen Steuerungsplattform zu revolutionieren

Ob für mechanische Anwendungen, Automatisierungslösungen oder additive Fertigungsverfahren – so vielfältig wie die Einsatzgebiete sind auch die Positioniersysteme, die sich am Markt etabliert haben. Doch wie lassen sich Bauteile, Werkzeuge und Werkstücke mit höchster Präzision und Wiederholgenauigkeit bewegen und positionieren? Mit dieser Frage beschäftigen sich die Experten für Bewegungssteuerung bei Aerotech seit über 50 Jahren und haben mit der benutzerfreundlichen Steuerungsplattform Automation1 die passende Antwort ...
Positioniersysteme im Nanometerbereich stellen höchste Anforderungen an die Steuerung. Für viele Anwendungen ist dafür häufig eine komplexe Programmierung notwendig. Das entsprechende Know-how ist nicht überall vorhanden. Und das wiederum bedeutet, dass mehr Zeit für die Anwendungsentwicklung aufgewendet werden muss und die Anwender am Ende länger auf die Erfüllung ihres Auftrags warten müssen.
Aerotech, mit einer Niederlassung im fränkischen Fürth, zählt seit über 50 Jahren zu den führenden Spezialisten für Motion-Control- und Positioniersysteme. Die Softwareentwickler am Hauptsitz in Pittsburgh arbeiten kontinuierlich an Softwarelösungen für die Bewegungssteuerung von Laserscan-Köpfen, Servomotoren, Tischen und Roboter-Hexapoden. Das jüngste Ergebnis ihrer Arbeit ist die Steuerungsplattform Automation1, die in der aktuellen Version mit zahlreichen neuen Funktionen überzeugt.
Brett Heintz, Control Product Management Group Leader bei Aerotech Inc. erklärt: "Vor sechs Jahren haben wir uns das Ziel gesetzt, den leistungsfähigsten Controller mit der benutzerfreundlichsten Schnittstelle zu entwickeln. Aber nicht nur das - wir wollten unseren Anwendern auch die einfachste Entwicklungsplattform bieten." Für letzteres wurde ein Compiler entwickelt, der die Eigenentwicklung von Motion-Lösungen so unkompliziert wie möglich macht. "Noch nie lagen Leistung und Benutzerfreundlichkeit so nah beieinander - und wir stehen erst am Anfang dieser Reise", schwärmt der Aerotech-Ingenieur.
Konnektivität und Peripheriesteuerung sind weitere starke Säulen von Automation1. So lässt sich die Plattform nahtlos mit Sicherheitssteuerungen, SPS, Industrielasern, Kameras, Sensoren und mehr verbinden. Die Automation1-Antriebe haben auch mehr integrierten Speicher als andere Servomotorantriebe, was eine präzise und schnelle Datenerfassung ermöglicht. Außerdem bieten sie Schnittstellen wie analoge und digitale E/A, einen Funktionsgenerator auf Antriebsebene und Ausgangssignale. Die positionssynchronisierten Ausgänge sorgen für eine ultraschnelle und latenzarme Steuerung. "Unsere Schnittstellenhardware ermöglicht Automation1 die Integration mit Systemen geringerer Genauigkeit und anderen Geräten von Drittanbietern über EtherCAT, Modbus und mehr", erklärt Brett Heintz. "Unser Fokus liegt also darauf, nicht nur die Bewegung zu optimieren, sondern auch die Verbindung zwischen dem Prozess und der Bewegung."
Die Plattform bietet einen intuitiven Konfigurationsassistenten für die Maschineneinrichtung, EasyTune-Servotuning mit Zugriff auf Geräte von Drittanbietern und die Möglichkeit, mithilfe von AeroScript-Bibliotheken benutzerdefinierte Werkzeuge zu erstellen, um Präzisionsprojekte schnell in Gang zu bringen.
Brett Heintz erläutert den aktuellen Stand der Entwicklung: "In den neuesten Versionen haben wir unsere Bewegungssteuerung verbessert, indem wir den Programmiersprachen AeroScript und G-C und Arbeitsoffsets hinzugefügt haben. Die Zugriffskontrolle und die sichere Kommunikation mit dem kryptografischen TLS-Protokoll sind nun standardmäßig in den antriebsbasierten Steuerungen von Automation1 enthalten. Damit ist sichergestellt, dass Ihre proprietären Bewegungsprofile und Prozessrezepte jederzeit geschützt sind." Das MachineApps HMI-Entwicklungstool wurde ebenfalls um neue Funktionen wie Anzeigeleuchten, Kameramodule und Zugangskontrolle erweitert. Die Plattform integriert nun auch starre Linearportale von Drittanbietern und nicht standardisierte Produkte in den Gerätekatalog sowie die Maschineneinrichtung. Außerdem wurde die Unterstützung für Absolutwertgeber weiter verbessert und eine Socket- Schnittstelle für die Übertragung von Binär- und Stringdaten hinzugefügt. "Mit dem neuen Release funktioniert Automation1 nun als komplette Maschinensteuerung mit allen Komponenten und bietet damit weit mehr als nur Motion Control", sagt Brett Heintz.
CNC-Benutzeroberfläche wird ersetzt
Mit dem vollständig anpassbaren "Machine Apps HMI-Entwicklungstool" setzt Aerotech neue Maßstäbe bei Benutzeroberflächen für Antriebssysteme. Das benutzerfreundlicher Tool ermöglicht es Anwendern, maßgeschneiderte Oberflächen ohne Programmierkenntnisse zu erstellen. Es beschleunigt dadurch die Anwendungsentwicklung und ermöglicht die Erstellung spezifischer Anwendungen für verschiedene Benutzertypen oder Funktionen. Laut Aerotech kann jede Automation1-Steuerung über Launchpad eine oder mehrere MachineApps ausführen, die auf verschiedene Benutzertypen oder Maschinenfunktionalitäten ausgerichtet sind. Benutzer können Module per Drag-and-Drop in vordefinierte Bereiche ziehen und sie nach Bedarf konfigurieren. Dazu gehören typischerweise Kameramodule, Datenvisualisierungsmodule, Jog-Pad-Module und mehr. Auch das Erscheinungsbild der Oberfläche kann angepasst werden, so dass beispielsweise das Branding des eigenen Unternehmens verwendet werden kann. Brett Heintz betont: "Unterm Strich reduziert MachineApps die Entwicklungszeit erheblich und ist eine flexible Lösung für Maschinenbauer, die spezielle HMIs benötigen."
EtherCAT-Kompatibilität für SPS-basierte Systeme
Die antriebsbasierten Steuerungen von Automation1 können als EtherCAT- Slave-Geräte konfiguriert werden. "Um die Leistungsfähigkeit von EtherCAT in Verbindung mit Automation1 zu verstehen, ist es wichtig, das HyperWire- Netzwerk und den systembasierten Ansatz von Aerotech zu verstehen", spezifiziert Brett Heintz. „Mit HyperWire, unserem proprietären Hochleistungs- Lichtwellenleiter-Bewegungssteuerungsbus, können bis zu 32 Achsen mit Servomotor-Trajektorien bei jeweils 20 kHz mit weniger als 1ns Takt-Jitter erzeugt und verteilt werden. Dies ist ein Leistungsniveau, das auf dem heutigen Markt der Bewegungssteuerung unerreicht ist."
Darüber hinaus unterstützt die Plattform 100-kHz-Trajektoren für die Laserscan-Kopfsteuerung, einschließlich fortschrittlicher Trajektor- Vorsteuerungselemente, die in den meisten Servoantrieben auf dem Markt nicht verfügbar sind. "Die Integration von EtherCAT ermöglicht es unseren Anwendern, die Vorteile des HyperWire-Netzwerks von Antrieb zu Antrieb voll auszuschöpfen. Auf diese Weise können sie die Automation1-Steuerung und ein komplettes Netzwerk von Antrieben über HyperWire zu einer umfassenden Automatisierungslösung hinzufügen, die über EtherCAT kommuniziert", so Brett Heintz weiter. Anwender von Präzisionslösungen erhalten so die hohe Performance eines Automation1-HyperWire-Netzwerks und profitieren gleichzeitig von der Interoperabilität und den umfassenden Automatisierungsfunktionen von EtherCAT.
Branchenerfahrener Integrationspartner
Aerotech bietet seinen Anwendern auch zuverlässige Unterstützung bei Tests, Diagnose und Inbetriebnahme. Die Experten verfügen nicht nur über ein breites, branchenübergreifendes Wissen, sondern auch über leistungsstarke Werkzeuge für die Prüfung, Inbetriebnahme, Fehlersuche und Diagnose von Steuerungssystemen. Damit hebt sich der Hersteller aus Pittsburgh von vielen anderen Anbietern ab, die diese Tiefe der mechanischen Integration nicht bieten.
Das Programmiermodul, die Programmiersprache AeroScript, der Data Visualizer und die Programmautomatisierung arbeiten im Automation1 Studio zusammen. Das Programmiermodul bietet Entwicklern einen einfachen Zugriff auf Code-Snippets und intelligente Autovervollständigung, was die Entwicklungsgeschwindigkeit erhöht und Fehler reduziert. AeroScript bietet leistungsstarke Task- und Programmsteuerungsfunktionen sowie Debugging- Befehle. Der Data Visualizer ist außerdem ein leistungsfähiges digitales Oszilloskop, das dem Anwender Hunderte von Steuerungs-, Achsen- und Tasksignalen zur Verfügung stellt.
Benutzerdefinierte AeroScript-Bibliotheksfunktionen helfen, die Automatisierung dieser Diagnosewerkzeuge zu vereinfachen. Kompilierte Bibliotheksdateien können zu den Programmautomatisierungsfunktionen hinzugefügt werden, so dass diese benutzerdefinierten Funktionen im Programmiermodul und in den Steuer-APIs verfügbar sind, als wären sie Standard-AeroScript-Funktionen.
Tools für den direkten Zugang
Mit dem Instrumententreiber für LabVIEW und der Python-API können Entwickler, die mit diesen Umgebungen vertraut sind, direkt auf das Leistungsspektrum der Motion-Control-Plattform zugreifen. Mit dem Instrument Driver for LabVIEW können Sie sich mit dem Automation1-Motion-Controller verbinden, den Status abfragen, Befehle ausführen und viele weitere Controller-Funktionen nutzen. Diese Funktionalitäten können auch mit anderen Instrumententreibern kombiniert werden, um leistungsstarke Automatisierungslösungen zu erstellen.
Darüber hinaus ermöglicht eine Python-API die Interaktion mit einer Automation1-Steuerung. Diese API kann auf Windows- oder Linux-Rechnern installiert werden und bietet somit die Möglichkeit, leistungsfähige Python- Anwendungen zu erstellen. Python eignet sich nicht nur für die Datenverarbeitung und -analyse, sondern auch für die Verbesserung von Benutzeroberflächen durch einfachen Zugang zu UI-Tools.
Die richtige Bewegung für jede Branche
Damit bietet Automation1 wie keine andere Plattform ein breites Spektrum an Anwendungsmöglichkeiten für verschiedene Branchen. Ein vielversprechender Anwendungsfall ist z.B. der Einsatz in reinen I/O- gesteuerten Anwendungen, bei denen keine Bewegungsachsen beteiligt sind.Der Automation1-iSMC Controller verfügt standardmäßig über Schnittstellen wie Modbus und Sockets sowie 4 Anwenderprogrammieraufgaben. Mit erweiterten Konfigurationsmöglichkeiten kann die Anzahl der Anwendertasks auf 31 und die der Modbus-Client-Verbindungen auf 16 erhöht werden. "Das bedeutet, dass unsere Steuerungsplattform auch in I/O-gesteuerten Umgebungen eingesetzt werden kann, um eine bessere Steuerung und Überwachung zu ermöglichen", erklärt Brett Heintz. Ein konkretes Beispiel dafür wäre die Integration von Automation1 in die Steuerung und Überwachung von I/O-gesteuerten Prozessen in der Fertigungs- oder Gebäudeautomation. "Damit eröffnen sich neue Möglichkeiten für den Einsatz von Automation1 über die typischen Motion-Control-Anwendungen hinaus, für die es ursprünglich entwickelt wurde", sagt Brett Heintz.
www.aerotech.com