Servos im Ethernet-Ring

ISO-OSI-Schicht-1 als Basis

Mit seiner Übertragungsrate von 100 MBit/s ist das Fast-Ethernet geradezu prädestiniert als Grundlage zum Datentransport. Üblicherweise ist Ethernet jedoch mit seinen typischen Transport-Layern (TCP/IP, UDP) und erst recht mit seinen Application-Layern (FTP, HTTP) nicht echtzeitfähig und auch nicht zwingend schnell. Um trotzdem die gewünschten Eigenschaften zu erreichen, wurde bei Verwendung von RTEX nur die Schicht 1 des ISO-OSI-Referenzmodells – also der Physical Layer – von den Entwicklern des Konzeptes umgesetzt. Die dabei verwendete Ringstruktur mit Master/Slave-Kommunikation verhindert Datenkollisionen, sorgt für das Echtzeit-Verhalten in der Kommunikation und erhöht die Anlagensicherheit. Der Zeitbedarf für den Datenaustausch mit bis zu acht Achsen beträgt 0,5 ms, wobei die Daten zweimal verifiziert werden. Ein komplettes Parameter-Update benötigt 1 ms.

Die Anbindung an den übergeordneten Prozessmaster erfolgt über eine kompakte SPS. Für Standard-Applikationen ist hierfür auf der Grundlage fertiger Softwaremodule lediglich ein kompaktes Aktivierungsprogramm zu schreiben und die Positioniervorgaben und Achsparameter werden direkt über eine windows-basierte Konfigurationssoftware in den RTEX-Master übertragen. Der SPS obliegt dann nur noch die Aufgabe, mit Start und Stopp die Ablaufsteuerung der Positionierung zu steuern und zu überwachen. Ein weiterer, positiver Nebeneffekt ist die minimale Belastung der SPS durch Rechenzeit für die Positionieraufgabe. Beispielprogramme wie etwa Teach-In oder Palettierbausteine reduzieren zusätzlich den Engineering-Aufwand und letztlich die zeitliche Bindung des oftmals im Ausland eingesetzten hochqualifizierten Inbetriebnahmepersonals.

Das RTEX-Modul selbst kann bis zu acht Achsen in seinem Ringnetzwerk ansteuern. Bei Verwendung der Sigma-Steuerung von Panasonic lassen sich bis zu zwei RTEX-Module stecken, im Falle der SPS vom Typ FP2/ FP2SH sogar bis zu 32. Mit anderen Worten: Von einer SPS aus sind bis zu 16 beziehungsweise 256 Achsen positionierbar.

Parametrierung in Tabellenform

Im Detail gestaltet sich die Parametrierung der Applikation wie folgt: Nach Einstellung einer individuellen ID-Adresse auf den Antriebsreglern werden die einzelnen Achsen per Maus in Gruppen angeordnet und für eine eventuelle Interpolation die entsprechenden Bezüge zwischen den Achsen hergestellt. Zur Synchronisation von zwei Achsen kann eine als Master- und eine zweite als Slave-Achse bestimmt werden. Die Eingabe der nötigen Parameter etwa für die Einheitenfestlegung der Positionierung auf Pulse, für Strecke oder Winkel, für Endlagenschalter, Handfahrfunktion, Genauhaltfenster/- zeit oder die Referenzpunktfahrt erfolgt tabellarisch über ein Dialogfenster. Für die Referenzpunktfahrt existieren neun verschiedene Verfahren. Das Resultat ist dann sofort über den Testbetrieb des Bedienfensters „Tool-Operation“ direkt mit jeder Achse überprüfbar.

Als Bewegungsprofil stehen pro Achse 600 Datensätze zur Verfügung. Wenn Achsen zu einer 2D- oder 3D-Interpolationsgruppe zusammengefasst sind, wird das Bewegungsprofil für diese Gruppe ebenfalls mit bis zu 600 Datensätzen festgelegt. Der Anwender kann hier jeweils zwischen Linear-, Kreis- und Helix-Interpolation auswählen. Ein so erstelltes tabellarisches Bewegungsprofil ist per Kopieren/Einfügen leicht zwischen dem Konfigurations-Tool und Excel austauschbar. Ein Export des Bewegungsprofils als CSV-Datei ist ebenfalls möglich. Nach der Parameter- und Positionsvorgabe werden diese vorgenommenen Eingaben schließlich zum RTEX-Modul übertragen.

Das Erstellen und Testen des SPS-Programmes selbst erfolgt gemäß IEC 61131-3 in Kontaktplan, Funktionsbausteinsprache, Anweisungsliste oder Strukturiertem Text. Bei Standardpositionieraufgaben kann dieses Programm sehr kurz gehalten werden, da die im RTEX-Modul vorhandenen Bewegungsprofile nur noch angestoßen werden müssen. Sofern gewünscht, besteht über die SPS Zugriff auf das gesamte Bewegungsprofil, welches somit unter anderem an eine User-Schnittstelle wie ein Bediengerät oder einen HTML-Server übertragbar ist.

Günter Herkommer, Computer&AUTOMATION

Autor

Bernd Kunath ist Mitarbeiter der Applikation Steuerungstechnik bei Panasonic Electric Works Deutschland, Holzkirchen.

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