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Skalierbare CNC-Steuerungen für alle Fertigungsbereiche

26.08.2009
Wechselnde Markttrends und mehr individualisierte Produkte erfordern eine flexible Produktion sowie darauf ausgerichtete Maschinen. Die Werkzeugmaschinenhersteller suchen für ihre breite Maschinenpalette eine dazu abgestimmte CNC-(Computerized-numerical-Control-)Ausrüstung.

Um die Forderungen der Werkzeugmaschinenindustrie nach Vielfalt, Skalierbarkeit, Funktionalität, Sicherheit und Preis-Leistungs-Verhältnis zu erfüllen, bietet die Sinumerik-Familie von Siemens eine innovative CNC-Ausrüstung, die in allen Fertigungsbereichen einsetzbar ist.

Gleich, ob in der Werkstattfertigung, im Werkzeug- und Formenbau oder in der Automobilindustrie eingesetzt, die Familie will sich durch Effizienz in Programmierung, Installation, Inbetriebnahme und Aufbautechnik auszeichnen und innovativ in NC-(Numerical-Control-)Funktionalität, Kommunikation, Bedienung und Offenheit sowie kompatibel in Programmierung, Bedienphilosophie, Maschinenschnittstellen und Motoren sein.

Steuerung basiert auf Antriebsplattform Sinamics S120

Ein Merkmal der neuen Steuerungsgeneration ist die Integration mit der Antriebshardware des Herstellers: Die CNC-Lösungen basieren auf der Antriebsplattform Sinamics S120. Deren Steuerungskomponenten sparen aufgrund der Bauform Platz im Schaltschrank, was den Systempreis senken soll.

Im Kern der CNC (der NCU, Numerical Control Unit) sind CNC-, HMI-(Human-Machine-Interface-), PLC-(Programmable-Logic-Controller-) wie auch Regelungs- und Kommunikationsaufgaben vereint. Das gibt Flexibilität an der Peripherie: So können zum Beispiel mehrere verschiedene Bedientafel-Fronten gewählt werden.

Thin-Client-Lösung als besonders robuste Alternative

Darüber hinaus besteht die Wahl zwischen einer Thin-Client-Lösung, bei der die komplette Bediensoftware in der NCU steckt und die deshalb sehr einfach und wenig störanfällig gegenüber äußeren Einflüssen aufgebaut ist, und der Möglichkeit, die Bedienoberfläche mit eigenem PC (PCU 50.3) und Standardbetriebssystem zu realisieren. Der PC kann dabei wahlweise in der Bedientafel oder im Schaltschrank untergebracht sein.

Die Steuerungs- und Antriebstechnik des Herstellers berücksichtigt auch die zunehmend wichtigen Umweltaspekte und bietet betriebswirtschaftlich optimale Voraussetzungen: Dazu gehören zum Beispiel energieeffiziente Antriebe mit Wirkungsgraden zwischen 97 und 99% (Regelung und Leistungsteil), im System optimierte Motoren mit Wirkungsgraden zwischen 81 und 92% (asynchron) und 89 bis 94% (synchron), die Flussabsenkung für Asynchronmotoren, die Energierückspeisung, die automatische Blindleistungskompensation und das Energiemanagement im Zwischenkreis. Weitere Beispiele für das Umweltengagement sind die mit Kunden abgestimmten Mehrwegverpackungen und gemeinsam optimierten Logistikleistungen.

Sinumerik 840D sl – CNC-System für bis zu 31 Achsen

Die Sinumerik 840D sl ist ein CNC-System für bis zu 31 Achsen (10 NC-Kanäle). Sie ist dezentral aufgebaut, skalierbar, offen, vernetzbar und eignet sich mit ihrer Funktionalität für den Einsatz bei fast allen Fertigungs- und Handhabungsverfahren (Drehen, Fräsen, Schleifen, Zahnradbearbeitung, Stanzen, Lasern, Handling).

Für die Werkzeugmaschinenhersteller ergibt sich dadurch eine Reihe von Vorteilen:

-Ethernet an Bord statt zusätzlicher Baugruppen im Schaltschrank,

-neue Antriebskonzepte (dezentral, Einzelachsen, große Leistungen),

-Smart-Line-Module für robuste und preisgünstige Energieversorgung der Antriebe,

-einfache Verkabelung, einfache Installationstechnik,

-kompakter Aufbau für weniger Platzbedarf im Schaltschrank.

Für die Programmierer und Systemintegratoren bedeutet das unter anderem, dass Embedded- und Windows-Systeme gleich programmiert werden können. Von Vorteil sind weiterhin die Offenheit im integrierten HMI (Human-Machine-Interface) der NCU, eine leistungs-fähige PLC-(Programmable-Logic-Controller-)zu-PLC-Kommunikation sowie ein Serviceanschluss mit Durchgriff auf die komplette Anlage. Darüber hinaus können spezielle OEM-(Object-Exchange-Model-)Lösungen bereits in der Standard-CNC realisiert werden.

Sicherheitsfunktionen der Sinumerik 840D sl schützen Personal und Anlage

Die neue Steuerungs-Antriebs-Kombination trägt zusätzlich zur Dynamik der Werkzeugmaschinen bei. Sie bringt eine dynamische Lageregelung durch Dynamic Servo Control (DSC), unterdrückt Maschinenresonanzen durch Softwarefilter, hat adaptive Stromregler für die maximale Ausnutzung von Servomotoren und kann auch Linear- und Torquemotoren ansteuern.

Die Sinumerik 840D sl hat zudem ausgefeilte Sicherheitsfunktionen nach dem Hersteller-Konzept Safety Integrated, die Personal und Maschine schützen. Dazu gehören die sichere Bremsenansteuerung und der sichere Halt, die Überwachung von Geschwindigkeit und Position, die sichere Arbeits- und Schutzraumabgrenzung sowie die sichere Kommunikation über den Profibus.

Die Sinumerik 840Di sl ist eine vollständig PC-integrierte numerische Steuerung, welche mit dem ebenfalls neuen Antriebssystem Sinamics S120 zusammenarbeitet. Die Steuerung besteht aus einem Industrie-PC (PCU 50.3), einem Einschub-Board für die PLC-Funktionen und für Schnittstellen zu Antrieben und Peripherie.

Die Verbindung wird über den taktsynchronen Profibus DP realisiert, an den die Antriebe und die Peripheriebausteine Simatic ET200 angeschlossen werden. Die Sinumerik 840Di sl läuft unter Windows und verwendet mit HMI-Advanced die gleiche technikübergreifende, mehrkanalige Be-dienoberflächensoftware, die auch für die Sinumerik 840D sl zur Verfügung steht.

Der NC-Kern, der die eigentliche Funktionalität der Sinumerik 840D sl bereitstellt, läuft bei der Variante 840Di sl direkt auf dem PC.

Auch das Steuerungskonzept der neuen Sinumerik-Generation setzt auf Kontinuität und Investitionssicherheit:

-CNC-Teileprogramme können weiterverwendet werden,

-NCK-Funktionen sind kompatibel,

-die Bedienphilosophie mit HMI-Advanced und den Technologiepa-keten Shop-Mill und Shop-Turn kann beibehalten werden,

-Open-Architecture-Applikationen in den Bereichen NCK/HMI,

-skalierbare Hardwareperformance kann weiterverwendet werden,

-bewährte Komponenten wie PCU, PLC, Bedientafelfronten und Profi-bus-Peripherie können beibehalten werden,

-es gibt ein CNC-System für Standardmaschinen als Basis.

Sinumerik 802D sl – CNC-System für standardisierte Dreh- und Fräsmaschinen
Die Sinumerik 802D sl ist ein CNC-System für standardisierte Dreh- und Fräsmaschinen, die alle Komponenten einer CNC-Steuerung (NC, PLC, HMI) in einer Einheit vereinigt. Mit bis zu fünf Achsen (davon zwei als Spindeln möglich) wird sie als ideale Steuerung für Dreh- und Fräsmaschinen im unteren und mittleren Leistungsbereich angeboten.

System arbeitet dynamisch und hochgenau

Die Eigenschaften der Sinumerik 802D sl verbinden sich mit den Vorteilen des Antriebskonzepts Sinamics S120 zu einer neuen Einheit. Die 32-bit-Datenverarbeitung der Steuerung sorgt dafür, dass das System dynamisch und hochgenau arbeitet. Weitere wichtige Komponenten der neuen Steuerungslinie sind:

-Linux-Kern als Betriebssystem. Damit können zum einen alle gängigen Betriebssystem-Standards unterstützt werden, zum anderen bietet dies Entwicklern eine höhere Flexibilität, die bestimmten Anwendungen zugutekommt.

-Umfangreiche PLC-Funktionen über die Integration der Simatic S7-200, wobei Netzwerkanbindung über Ethernet möglich ist.

-Integration von handelsüblichen Compact Flash Cards und USB-Speichermedien. Darauf können NC-Programme, Inbetriebnahmedaten, Nullpunktverschiebungen oder andere Gegebenheiten, die der Anwender festhalten will, gespeichert werden. Das Argument „Programmspeicher zu klein“ ist damit endgültig vom Tisch.

Dipl.-Ing. Jürgen Andreas Reimann ist Systemmanager Sinumerik in der Geschäftseinheit Motion Control Systems, Drive Technologies bei der Siemens AG in Erlangen.

Jürgen Andreas Reimann | MM MaschinenMarkt
Weitere Informationen:
http://www.maschinenmarkt.vogel.de/themenkanaele/konstruktion/antriebsundsteuerungstechnik/articles/227161/

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