29.10.2014

Alternative zu Ethernet

Bewegungsfreiheit für CANopen

Feldbusse und Netzwerke sind in der Automatisierung nicht mehr wegzudenken. Und obwohl auf Ethernet basierende Systeme eine steigende Akzeptanz erfahren, stellt CANopen eine interessante Alternative dar. Insbesondere die Einfachheit und die breite Palette an Geräten ist bei CANopen ein wichtiger Gesichtspunkt. Um dieser Situation gerecht zu werden, hat der Motion-Control-Spezialist Promicon seine Regler-Serie CompactMotion und das Multi-Achs-System VariMotion um Anschaltungen an CANopen erweitert.

Autor: Dipl.-Ing. Klaus Keck, PROMICON Elektronik GmbH + Co. KG.


Bild: Promicon Elektronik GmbH + Co. KG

Die Geräte der Serie CompactMotion von Promicon umfasst einachsige Servoregler, die durch ein hohes Maß an Funktionalität und die Programmierbarkeit für den Einsatz in vielfältigen Applikationen passen. Das Multi-Achs-System VariMotion eignet sich für Anwendungen, bei denen die Bewegung mehrerer Achsen zu einer Gesamtfunktion koordiniert wird. Hierzu werden die Servo-regler mittels des vNET-Antriebsnetzwerks miteinander verbunden. Der Anschluss an CANopen erfolgt über ein Master-Modul, das Bestandteil von vNET ist. Beim Mehrachssystem besteht zudem die Möglichkeit, das Master-Modul modular zu erweitern. Hierdurch können Bewegungen sehr eng mit Signalen aus dem Prozess verknüpft werden.

Frei programmierbar und blitzschnell

Beiden Geräteklassen sind frei programmierbar und weisen sehr kurze Reaktionszeiten auf. Das ist von großer Bedeutung, wenn schnelle Prozesse beherrscht werden sollen, bei denen Verzögerungszeiten auf ein Minimum reduziert werden müssen. Jedes Netzwerk ist mit Übertragungszeiten behaftet. Diese Zeiten werden besonders bei schnell laufenden Maschinen und zunehmenden Datenmengen immer stärker spürbar. Um hier entgegen zu wirken, können die Geräte von Promicon in der Weise programmiert werden, dass ganze Funktions- und Bewegungsabläufe von diesen realisiert werden und die Belastung des Netzwerks stark reduziert wird. In den meisten Fällen ist es sogar möglich, dass nicht nur das Datenvolumen verringert, sondern auch der komplette Prozessablauf deutlich beschleunigt wird.

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Einfache Anbindung

Die Anbindung an ein übergeordnetes System erfolgt über PDOs und SDOs entsprechend der CANopen-Spezifikation, deren Einhaltung von einem autorisierten Prüflabor zertifiziert ist. Um die Anbindung möglichst einfach zu gestalten, stehen fertige Programmblöcke und Funktionen zur Verfügung, die über PDOs und SDOs mit dem übergeordneten System kommunizieren. Hierbei ist erwähnenswert, dass diese Funktionselemente autonom in den Servoreglern ablaufen und keine spezielle Treiber-Software benötigt wird oder installiert werden muss. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass beim Einsatz verschiedener Steuerungen diese Funktionsblöcke immer gleich arbeiten und keine Abhängigkeit vom Typ der Steuerung vorhanden ist. Hierdurch lassen sich eventuelle Komplikationen bei der Implementierung vermeiden und die Portierung erleichtern. Da nicht alle PDOs und SDOs für Funktionselemente verwendet werden, können diese beliebig für anwendungsspezifische Zwecke verwendet werden.

Erweiterbarer Funktionsumfang

Um für Situationen gerüstet zu sein, bei denen Standardfunktionen nicht ausreichen, kann der Funktionsumfang der Geräte jederzeit erweitert werden, ohne dass hierfür spezielle Anpassungen der Firmware durch Promicon erforderlich sind. Um dies zu ermöglichen, sind die vorgefertigten Funktionsbausteine vollständig auf der Anwenderebene realisiert und werden als Quell-Code zur Verfügung gestellt. Hierdurch sind Programmierer in der Lage, vorhandene Bausteine zu modifizieren, zu ergänzen oder neue Bausteine zu erstellen. Auf diese Weise wird die Einfachheit von Standardfunktionen mit der Flexibilität der freien Programmierbarkeit kombiniert. Als Folge hiervon können Anlagenhersteller schnell auf neue Anforderungen reagieren und gleichzeitig eigenes Prozess-Know-how vollständig in der Hand behalten. Die Antriebssysteme verfügen über alle Programmierelemente, die zur freien Gestaltung von Bewegungen und Abläufen erforderlich sind. Hierzu zählen Arithmetik, Verknüpfungen, Variablen oder Zeitgeber. In Kombination mit Objekten zur Beeinflussung der Achse lassen sich unterschiedliche Aufgabenstellungen wie Fahren auf Blockierung, Restweglöschung, Stromreduzierung, Positionserfassung mit Trigger-Eingang oder Geschwindigkeitsprofile auf einfache Weise realisieren. Die Möglichkeiten sind hier nahezu unbegrenzt und es können Aufgaben gelöst werden, die sonst nur schwer oder gar nicht umsetzbar sind.

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Sicherheit inklusive

Um den Anforderungen der funktionalen Sicherheit gerecht zu werden, ist die Funktion Sicherer Halt (STO) standardmäßig vorhanden. Die zweikanalige Ausführung entspricht den neuen Normen EN13849-1 und EN61508 mit Performance Level PLe und Safety Integrity Level SIL3 für hohe Anforderungen und ist durch den Tüv zertifiziert. Die Funktion ist voll elektronisch und damit verschleißfrei ausgeführt und kann leicht mit anderen Sicherheitskomponenten kombiniert werden. Weitere Sicherheitsfunktionen wie Sicher reduzierte Geschwindigkeit (SLS) können mit einem externen Erweiterungsmodul realisiert werden.

Alles drin

Darüber hinaus enthalten die Servoregler standardmäßig alle Komponenten, die in der Praxis erforderlich sind:

  • • Ballastwiderstand (extern erweiterbar)
  • • Zwischenkreiskopplung
  • • Netzfilter
  • • Weitbereichseingang für ein- und drei-phasige Netze
  • • sechs digitale Ein- und vier digitale Ausgänge
  • • Motorüberwachung mit PTC oder KTY-Sensor
  • • Temperaturgeregelter Lüfter
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Brücke zur Simatic-Welt

Bislang war es schwierig, auf CANopen basierende Netzwerke in Verbindung mit Siemens-Steuerungen einzusetzen. Hierzu war es notwendig, Gateways zu verwenden, was zu einer Komplizierung der Anlagenstruktur führte und zusätzliche Kosten verursachte. Mit dem von HMS Industrial Networks vorgestellten CM CANopen-Modul steht nun eine Alternative zur Verfügung, mit der auf CANopen basierende Geräte direkt an S7-1200-Steuerungen angebunden werden können. Das führt zu einer deutlichen Kosteneinsparung, da keine gemischte Struktur mehr notwendig ist. Erwähnenswert ist hierbei, dass das CM CANopen-Modul in Zusammenarbeit mit Siemens entwickelt wurde und von Siemens freigegeben ist. Dies wird dadurch unterstrichen, dass die Baugruppe wie Standard-Hardware in die Konfiguration des TIA-Portals eingebunden ist.

Multi-Talent

All diese Eigenschaften machen die Servoregler der Serien CompactMotion und VariMotion in CANopen-Netzwerken zu universell einsetzbaren Geräten, mit denen in unterschiedlichsten Anwendungen optimale Ergebnisse in Hinsicht auf Leistung und Flexibilität erreicht werden.

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