(Bild: VDMA)
Die einfache Integration von Robotern in Maschinen und Fertigungsanlagen gilt als eine Voraussetzung für die weitere Flexibilisierung vollautomatischer Produktionsabläufe. Siemens
Auf ihrer Pressekonferenz auf der automatica 2018 haben die OPC UA-Arbeitsgruppen Bildverarbeitung und Robotik nun erste Versionen ihrer Spezifikationen veröffentlicht. „Interoperabilität ist der Schlüssel zur Differenzierung unserer Produkte in einer vernetzten Welt der Industrie. 4.0. OPC UA gilt wiederum als der designierte Standard, um Maschinen in der intelligenten Fabrik der Zukunft die gleiche Sprache sprechen zu lassen. Mit der Veröffentlichung der Companion Specifications haben wir einen Meilenstein auf diesem Weg erreicht“, sagte Dr. Horst Heinol-Heikkinen, Vorsitzender der VDMA OPC Vision Initiative. „Der VDMA hat das Potenzial von OPC UA früh erkannt und die Standardisierung von Daten und Schnittstellen für Maschinen und Komponenten in seinen Branchen mit seinen Mitgliedern vorangetrieben“, ergänzt Stefan Hoppe, globaler Vizepräsident der OPC Foundation. Aktuell arbeiten über 30 VDMA-Verbände an Companion Specs für ihre Maschinen, Aggregate und Komponenten. Eine wichtige Zielsetzung dabei ist deren Interoperabilität untereinander.
Siemens arbeitet an eigener Robotik-Bibliothek
Roboter-Integration ins TIA Portal heute (links) und morgen: Künftig soll eine einzige Roboter-Bibliothek für unterschiedliche Roboterhersteller und -kinematiken dem Maschinenbauer die Integration in seine Steuerungsarchitektur erleichtern. Siemens
Erstmals als Aussteller auf der automatica vertreten, zeigte Siemens anhand seines Portfolios an Software, Automatisierungs- und Antriebstechnik die Möglichkeiten der digitalen Transformation durch Simulation, Engineering und Maschinenanbindung auf. Ein wichtiger Bestandteil davon ist die Integration von Handlingsystemen und Robotern.
Als Gründe für die Präsenz nannte Ralf Michael Franke, CEO der Business Unit Factory Automation Division Digital Factory, unter anderem den Trend zur Roboterintegration im Maschinen- und Anlagenbau. Dazu Franke: „Die Integration des Roboters in oder an der Maschine erlaubt die Entwicklung innovativer Maschinenkonzepte.“ Dessen ist sich auch der VDMA bewusst, die das Thema treiben, nicht zuletzt mit Companion Spezifikation OPC UA Robotics.
Mit dem Vordringen der Roboter in und an die Bearbeitungsmaschinen geht zwangsläufig die Notwendigkeit einher, die Robotik- und Handlingfunktionen in die Steuerungstechnik zu integrieren. Die Anbindung der vielen Roboterkinematiken an das TIA-Portal will Siemens durch eine einheitliche Roboterschnittstelle (Unified Interface) erleichtern – für die Maschinenbauer und auch für sich selbst als Steuerungsanbieter. Später soll dem Unified Interface für Roboter auch eine Schnittstelle für die wichtigsten Manipulatoren und Greifertypen folgen.
Erste Ansätze zur Roboterintegration wurden bereits auf der EMO 2017 in Hannover vorgestellt. Zusammen mit dem italienischen Roboteranbieter Comau wurde Sinumerik Run MyRobot /DirectControl entwickelt. Damit ist es möglich, die Roboter-Kinematik vollständig in eine CNC zu integrieren. Die Sinumerik steuert also die Mechanik von Gelenkarm-Robotern direkt, das heißt ohne separate Robotersteuerung. Durch die DirectControl-Lösung übernimmt die CNC neben der Antriebsregelung des Roboterarms auch robotertypische Sicherheitsfunktionen. Die direkt gesteuerten und in die CNC-Regelkreise eingebundenen Roboterarme verbessern die Bahn- und Positioniergenauigkeit, die Zuverlässigkeit sowie die Dynamik. Damit kann der Roboter anspruchsvolle Bearbeitungsaufgaben übernehmen.
Der größte Unterschied zu bisherigen Lösungen besteht darin, dass bislang die Maschinensteuerung mit der Robotersteuerung kommunizieren musste. Das entfällt, da DirectControl alle Aufgaben übernimmt, die bisher der dezidierten Robotersteuerung zukamen. Die gesamte Konfiguration für die von DirectControl unterstützten Roboterarme ist im Siemens-Projektierungstool Sizer hinterlegt. Vom Roboterhersteller Comau bereitgestellte Datensätze zur jeweiligen Mechanik werden in einen Kanal der Sinumerik-CNC eingespielt.
Was bisher in Kooperation mit einem Roboterhersteller umgesetzt wurde, dürfte sich mit dem Unified Interface in Zukunft auch auf andere Roboterkinematiken und -hersteller sowie die Simatic-Steuerungsfamilie übertragen lassen.
Selbstbeschreibende Roboter: Hello Industrie 4.0
Die Companion Specification für die Robotik (OPC UA Robotics) definiert ein standardisiertes Informationsmodell, das in der Lage ist, alle roboterbezogenen Daten unabhängig von Hersteller und Standort einheitlich darzustellen. Der nun als Entwurf freigegebene Teil 1 (VDMA Einheitsblatt 40010) ermöglicht Asset Management, Zustandsüberwachung, vorbeugende Wartung und vertikale Integration – zu jeder Zeit, überall auf der Welt und unabhängig von Hersteller und Robotertyp. Es bietet die ideale Basis zur Datenanalyse und zur Steigerung der Anlageneffektivität.
Einfach ausgedrückt definiert die Spezifikation OPC UA Vision den Wesenskern eines Bildverarbeitungssystems, konkret: ein generisches Modell für alle Bildverarbeitungssysteme – von einfachen Vision-Sensoren bis hin zu komplexen Inspektionssystemen. Teil 1 des Release Candidate (VDMA Einheitsblatt 40100) beschreibt den Infrastrukturlayer, der eine Abstraktion des generischen Bildverarbeitungssystems darstellt. Er ermöglicht die einheitlich Steuerung von Bildverarbeitungssystemen und abstrahiert das notwendige Verhalten über eine sogenannte State Machine. Die Verwaltung von Rezepten, Konfigurationen und Ergebnissen erfolgt standardisiert, wobei die Inhalte herstellerspezifisch bleiben und wie Blackboxes behandelt werden.
Neben der Veröffentlichung der beiden neuen Companion Specifications wurde auf der automatica ein Demonstrator zur fähigkeitenbasierten Steuerung mittels OPC UA vorgestellt. Der Demonstrator integriert Systeme und Komponenten von mehr als 20 Herstellern, die eine Sprache sprechen: OPC UA.
(sk)
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