Ob für Automatisierungslösungen, mechanische Anwendungen oder additive Fertigungsverfahren – so vielfältig wie die Einsatzgebiete sind auch die am Markt verfügbaren Positioniersysteme. Doch wie lassen sich Bauteile und Werkzeuge mit hoher Präzision und Wiederholgenauigkeit bewegen? Unterstützung erhalten Anwender von einer Steuerungsplattform, die mit dem hochgesteckten Ziel entwickelt wurde, Motion-Lösungen so unkompliziert wie möglich erstellen zu können.

Positioniersysteme im Nanometerbereich stellen hohe Anforderungen an die Steuerung. Für viele Anwendungen ist dafür eine komplexe Programmierung notwendig. Um deren Entwicklung zu vereinfachen, arbeiten die Software-Experten von Aerotech stetig an Lösungen für die Bewegungssteuerung von Laserscan-Köpfen, Servomotoren, Tischen und Roboter-Hexapoden. Das neueste Ergebnis ihrer Arbeit ist die Steuerungsplattform Automation1.

Verbindung zwischen Prozess und Bewegung

„Vor sechs Jahren haben wir uns das Ziel gesetzt, den leistungsfähigsten Controller mit der benutzerfreundlichsten Schnittstelle zu entwickeln. Aber nicht nur das, wir wollten unseren Anwendern auch die einfachste Entwicklungsplattform bieten“, berichtet Brett Heintz, Control Product Management Group Leader bei Aerotech. Für letzteres entwickelte das Unternehmen einen Compiler, der die Eigenentwicklung von Motion-Lösungen so unkompliziert wie möglich machen soll.

Konnektivität und Peripheriesteuerung sind weitere Säulen von Automation1. So lässt sich die Plattform mit Kameras, Sensoren, Sicherheitssteuerungen, SPS, Industrielasern und mehr verbinden. Die Automation1-Antriebe verfügen über einen integrierten Speicher, was eine präzise und schnelle Datenerfassung ermöglicht. Zudem bieten sie Schnittstellen wie analoge und digitale E/As, einen Funktionsgenerator auf Antriebs­ebene und Ausgangssignale. Die positionssynchronisierten Ausgänge sorgen für eine schnelle und latenzarme Steuerung. Heintz erklärt: „Unser Fokus liegt nicht nur darauf, die Bewegung zu optimieren, sondern auch die Verbindung zwischen dem Prozess und der Bewegung.“

Integration starrer Linearportale von Drittanbietern

Die Plattform bietet einen Konfigurationsassistenten für die Maschineneinrichtung, Easytune-Servotuning mit Zugriff auf Geräte von Drittanbietern und die Möglichkeit, mithilfe von Aeroscript-Bibliotheken benutzerdefinierte Werkzeuge zu erstellen. „In den aktuellen Versionen haben wir unsere Bewegungssteuerung verbessert, indem wir den Programmiersprachen Aeroscript, G-C und Arbeitsoffsets hinzugefügt haben. Die Zugriffskontrolle und die sichere Kommunikation mit dem kryptografischen TLS-Protokoll sind nun standardmäßig in den antriebsbasierten Steuerungen von Automation1 enthalten. Damit ist sichergestellt, dass proprietäre Bewegungsprofile und Prozessrezepte geschützt sind“, erläutert Brett Heintz den aktuellen Stand. Das Machineapps-HMI-Entwicklungstool wurde ebenfalls um Funktionen wie Anzeigeleuchten, Kameramodule und Zugangskontrolle erweitert. Die Plattform integriert auch starre Linearportale von Drittanbietern und nicht standardisierte Produkte in den Gerätekatalog sowie die Maschineneinrichtung. Zudem wurde die Unterstützung für Absolutwertgeber verbessert und eine Socket-Schnittstelle für die Übertragung von Binär- und Stringdaten hinzugefügt. „Mit dem neuen Release funktioniert Automation1 nun als komplette Maschinensteuerung mit allen Komponenten und bietet damit weit mehr als nur Motion Control“, führt Heintz aus.

Ethercat-Kompatibilität

Das Machineapps-HMI-Entwicklungstool ermöglicht es Anwendern, maßgeschneiderte Oberflächen ohne Programmierkenntnisse zu erstellen. Es beschleunigt die Anwendungsentwicklung und ermöglicht die Erstellung spezifischer Anwendungen für verschiedene Benutzertypen oder Funktionen. Laut Aerotech kann jede Automation1-Steuerung über Launchpad eine oder mehrere Machineapps ausführen, die auf verschiedene Benutzertypen oder Maschinenfunktionalitäten ausgerichtet sind. Benutzer können Module per Drag-and-drop in vordefinierte Bereiche ziehen und sie konfigurieren. Dazu gehören typischerweise Kameramodule, Datenvisualisierungsmodule oder Jog-Pad-Module.
Die antriebsbasierten Steuerungen von Automation1 können als Ethercat-Slave-Geräte konfiguriert werden. „Um die Leistungsfähigkeit von Ethercat in Verbindung mit Automation1 zu verstehen, ist es wichtig, das Hyperwire-Netzwerk und den systembasierten Ansatz von Aerotech zu durchdringen“, schildert Brett Heintz. „Mit Hyperwire, unserem proprietären Hochleistungs-Lichtwellenleiter-Bewegungssteuerungsbus, können bis zu 32 Achsen mit Servomotor-Trajektorien bei jeweils 20 kHz mit weniger als 1 ns Takt-Jitter erzeugt und verteilt werden.“

Zudem unterstützt die Plattform 100-kHz-Trajektoren für die Laserscan-Kopfsteuerung, einschließlich fortschrittlicher Trajektor-Vorsteuerungselemente. Anwender von Präzisionslösungen erhalten so die Performance eines Automation1-Hyperwire-Netzwerks und profitieren gleichzeitig von der Interoperabilität und den Automatisierungsfunktionen von Ethercat.

Höhere Entwicklungs­geschwindigkeit, weniger Fehler

Aerotech unterstützt seine Anwender bei Tests, Diagnose und Inbetriebnahme. Die Experten verfügen über leistungsstarke Werkzeuge für die Prüfung, Inbetriebnahme, Fehlersuche und Diagnose von Steuerungssystemen. Das Programmiermodul, die Programmiersprache Aeroscript, der Data Visualizer und die Programmautomatisierung arbeiten im Automation1 Studio zusammen. Das Programmiermodul bietet Entwicklern einen Zugriff auf Code-Snippets und intelligente Autovervollständigung, was die Entwicklungsgeschwindigkeit erhöht und Fehler reduziert. Der Data Visualizer ist ein digitales Oszilloskop, das dem Anwender Hunderte von Steuerungs-, Achsen- und Tasksignalen zur Verfügung stellt. Benutzerdefinierte Aeroscript-Bibliotheksfunktionen helfen, die Automatisierung dieser Diagnosewerkzeuge zu vereinfachen. Kompilierte Bibliotheks­dateien können zu den Programmautomatisierungsfunktionen hinzugefügt werden, so dass diese benutzerdefinierten Funktionen im Programmiermodul und in den Steuer-APIs verfügbar sind, als wären sie Standard-Aeroscript-Funktionen.

Tools für den direkten Zugang

Mit dem Instrumententreiber für Labview und der Python-API können Entwickler, die mit diesen Umgebungen vertraut sind, direkt auf das Leistungsspektrum der Motion-Control-Plattform zugreifen. Mit dem Instrument Driver for Labview können sie sich mit dem Automation1-Motion-Controller verbinden, den Status abfragen, Befehle ausführen und viele weitere Controller-Funktionen nutzen. Diese Funktionalitäten können auch mit anderen Instrumententreibern kombiniert werden. Zudem ermöglicht eine Python-API die Interaktion mit einer Automation1-Steuerung. Diese API kann auf Windows- oder Linux-Rechnern installiert werden und bietet die Möglichkeit, Python-Anwendungen zu erstellen. Python eignet sich nicht nur für die Datenverarbeitung und -analyse, sondern auch für die Verbesserung von Benutzeroberflächen durch einfachen Zugang zu UI-Tools. Damit bietet Automation1 ein breites Spektrum an Anwendungsmöglichkeiten.

Autor
Brett Heintz, Control Product Management Group Leader