Hallo zusammen, Ich mache derzeit ein Studium im Bereich Werkstoffswissenschaften und interessiere mich nebenbei auch sehr für Automatisierungstechnik. Ich habe vor kurzem ein Praktikum in einer Firma gemacht, wo mit einer Anlage gearbeitet wurde, welche Bauteile über ein Kamerasystem erkannt und mittels Greifer (pneumatisch gesteuert) in unterschiedliche Behälter sortiert hat. Der Greifer hing an einem magnetisch angetriebenen Achsensystem (x, y, z-achse). Ich würde nun gerne wissen, wie eine solche Maschine prinzipiell aufgebaut ist. Das ist natürlich eine sehr allgemeine Frage, daher noch einige Erläuterungen, worum es mir speziell geht. Ich weiß zum Beispiel wie ein Mikrokontroller funktioniert. Man hat einen kleinen Controller mit Ein und Ausgängen und mit dem Computer kann man per USB ein Programm drauf spielen, welches sagt, was der Controller machen soll. Ich vermute mal, dass in einer größeren Anlage kein Mikrocontroller zur zentralen Steuerung verbaut ist, oder? Was ich nun von der Industrieanlage sicher weiß, dass da ein Computer mit Linuxsystem verbaut ist, auf welchem eine Software installiert ist, über welche man verschiedene Parameter einstellen konnte (zB achsengeschwindigkeit). Ich vermute mal, dass dieser "normale" Computer das Äquivalent zum Mikrokontroller ist, kann das sein? Aber wie wird von so einem Computer das achsensystem angesprochen bzw. hardwaretechnisch verbunden? Ich denke mal, dass man da nicht einfach die achse mit USB verbinden kann.... Außerdem weiß ich, dass sämtliche aktoren und Sensoren über ein CanBus kommunizieren. Aber auch da die Frage: woher wissen die Sensoren, dass sie in einem canbus Netz sind? Muss da jeder Sensor schon darauf ausgelegt sein und schon seinen eigenen kleinen Controller zur Kommunikation besitzen? Also um das zusammenzufassen: was bräuchte ich grundlegend, um so eine Maschine zu bauen (neben dem Linux Computer(mit selbst programmierter Software) und den Sensoren und aktoren (wie z.B. Die Achsen)? Mir ist klar, dass ich sowas nicht selbst bauen kann, da normalerweise mehrere Teams daran arbeiten. Ich möchte nur wissen, was dazu nötig wäre (hardware), rein aus Interesse. Ich programmiere privat gelegentlich Software (Qt, c++) und vermute, dass auch die maschinensoftware mit c++ programmiert wurde. Mir würde da komplett der Ansatz fehlen, z.B. eine Achsensteuerung zu programmieren.... Vielen Dank Grüße
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Nun. PC's dienen der Parametrisierung und Visualisierung von Prozessen. Aber eine Anlage steuert man damit nicht. Weil sie schlicht nicht die Zuverlaessigkeit und das Zeitverhalten bringen. Bei jedem Prozessschritt muss man sich ueberlegen, was waere wenn... Was oft verwendet wird sind SPS, Speicher Programmierbare Steuerungen. Viele lassen sich sogar waehrend des Betriebes neu programmieren. Eine Sprache besagt gar nichts. Ausser dass welche die Zuverlaessigkeit untergraben. Meiner Meinung nach geht ohne stark typisierte Sprache gar nichts. Also mit Typen- und Variablendeklaration. Praktische Features wie eine Variable existiert wenn ich sie benutze ist Quatsch. Dann sind eben MeineVariable & MeineVaiable nicht dasselbe, es wird mir aber nicht gesagt, und ich kann tagelang suchen, oder glauben es sei schon gut so.
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Joggel E. schrieb: > Nun. PC's dienen der Parametrisierung und Visualisierung von Prozessen. > Aber eine Anlage steuert man damit nicht. Weil sie schlicht nicht die > Zuverlaessigkeit und das Zeitverhalten bringen. Bei jedem Prozessschritt > muss man sich ueberlegen, was waere wenn... Ist doch Bullshit. Schau einfach mal auf die Seiten von Festo & Co. Nennt sich bei denen dann Industrie-PC oder embedded PC. Codesys gibt es auch als Soft-SPS für eben jene Industrie-/embedded PC.
Joggel E. schrieb: > Zuverlaessigkeit Nicht jede Erfindung verträgt die böse Umgebung in einer Werkhalle. Schwingungen, EMV? https://www.mikrocontroller.net/articles/EMV
OK vielen Dank erstmal. SPS habe ich nun in diesem Zusammenhang schon öfter gelesen. Was ich allerdings interessant finde: über die linux-software kann man die Anlage auch manuell steuern. D.h. über einen joystick alle Achsen manuell verfahren, sofern die Anlage nicht im Produktionsbetrieb ist. Wird dann von der linux-software der Befehl zur sps geschickt und dort weiter verarbeitet? Ich habe unter sps immer so verstanden, dass da "einfach" die Abläufe einprogrammiert werden. D.h. z.B. "verfahre achse x an POS 1 -> prüfe ob achse x an POS 1 ist-> greifen auf -> prüfe ob Greifer geöffnet ist -> usw.
John Doe schrieb: > Nennt sich bei denen dann Industrie-PC oder embedded PC. > Codesys gibt es auch als Soft-SPS für eben jene Industrie-/embedded PC. Tatsächlich. Die Dinger sehen sehr ähnlich aus zu dem System aus der Maschine. Vermute das wird sowas sein. OK nochmal zur Eingangsfrage: auch diese Systeme habe ja eher konventionelle Anschlüsse. Wie werden darüber jetzt die ganzen Sensoren und aktoren angesprochen? So ne achse kann man doch nicht einfach mit USB oder rs32 anschließen oder?
Moin, Michael P. schrieb: > Wie werden darüber jetzt die ganzen Sensoren > und aktoren angesprochen? Du hast doch selber den Namen CAN-Bus in die Runde geworfen. Michael P. schrieb: > So ne achse kann man doch nicht einfach mit > USB oder rs32 anschließen oder? Wieso denn nicht, wenns sein muss? Gruss WK
Dergute W. schrieb: > Moin, > > Michael P. schrieb: > Wie werden darüber jetzt die ganzen Sensoren > und aktoren angesprochen? > > Du hast doch selber den Namen CAN-Bus in die Runde geworfen. > Ja, in der Theorie verstehe ich das. Aber wie dort sowas in der Praxis aus? Woher wissen die aktoren und Sensoren, dass sie in einem canbus Netzwerk sind? Müssen die schon vorkonfiguriert sein? Oder muss man dass in der Software, die für das embedded System programmiert wird, selbst implrmentieren?
Joggel E. schrieb: > Nun. PC's dienen der Parametrisierung und Visualisierung von Prozessen. > Aber eine Anlage steuert man damit nicht. Man kann auch mit PCs Echtzeit mit weniger als 50us Jitter und Zykluszeiten unter 1ms hinbekommen. Man darf nur nicht irgendein OS aus der Mediamarkt-Theke einsetzen. Da muss man schon ein wenig mehr Gehirnschmalz reinstecken. Ich würde da mal bei Beckhoff anfragen... Michael P. schrieb: > So ne achse kann man doch nicht einfach mit USB USB macht in der Industrie keiner. Auf jeden Fall keiner, der mal mit USB im EMV Labor war und gesehen hat, dass der aussteigt, weit vor irgendwas anderes irgendwelche Regungen zeigt. > oder rs32 anschließen Kann man, aber das ist Technik aus dem letzten Jahrtausend. Genau wie CAN. Heute nimmt man Ethernet-basierte Busse: EtherCAT, PROFINET, SERCOS III... Michael P. schrieb: > Woher wissen die aktoren und Sensoren, dass sie in einem canbus Netzwerk > sind? Sie haben eine CAN-Bus-Schnittstelle. Wenn darauf passender Traffic ist, dann tun sie was ihr Datenblatt verspricht. > Müssen die schon vorkonfiguriert sein? Kann sein. Kann aber auch sein, dass man sie am Bus konfigurieren kann. Das Datenblatt sagt mehr dazu. > Oder muss man dass in der Software, die für das embedded System > programmiert wird, selbst implrmentieren? Ja, wenn du die Software komplett selber schreibst, dann musst du das. Oder du kaufst eine Bibliothek und bindest sie dann ein. Oder du kaust eine SPS, die schon Module zur Ansteuerung der Teilnehmer hat. Oder, oder, oder... Du solltest vermutlich einfach mal (irgend) ein Buch über Automatisierungstechnik zur Hand nehmen.
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> So ne achse kann man doch nicht einfach mit USB oder rs32 anschließen oder?
Nun, USB eher nicht. USB ist nur bis 5m max spezifiziert, und somit nur
Office und Labor tauglich. Anstelle von RS232 bevorzugt man RS485, wel
das wenier stoerungsempfindlich ist. Es gibt aber Umsetzer von RS232
nach RS485
Joggel E. schrieb: > Nun. PC's dienen der Parametrisierung und Visualisierung von Prozessen. > Aber eine Anlage steuert man damit nicht. Ich habe auch schon eine CNC mit PentiumII und Echtzeit-Windows98 für die Steuerung gesehen.
John Doe schrieb: > Codesys gibt es auch als Soft-SPS für eben jene > Industrie-/embedded PC. Es GIBT auch Wasserwerke und Heizkraftwerke, die man über das Internet sabotieren kann, weil niemand das Standard-Passwort (!) geändert hat. Nur weil irgend etwas verkauft wird, heisst das noch nicht, dass es technisch sinnvoll ist.
Stefan H. schrieb: > Joggel E. schrieb: >> Nun. PC's dienen der Parametrisierung und Visualisierung >> von Prozessen. Aber eine Anlage steuert man damit nicht. > > Ich habe auch schon eine CNC mit PentiumII und > Echtzeit-Windows98 für die Steuerung gesehen. Nicht alles, was technisch MÖGLICH ist, ist auch technisch SINNVOLL. Eine ganz alte Generation spezieller Partikelmessgeräte verwendete ein Einschubsystem, an das ein PC mit RS232 angeschlossen war. Jahre später wurde der Nachfolger als ISA-Steckkarte auf den Markt gebracht. Frage: Welche Geräte sind heutzutage schrottreif, und welche könnte man weiterhin betreiben?
Michael P. schrieb: > Ja, in der Theorie verstehe ich das. Aber wie dort sowas > in der Praxis aus? Woher wissen die aktoren und Sensoren, > dass sie in einem canbus Netzwerk sind? Müssen die schon > vorkonfiguriert sein? Oder muss man dass in der Software, > die für das embedded System programmiert wird, selbst > implrmentieren? Löse Dich erstmal grundsätzlich von der Vorstellung, Prozessautomatisierung habe prinzipiell etwas mit Computern zu tun. (Es ist eher umgekehrt: Computer haben mit der Automatisierung arithmetischer und logischer Operationen zu tun.) Die alten Druckluftklaviere und Musikautomaten sind hervorragende Beispiele, dass sehr komplexe Abläufe völlig ohne Computer beherrschbar sind. Als es noch keine Mikrocontroller gab, hat man seine Fertigung mit Relaisschaltungen, Kugelschrittschaltwerken, Nockensteuerungen oder DRELOBA-Bausteinen automatisiert. Weiter: Einige Sensoren sind ANALOGE Messwandler. Es ist (im Gegensatz zur Behauptung in der Wikipädie) nicht einmal zwingend notwendig, dass ein Sensor ein ELEKTRISCHES Ausgangssignal liefert; ein Sensor soll die interessierende Größe lediglich in eine besser übertragbare und verarbeitbare Größe umwandeln. (Das kann im Einzelfall auch eine Länge oder ein Druck sein.) Manche Sensoren liefern natürlich von Hause aus bereits ("nahezu") digitale Signale (Endlagenschalter, viele Lichtschranken). Praktisch alle Prozesssteuerung sind heutzutage digital, daher muss ein analoges Sensorsignal erstmal digitalisiert werden, ehe es in der Steuerung verarbeitet werden kann. Das kann in der Steuerung selbst erfolgen, in Buskopplern oder unmittelbar im Sensorgehäuse. Wieviele Hardware-"schichten" ein Steuerungssystem hat, hängt ganz grob von der Größe der Anlage ab. Sehr kleine Anlagen kommen mit einer einzigen zentralen SPS aus, die alle notwendigen analogen und digitalen Schnittstellen hat. Diese Konfiguration ist strukturell einfach, hat aber den Nachteil des großen Verkabelungsaufwandes. Größere Anlagen verwenden für die Kopplung von Sensoren und Aktoren an die zentrale SPS Feldbussysteme. Hier müssen die Sensoren und Aktoren nur mit den Buskopplern verbunden werden; die Datenübertragung zur SPS erfolgt gemeinsam über den Feldbus. Noch größere Fertigungslinien können aus mehreren Stationen aufgebaut werden, die jeweils eine eigene SPS haben. Über allem thront dann ein Prozessleitsystem aus PCs, die alle möglichen Sachen aus den SPS abfragen und u.U. auch aktiv in bestimmte Abläufe eingreifen können. Um also Deine Fragen konkret zu beantworten: Ein Sensor muss nicht "wissen", dass er in einem CAN steckt -- entweder, er hat sowieso nur eine CAN-Schnittstelle, dann ist sowieso klar, was für ein Netzwerk vorliegt, oder der Sensor ist an einen Buskoppler angeschlossen, dann interessiert den Sensor nicht die Bohne, auf welchem Weg sein Signal zur zentralen Steuerung übertragen wird. Es ist vielmehr so, dass die STEUERUNG wissen muss, welcher Sensor sich hinter einem bestimmten Busteilnehmer verbirgt. Alles, was Busschnittstellen hat, kann in der Regel vom Anwender konfiguriert werden; mit den Details kenne ich mich aber nicht aus. -- Bei kleineren Anlagen scheinen mir Sensoren mit Busschnittstelle nicht die Regel zu sein; ich kenne dort nur Standardsensoren mit Buskoppler. Und nein -- niemand muss in einer SPS "Sensoren selbst implementieren". Ein digitaler Sensor (Schalter) erzeugt in der SPS einen Wahrheitswert (0 oder 1); Details der Hardware spielen keine Rolle. Analoge Sensoren haben entweder eine Normsignalschnittstelle (0-10V, 0-20mA) oder eben nicht; in beiden Fällen muss die SPS nur wissen, welcher Wert der Messgröße welchem Eingabewert entspricht.
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