Ordnung durch Standards

Steuerungen strukturieren und modularisieren: Via Plattform und Framework Applikationen im Maschinen- und Anlagenbau erstellen.

Vernetzte Produktionslinie für Automotive Baugruppen

Von Christian Daschner und Richard Berger

Am Anfang steht das Chaos. Der Sondermaschinenbau ist durch die Vielfalt und Bandbreite der unterschiedlichen Anforderungen an die Steuerung einer Maschine oder Anlage herausgefordert – sowohl die Hardware als auch die Software betreffend. Doch ein Ausweg ist möglich: Er liegt in der konsequenten Strukturierung und Modularisierung der eingesetzten Steuerungen. Von Beginn an lässt sich der Ansatz verfolgen, die Modularisierung und damit die Flexibilität der Maschinen- und Anlagensteuerungen nicht über den Einsatz von Standardsteuerungen zu erhalten, sondern eine möglichst große Bandbreite an einsetzbarer Hardwarezuerlauben und die Software entsprechend auszulegen.

Plattform und Framework erlauben dem Anwender bei vergleichsweise geringem Aufwand an Softwareentwicklung, beispielsweise durch konfigurierbare Module, eine Steuerungsapplikation zu erstellen und zu pflegen: von einem integrierten Testsystem mit Embedded-Rechner mit Messelektronik über automatische optische Inspektionssysteme sowie komplexe Maschinen und Anlagen – zum Beispiel Sonderbestückanlagen für die Halbleiterindustrie – bis hin zu Anlagenverkettungen für gesamte Produktionslinien.

Standards in der Softwarentwicklung

Die Steuerungssoftware wird mit Standard-Entwicklungstools erstellt und ist sowohl auf den Betriebssystemen von Microsoft als auch auf Linux lauffähig. Als Programmiersprache wird durchgängig C++ eingesetzt. Einzige Ausnahme hiervon bilden die Programmskripte, die in einem proprietären Interpreter abgearbeitet werden. Unterschiedliche Antriebs- und E/A-Steuerhardware wird unterstützt und nahtlos integriert (Galil, Elmo, Na- notec). Diese Hardwaremodule werden laufend ergänzt.

Was wir als Plattform der Steuerungsapplikation bezeichnen, dient der Anbindung an und der Integration in das verwendete Betriebssystem (Windows oder Linux). Dabei werden die Hardware sowie die grundlegenden Funktionen wie Multitasking, Kommunikation und Datenmanagement zur Verfügung gestellt.

Das Framework hingegen stellt die Schablone dar, nach der die Funktionsmodule erstellt werden, und darüber hinaus das Bindeglied der Einzelmodule zur Applikation.

Eine ganze Reihe an Funktionsmodulen sind durch ihre Standardisierung gleichfalls als Bestandteil des Framework anzusehen. Das wären vor allem das grafische Benutzerinterface (GUI), die Bildverarbeitungsfunktionen, die Kommunikationsmodule für die Kommunikation zwischen Funktionsmodulen, aber auch für die externe Kommunikation mit anderen Teilnehmern, sowie eine Schnittstelle zur Skriptprogrammierung der Anlage. Natürlich können diese Standardmodule auch weggelassen werden. Vor allem die Möglichkeit, die Anlage über textbasierte Skripten zu programmieren, unterstützt sowohl die schnelle Entwicklung von Funktionen und Testabläufen als auch die Inbetriebnahme und den Service im Feld.

Weitere Funktionsmodule, die bereits vorhanden und einsetzbar sind, wären zum Beispiel Module zur Ansteuerung und Integration von Portalen (X,Y,Z Gantrymodule mit optionalen Rotationsachsen), von diversen XY-Kreuztischen inklusive Dreheinheiten (Semiconductor Industrie), von unterschiedlichen Transportsystemen für Endlosmaterialien und Einzelmaterialien (wie Werkstückträger), von unterschiedlichsten Dispenssystemen, von RFID Readern oder von Werkzeugwechselsystemen.

Erfolgreiche Projekte

Im Laufe von mehreren Jahren wurden so eine ganze Reihe an eigenen Maschinenbauprojekten, basierend auf diesem Steuerungsansatz, erfolgreich verwirklicht: Bestückungsanlagen, Laminatoren, RFID-Testsysteme, Dispensanlagen, Anlagen für die Solarmodule-Fertigung, Anlagenverkettungen in der Halbleiterbranche, AOIs in der Semiconductor-Welt und Sonderanlagen der Präzisions-Werkzeugbearbeitung.

Nachdem die Steuerung entwickelt worden war und diese über die Jahre hinweg laufend verbessert und erweitert wurde, gelang es 2014 erstmals ein Projekt zu starten, das nicht eine zu bauende Maschine oder Anlage zum Gegenstand hatte, sondern bei dem die Plattform mit Framework als eigenständiges Produkt auf eine Kundenanlage übertragen wurde und dort als Steuerung dient.

Realisiert wurde dabei ein universeller Bestückautomat als Serienprodukt für die Halbleiterindustrie mit einer starken Modularisierung der Anlage, um unterschiedlichen Anforderungen und Optionen nachzukommen.

www.mc-netz.de

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