FieldPoint-Robotersteuerung

Author(s):
André Horisberger - FHSO Technik
Karl Hauswirth - FHSO Technik

Industry:
Industrial Controls/ Devices/ Systems

Products:
LabVIEW, FieldPoint

The Challenge:
Eine 20-jährige IBM-Robotersteuerung war nicht mehr wartbar, sowohl bezüglich Hardware wie Software. In einem klassischen Retrofitprojekt wurde die gesamte Steuerung durch moderne Steuerungstechnik von NI ersetzt. Der Sägeroboter führt für die Firma Scintilla AG in Zuchwil die von der Stiftung Warentest vorgeschriebenen Stichsägentests durch.

The Solution:
Einsatz der FieldPoint-Technologie mit LabVIEW 7, TCP/IP Kommunikation zur Hostapplikation auf dem PC

Über die FieldPoint-Module werden analoge Lagereglermodule für die drei linearen und die hydraulische Drehachse angesteuert. Kraftmessungen beeinflussen den Sägevorgang, elektrische Messungen geben Auskunft über den Zustand der Stichsäge. Unter Leitung der FHSO wurde dieses Retrofitprojekt zusammen mit Scintilla so realisiert, dass Konzept, Software, Inbetriebnahme und Tests von der FHSO abgewickelt wurden, Verdrahtung und mechanischer Aufbau des Schaltschranks führte nach firmeninternen Normen der Industriepartner selbst aus.

 

Das Testsystem wie es war

Bereits etwas zerzaust präsentiert sich der I/O-Bereich des alten Steuerrechners.

Im Gegensatz zur Elektronik ist die Mechanik auch nach 20 Jahren noch wartbar und erfüllt die Anforderungen.

Der Projektablauf

Vor der Beseitigung der alten Steuerung musste auf Grund einer exakten Analyse des Roboterverhaltens das richtige Steuerungsund Regelungskonzept erarbeitet werden. Innerhalb von 3 Arbeitsmonaten wurden eine Applikation entwickelt, die Hardware angepasst, drei Testapplikationen erstellt und mit der Neuinbetriebnahme und Abnahme durch den Kunden das Projekt abgeschlossen. Ein neuer Stichsägetyp musste innert kürzester Zeit auf den Roboter – ohne Test keine Produktfreigabe!

Die neue Steuerung

Der Anwender bedient den Roboter über die Hostapplikation und erhält von dieser die Testergebnisse zurück. Über TCP/IP kommuniziert der Host-PC mit dem FieldPoint-RT-Controller, an welchem die in Bild 4 dargestellte Konfiguration angeschlossen ist.

Die Applikation gliedert sich in drei Haupt-VIs. Deren zwei laufen auf der FieldPoint-CPU. Die Aufgabenaufteilung erfolgte streng nach den Echtzeitanforderungen. So entstanden die TCL- und NPL VIs (time-critical-loop bzw. nonpriorized-loop).
Ein ausgeklügeltes Kommunikationskonzept zwischen diesen ist sicher ein Kern des Projekterfolges. (Bild 5)

Der TCL kommuniziert mit dem NPL über RTFIFOS und kann sich dadurch ganz auf die Bereitstellung der Sollwerte für die vier Roboterachsen konzentrieren. 

Um der Dynamik der hydraulischen Antriebe gerecht zu werden, haben wir die Lageregelung auf analoge Verstärker ausgelagert, welche gerade die mit einem Dither überlagerten Steuerströme für die Hydraulikventile liefern.
In Bild 6 ist das hybride Regelungskonzept dargestellt, das den gemeinsamen optimalen Einsatz der digitalen und analogen Schaltungstechnik zeigt.

Zusammenfassung

Voraussetzung für diesen Erfolg war die neue und bereits stabile Plattform von LabVIEW 7 und eine konstruktive Zusammenarbeit mit dem Industriepartner.
Eckwerte waren dabei:
• lagegeregelter Antrieb von vier hydraulischen Roboterachsen, Ansteuerung von Hydraulikaggregat, programmierbarer Speisung für die Stichsäge und pneumatischem Holzvorschub
• Auswertung der elektrischen und der Kraftmessungen
• Realisierung der 4 kundenspezifischen Testabläufe mit entsprechendem User Interface
• Dokumentation und Inbetriebnahme der Anlage in der Zeit von nur 3 PMs.

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André Horisberger
FHSO Technik
Olten

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