Auf Mechatronik zugeschnitten

Herkömmliche Motion-Protokolle tragen den Anforderungen mechatronischer Komponenten wie Greifern nur bedingt Rechnung. Schunk hat daher eine eigene, vom Feldbus unabhängige Lösung entwickelt, welche die Ansteuerung erheblich vereinfacht und dem Anwender die Arbeit spürbar erleichtern soll.

Herkömmliche Motion-Protokolle tragen den Anforderungen mechatronischer Komponenten wie Greifern nur bedingt Rechnung. Schunk hat daher eine eigene, vom Feldbus unabhängige Lösung entwickelt, welche die Ansteuerung erheblich vereinfacht und dem Anwender die Arbeit spürbar erleichtern soll.

Motion-Protokolle dienen der Kommunikation zwischen Maschinensteuerungen und Antrieben oder mechatronischen Komponenten. Die am Markt vorhandenen Steuerungsprotokolle weisen aber einige Nachteile auf: So sind sie zumeist sehr komplex, da sie für offene Antriebe entwickelt wurden, welche wiederum für jede einzelne Aktion detailliert zu konfigurieren sind. Dies führt zu einem hohen Steuerungsaufwand; besonders dann, wenn Antrieb und Regelung voneinander getrennt sind oder sogar von unterschiedlichen Herstellern stammen.

Hinzu kommt, dass herkömmliche Protokolle für die Ansteuerung von Greifern und ähnlichem nur bedingt brauchbar sind, weil es hier immer zu einer Kraftwirkung zwischen Werkstück und Greifer kommt. Ein Greifer benötigt daher andere Befehle als ein Antrieb, der von Position zu Position fährt und dabei nur seine Last zu bewältigen hat. Um ein Teil zu greifen, ist beispielsweise ein Positionierungsbefehl mit Greifkraftbegrenzung sowie eine Rückmeldung beim Vollzug des Prozesses nötig. Erschwerend ist, dass die Werkstückdurchmesser bei vielen Teilen mit wechselhaften Abmessungen oft unbekannt sind und so die Endlagen der Greiferfinger stark streuen können. Derartiges ist in den Standardprotokollen nicht vorgesehen.

Aus dieser Erfahrung heraus hat das Lauffener Unternehmen Schunk mit dem Schunk-Motion-Protocol – kurz SMP – ein eigenes Protokoll mit einem begrenzten, dafür aber auf die speziellen Erfordernisse mechatronischer Module maßgeschneiderten Befehlssatz entwickelt. Das SMP basiert auf der Idee, komplexe Funktionen des Antriebs durch Übertragung weniger Datenbytes aufzurufen. Im Mittelpunkt der Entwicklung stand daher die Aufgabe, alle notwendigen Basisfunktionen, wie das Freigeben von Zielpositionen oder Drehmoment- und Geschwindigkeitsvorgaben mit nur zwei Byte eines einfachen SPS-Programms zu ermöglichen. Jeder dieser Befehle ist optional erweiterbar, indem weitere einschränkende Parameter an das dezentrale Gerät übertragen werden. Dies ist aber nur dann erforderlich, wenn die bereits gültigen Basisdaten in Ausnahmefällen nicht anwendbar sind. Die Reduktion des Datenflusses ist somit ein Schlüssel für vereinfachte Inbetriebnahme und Programmierung von komplexen mechatronischen Einheiten.

Das neue Motion-Protokoll schafft hier grundlegend andere Verhältnisse. Erteilt die Steuerung den Befehl zur Bewegung, so meldet das Modul selbständig zurück, dass es den Befehl erkannt hat und ausführen wird. Ohne weitere Abfrage meldet das Modul anschließend die Ausführung des Befehls, sobald es die gewünschte Position erreicht hat. Permanente Abfragen erübrigen sich, denn die intelligenten Module senden alle notwendigen Informationen im Push-Service automatisch zurück. Die Steuerung braucht also nur noch auf die Meldungen zu warten, und der Bus ist währenddessen komplett entlastet.

Je nach Art und Umfang der jeweiligen Applikation fällt die Verringerung der Buslast mehr oder weniger stark aus. Ohne weiteres möglich ist eine Reduzierung um den Faktor 10, in Einzelfällen sogar noch deutlich darüber. Mit anderen Worten: Während im Normalfall an einem einzelnen CAN-Bus maximal 10 bis 15 komplexe, häufig sendende Module betrieben werden können, erlaubt das SMP die Anbindung mehrerer hundert intelligenter Module, die sich in Sachen Buslast wie sehr einfache, selten sendende Module verhalten. Die Reduzierung der Buslast ist nicht zuletzt auch deswegen von Bedeutung, weil zum Beispiel ein überlasteter CAN-Bus zu Verzögerungen im Betrieb führen kann.