Entwicklung einer Maschinensteuerung mit TwinCAT 3 für einen Handcracker für die Umsetzung von Industrie 4.0 - Konzepten

von Daniel Häßlein und Patrik Stirn
in Zusammenarbeit mit der Alfing Kessler Sondermaschinen GmbH
betreut von Dipl.-Ing. Timo Starz

Überblick

Die Firma Alfing Kessler Sondermaschinen GmbH ist Weltmarktführer beim Herstellen von Maschinen zur Pleuelbearbeitung. In den Anlagen werden je nach Kundenwunsch speicherprogrammierbare Steuerungen von Fanuc oder Siemens eingesetzt. Bei beiden Systemen ist die Verwendung von mehreren Steuergeräten zum Bedienen von HMI, CNC und vieles mehr unumgänglich. Die SPS soll daher auf eine PC-basierte Steuerung der Firma Beckhoff umgerüstet werden. Dadurch entfallen die verschiedenen Subsysteme, denn die PC-basierte Steuerung kann mit unterschiedlichen Modulklemmen erweitert werden. So können Energiemessungen, genauso wie Bruchkraftverläufe innerhalb einer Steuerung realisiert werden. In der Steuerungssoftware TwinCAT 3 wird die SPS, das HMI und die CNC vereint. Durch die Umrüstung soll eine bessere Performance erreicht und Kosten gespart werden. Durch die Lösung mit einer PC-basierten Steuerung können auf einfache Weise verschiedene Industrie-4.0-Konzepte umgesetzt werden.

Ausführung

Aufgabenstellung

Bild 3: Projektbild

Handzeilenbild in der HMI

Ziel ist es, eine Maschinensteuerung mithilfe von TwinCAT 3 zu entwickeln, um verschiedene Industrie 4.0-Konzepte umzusetzen. Das Steuerungsprogramm soll nach den Prinzipien der objektorientierten Programmierung aufgebaut werden. Ein im Versuchsfeld aufgebauter Drei-Stationen-Hand-Cracker dient als Testanlage.

Lösung

Bild 4: Projektbild

Fehlererzeugung mithilfe Tc3_EventLogger

Die Durchführung der Technikerarbeit gestaltete sich folgendermaßen:

  • BIB-Baustein:
    • Programmierung gemäß Vorlage nach IEC 1131-3
    • Automatische Generierung von Fehler- bzw. Diagnosemeldungen
    • Einbindung der CNC-Schnittstelle in den Baustein
  • Einbindung einer HMI und Umsetzung von Handzeilenbilder
  • Automatische Visualisierung von Fehler- bzw. Diagnosemeldungen
  • Programmierung einer Funktionsgruppe
  • Umsetzung eines Industrie 4.0-Konzeptes: Energiemessung

Fazit

Durch die abgeschlossene Technikerarbeit wurde sicherlich nur ein Grundstein gelegt. Jedoch sind die Vorteile dieses Systems klar erkennbar. Objektorientiertes Programmieren wird in Zukunft eine immer größer werdende Rolle in SPS-Systemen spielen. Außerdem wird auch das Thema Industrie 4.0 zunehmend eingebunden werden. Hier findet die PC-basierte Steuerung einen optimalen Anwendungsbereich. Weitere Abschlussarbeiten werden notwendig sein, um das volle Potenzial dieser Steuerungen ausschöpfen zu können. Die Aufgabenstellung war sehr interessant und wir konnten viele Eindrücke und Erfahrungen sammeln. Das theoretische Wissen aus den Fachbereichen Antriebs-, Regelungs- und Automatisierungstechnik konnten wir so praktisch umzusetzen.

Bild 5: Projektbild

Testaufbau

An dieser Stelle möchten wir der Firma Alfing Kessler Sondermaschinen GmbH für die Ermöglichung dieser Technikerarbeit unseren Dank aussprechen.
Außerdem bedanken wir uns für die zwei spannenden und lehrreichen Jahre an der Technischen Schule Aalen bei allen Lehrkräften.
Ein besonderer Dank gilt dabei dem schulischen Betreuer unserer Technikerarbeit, Herrn Dipl.-Ing. Timo Starz.