SPS-Programmierung

Daniel Schilling,

Individuelle Montage – präzises Timing

Ein Zulieferer der Automobilindustrie für Abgasanlagen- und Schalldämpfersysteme hat eine Lösung gefunden, um individuelle Konfigurationen „Just in Sequence“ (JIS) montieren und verschweißen zu können. Die SPS-Programmierung wird dadurch erheblich erleichtert.

Montagearbeitsplätze müssen für die „Just in Sequence“-Produktion zügig ausgetauscht und in Betrieb genommen werden. © ATS System

Schnelle und effiziente Automatisierung ist eine Grundvoraussetzung, um die Produktionsstrategie „Just in Sequence” erfolgreich umsetzen zu können. Gerade die Automobilindustrie verlangt eine solche Produktion von ihren Lieferanten, um bedarfsgerecht individuelle konfigurierte Kundenaufträge zu bedienen. Angesichts der fast unbegrenzten Vielzahl dieser individuellen Konfigurationen ist die klassische Lagerhaltung vorproduzierter Produkte fast unmöglich geworden, dennoch erwartet der Kunde eine zeitnahe und termingerechte Lieferung seiner individuellen Ware. Das stellt gerade auch die Zulieferer bei der Montage und Verbindung vor große Herausforderungen. Ein Fertiger für Abgasanlagen- und Schalldämpfersysteme begegnet dieser Forderung seitens der Automobilhersteller mit einer Steuerungssoftware aus dem Hause ATS System GmbH.

Vereinfachte Programmierung

Das Herzstück der Steuerungssoftware ist eine Windows-Applikation mit dem Namen ATS Editor. Sie ermöglicht die SPS-Programmierung in einer klassischen Windows-Umgebung. Alle für die Schweißvorrichtung relevanten Parameter werden außerhalb des SPS-Codes mit der Applikation ATS Editor programmiert. Die mit dem Editor erstellten Codes auf Datenbankbasis werden bei Bedarf und je nach Produkt in die SPS geladen. Diese Technologie ermöglicht dem Anwender eine schnelle Reaktion auf geänderte Kundenbedarfe. Der Wechsel der Vorrichtungen und die damit verbundenen Rüstvorgänge können mit der ATS-System-Steuerungssoftware innerhalb kürzester Zeit durchgeführt werden.

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Die Handhabungsroboter lassen sich für das Handling der individuell konfigurierten Abgasstränge unkompliziert programmieren. © ATS System

Alle Arbeiten rund um die Spannprogrammerstellung der Vorrichtungen können durch eine Fachkraft, die nicht über SPS-Kenntnisse zu verfügen braucht, einfach und schnell durchgeführt werden. Für das Unternehmen war daher das zentrale Argument für die Implementierung dieser Lösung der vereinfachte Personaleinsatz. Der Fertiger kann für jede Roboterschweißzelle 255 Vorrichtungen mit 255 Funktionen und 255 Spannabläufen (Programmen) erstellen und verwalten. Diese Performance wird durch die genannte externe Speicherung aller für die Schweißvorrichtung relevanten Parameter in den erwähnten Dateiformaten ermöglicht. Der entsprechende Programmcode zu einer Vorrichtung wird nur im Bedarfsfall in die SPS geladen.

Flexible Montageplätze

Neben der Anwendung in Roboterschweißanlagen kommt die Lösung aus dem Hause ATS System GmbH auch auf Montageplätzen des Kunden zur Anwendung. Hier besteht die Herausforderung bei diesem Anwender darin, Montagetische entsprechend der „Just in Sequence“-Produktion schnell auszutauschen und in Betrieb zu nehmen. Der Mitarbeiter wird ebenso wie in Roboterschweißanlagen mittels bildgeführter Montagedialoge sicher durch den Prozess geführt. Die Software überwacht alle Komponenten der Anlage und erzeugt eine Meldung bei fehlenden Bedingungen.

Einfaches Handling

Die Software des ATS Editor macht es für den Mitarbeiter nach einer sehr kurzen Einführung möglich, die Applikation vollständig zu bedienen und er kann Zellen für die Roboterprogrammierung (pre-teaching) und die Spannprogrammerstellung betreuen. Für Roboterschweißanlangen ist sonst in der Regel ein Roboterprogrammierer und ein SPS-Programmierspezialist notwendig, um die jeweilige Zelle auf neue Produkte umzustellen oder diese initial einzurichten. Das können nun auch andere Mitarbeiter übernehmen, die sich mit dem Prozess auskennen.

Roboteranforderungen

Dem Unternehmen in dem hier vorliegenden Praxisbeispiel stehen für jede Vorrichtung bis zu 32 Roboteranforderungen pro Spannprogramm zur Verfügung. Die Roboteranforderungen können wie alle anderen für die Schweißvorrichtung relevanten Parameter über den ATS Editor schnell und einfach programmiert werden.

Dank der vertrauten Windows-Oberfläche können Nicht-Programmierer mit dem ATS-Editor Befehlsabläufe für die SPS zusammenstellen. © ATS System

Wie in anderen Windows-Anwendungen wird innerhalb der ATS Editors mit Drag & Drop gearbeitet, um das Handling während der Programmierung zu vereinfachen. Zum Beispiel können Funktionen per Drag & Drop in eine Ablaufmatrix gezogen und entsprechend platziert werden. Jede Ablaufmatrix ermöglicht bis zu 512 Spannablaufschritte. Gerade für zukünftige komplexe Produkte mit vielen Spannschritten bietet die Software hier eine ausreichende Performance, um Spannabläufe schnell zu erstellen oder zu ändern.

Kombination mit ASi-Master und ProfiNet

Der ATS Editor erlaubt, die Vorteile von ASi-Master und ProfiNet gemeinsam nutzen zu können. Das ProfiNet als Hauptbussystem ermöglicht kurze Buszykluszeiten. Die Anbindung der Vorrichtung über einen ASi-Master an das ProfiNet Bussystem gewährleistet eine feste Adressierung aller Input- und Output-Slaves, die auf einer Vorrichtung installiert sind, und macht einen Eingriff in die Hardwarekonfiguration der SPS bei einem Vorrichtungswechsel überflüssig. Der ASi-Master erfasst alle Signale der verbauten Module und übergibt diese via definierter ProfiNet-Schnittstelle an den Hauptcode der SPS. Es werden minimal 12 Inputsignale über ASi-Slaves für die Identifikation der Vorrichtung benötigt.

Den jeweiligen Vorrichtungen werden zur eindeutigen Identifikation eine Typennummer und eine laufende Nummer zugewiesen.

Damit wird sichergestellt, dass die Vorrichtung durch das System in Abstimmung mit dem Produktionsauftrag erkannt wird. Die Lösung schöpft somit das volle Potenzial einer Verwendung des ASi Master aus, da jedes Input/Output-Signal des ASi-Masters über den ATS Editor einzeln ansprechbar und parametrierbar ist. Die Steuerungslösung von ATS System ist seit 2020 in der Lage, auch den neuen ASi5-Master (Bihl & Wiedemann) in das System einzubinden. Ein weiteres Argument von ASi-Feldmodulen in Verbindung mit Schweißvorrichtungen ist ihre Robustheit und Zuverlässigkeit gegenüber Schweißvorgängen dank EMV-elektromagnetischer Verträglichkeit.

Die SPS-Steuerung der Spanntechnik lässt sich per Drag & Drop anlegen. © ATS System

Der Einsatz des ASi-Masters für die Einbindung der Vorrichtung mit dem ProfiNet System wird vom Anbieter ATS System GmbH empfohlen und hat sich in der Praxis bewährt. Auch eine Lösung für Vorrichtungen, die mit ProfiNet oder ProfiBus Modulen ausgerüstet worden sind, ist möglich, ohne auf die komfortable und einfache Programmierung der Vorrichtung und deren Spannabläufe verzichten zu müssen. Für neue Systeme empfiehlt das Unternehmen jedoch die Kombination aus ASi-Master und ProfiNet.

Webbrowser-Applikation

Um der Vernetzung der Produktionsanlagen Rechnung zu tragen, gibt es inzwischen auch eine Webapplikation namens „WebStudio i4.0“. Diese Erweiterung des ATS Editor ermöglicht es, via Webbrowser auf die entsprechende Roboterschweißzelle zuzugreifen und deren Spannprogrammverwaltung zu bearbeiten. Alle Schweißvorrichtungsprogramme können zentral auf einem MS-SQL Server verwaltet werden. Voraussetzung für die Anbindung der Produktionsanlage und Nutzung der Applikation ist eine Einbindung der Roboterzelle in das Ethernet des Unternehmens, damit auf die Roboterzelle weltweit und unabhängig vom Ort zugegriffen und diese bedient werden kann.

Fazit

Die Lösung aus dem Hause ATS System bietet dem Anwender eine vergleichsweise einfach zu bedienende Steuerungssoftware. Mit dem integrierten Editor ist es möglich, außerhalb der SPS Vorrichtungen und deren Funktionen und Spannprogramme einfach zu programmieren, um die Anforderungen der Automobilhersteller in Bezug auf eine „Just in Sequence”-Lieferung effizient zu erfüllen. 

Michael Sigl / dsc

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