Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Kleine CNC Maschine mit B&R, Beckhoff,?


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von router (Gast)


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Hallo zusammen, ich habe vor eine kleine CNC-Maschine für den 
Heimgebrauch zu bauen. Vorerst soll es aber nur ein Tisch werden welcher 
in zwei Achsen verfährt. Wenn das gut funktioniert, dann wird weiter 
ausgebaut.

Eckdaten der geplanten Maschine:
Antrieb: Schrittmotoren (z.B. Nanotec Schrittmotor Typ ST5818L-2008)
Bewegung: Kugelgewindetrieb
Frässpindel: günstiger Fräsmotor(Dremel, Proxon, Kress)
Steuerung: B&R X20 System
Programmiersprache: C++ (geht mit B&R mittlerweile ja)

Was meint ihr, ist mein Vorhaben mit dem X20 System realisierbar? 
Grundlegende Erfahrung habe ich mit diesem System schon (habe mal einen 
pneumatischen Prüfstand gebaut). Auch aus Kostengründen habe ich an 
dieses System gedacht.

Oder ist Beckhoff die bessere Wahl? Vielleicht könnt ihr mir auch was 
ganz anderes empfehlen?

von Ahnungsloser (Gast)


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>Programmiersprache: C++
Hä? Ich dachte CNC programmiert man mit G-Code...

von Toby P. (Gast)


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router schrieb:
> Vielleicht könnt ihr mir auch was
> ganz anderes empfehlen?

Eines der vielen CNC Projekte wie z.B.:
Beitrag "Projekt: SerialComCNC Serielles Frontend für CNC GRBL mit ATMega"

SPS halte ich für wenig geeignet. Zu teuer, zu unflexibel und oft auch 
zu langsam. Die Vorteile bringen in solchen Projekten nichts.

von router (Gast)


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Toby P. schrieb:
> Eines der vielen CNC Projekte wie z.B.:
> Beitrag "Projekt: SerialComCNC Serielles Frontend für CNC GRBL mit
> ATMega"
>
> SPS halte ich für wenig geeignet. Zu teuer, zu unflexibel und oft auch
> zu langsam. Die Vorteile bringen in solchen Projekten nichts.

Bei solchen Projekten muss man halt auch die Schaltungstechnik 
realisieren, genau aus diesem Grund habe ich an das X20 System gedacht, 
ich möchte eigentlich fertige Module einsetzen.

Vielleicht könnt ihr noch andere Empfehlungen aussprechen?

von router (Gast)


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router schrieb:
> Bei solchen Projekten muss man halt auch die Schaltungstechnik
> realisieren, genau aus diesem Grund habe ich an das X20 System gedacht,
> ich möchte eigentlich fertige Module einsetzen.
>
> Vielleicht könnt ihr noch andere Empfehlungen aussprechen?

Also solche die schnell genug für mein Vorhaben sind.

von MaWin (Gast)


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Hobbyprojekt, Beckhoff, B&R, ist da das Budget nicht schon mit dem 
ersten Modul überschritten ?

von Matthias L. (lippy)


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Es ist beide machbar.

Beckhoff hätte den Vorteil, das Du nur die Feldbuskomponenten (zB 
Schrittmotorklemme EL7xxx) brauchst und Deinen WindowsPC als SPS 
verwenden könntest. Bei B&R brauchst halt die reale SPS auf alle Fälle.

Aber warum willst Du C++ nutzen und nicht die SPS typische 
Programmiersprache, also ST ?

von Toby P. (Gast)


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router schrieb:
> Toby P. schrieb:
> Eines der vielen CNC Projekte wie z.B.:
> Beitrag "Projekt: SerialComCNC Serielles Frontend für CNC GRBL mit
> ATMega"
> SPS halte ich für wenig geeignet. Zu teuer, zu unflexibel und oft auch
> zu langsam. Die Vorteile bringen in solchen Projekten nichts.
>
> Bei solchen Projekten muss man halt auch die Schaltungstechnik
> realisieren, genau aus diesem Grund habe ich an das X20 System gedacht,
> ich möchte eigentlich fertige Module einsetzen.

Fertige Module haben Sie alle. Die teuren sind halt für die DIN-Schiene 
und die einfachen nur ne Leiterplatte. Bei den einfachen sitzt du dann 
direkt auf dem Motor, ohne Abstraktionsebenen.

Das macht das ganze flexibler, der Nachteil alles selbst machen zu 
müssen existiert heute nicht mehr.

von router (Gast)


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Matthias L. schrieb:
> Aber warum willst Du C++ nutzen und nicht die SPS typische
> Programmiersprache, also ST ?

Ist reine Bequemlichkeit weil ich C++ kenne. Aber ST kenne ich auch von 
zwei Projekten her, würde ich natürlich auch nutzen.

Die Idee mit dem PC als SPS klingt gut, ich schaue mir die Beckhoff 
Klemmen an! Ist der PC auch schnell genug mit Windows als SPS?

Rein interesse halber könntest du auch einen passenden B&R Rechner/SPS 
empfehlen die geeignet wäre? Ist dann losgelöst vom PC, eigentlich auch 
nicht schlecht.

von Matthias L. (lippy)


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Ich kenne beide aus beruflichen Gründen. Bei B&R bin ich aber nicht up 
to date.

Das Konzept von Beckhoff ist, das ein Windows PC als SPS dient. Ein 
spezieller Treiber spielt Echtzeit und bremst dazu periodisch das 
Windows aus. SPS-Zykluszeiten von 1ms sind garkein Problem. Und bei 
Antriebsregelungem nrauchst Du schnell sowas. Die üblichen beckhoff 
SPSen sind technisch nichts anderes als moderne Windows PCs mit mehreren 
Cores und einigen GHz, nur im industrietauglichen Gehäuse. Der eigene 
Windows PC kann also später durch eine Beckhoff SPS ersetzt werden.

Der Beckhoff Feldbus EtherCAT kann an jede handelsübliche 
LAN-Schnittstelle angeschlossen werden und transferriert dann die 
IO-Daten im 1ms Zyklus. Ohne die technischen Daten im Detail geprüft zu 
haben, müsste die EL7041 als Motoransteuerung gehen.

von router (Gast)


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Matthias L. schrieb:
> Das Konzept von Beckhoff ist, das ein Windows PC als SPS dient.

Habe mich bei Beckhoff umgesehen, ich müsste mir dann die Twin Cat 2 
Software downloaden. Die Feldklemme reicht dann erstmal aus um zwei 
Motoren anzusteuern. Ether Cat brauche ich für die Kommunikation, hier 
muss ich mir mal ein Tutorial anschauen was ich da alles brauche. Fehlt 
dann also nur noch der Trafo.

Weist du zufällig was die Lizenz für Twincat 2 kostet nach der 
Testphase?

von Matthias L. (lippy)


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>Die Feldklemme reicht dann erstmal aus um zwei Motoren anzusteuern.

Nein. Sie kann nur einen Schrittmotor ansteuern. Du brauchst also ggf. 
mehrere. Je nachdem ob Dein Schritmotor einen Encoder hat, brauchst Du 
entweder EL7041 oder EL7041-0052


>Fehlt dann also nur noch der Trafo.
Und vor die EL7041(en) brauchst Du noch einen EK1100. Dieser nimmt das 
EtherCAT von Deiner PC seitigen Netzwerkkarte auf und verbindet dies mit 
den Klemmen dahinter.


>Weist du zufällig was die Lizenz für Twincat 2 kostet nach der
>Testphase?

Nein. Ich muss auch fragen. Bei TC3 gibt es aber gratis Testlizenzen, 
welche sieben Tage gültig sind und dann durch Abtippen einer Nummer 
erneuert werden können.


EDIT:
>Ether Cat brauche ich für die Kommunikation, hier muss ich mir mal ein >Tutorial 
anschauen was ich da alles brauche.

Das TC liefert alle nötige Software mit. Als Hardware brauchst Du die 
besagten Module, ein Netzwerkkabel und einen freien LAN Port.

: Bearbeitet durch User
von Lothar (Gast)


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router schrieb:
> Bequemlichkeit weil ich C++ kenne

Warum dann nicht eine Arduino-basierte SPS?

https://www.controllino.biz/

von N. M. (mani)


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Oder LinuxCNC auf einem BeagleBone.

Die nehmen soweit ich weiß die Hilfsprozessoren für die ganzen 
Echtzeit-Dinge (Schrittmotoren, Encoder,...) und der/die 
Haupt-Prozessor(en) für das Linux System. Kannst dann sogar eine Kamera 
anschließen und Remote auf die CNC drauf ...

Edit: gerade gesehen dass das DE10Nano auch unterstützt wird. Da hatte 
man wahrscheinlich einen noch höheren Freiheitsgrad.

: Bearbeitet durch User
von _Gast (Gast)


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Hm,


wie wie sieht es denn mit deinen mechanischen Fähigkeiten aus?

So ganz ohne ist die ganze Sache nämlich nicht.


Ich würde die Sache aus der Richtung "Käsefräse" angehen, hier findet 
man im Internet genügend Material und Anleitungen.
Hier kann man sich dann über die ganzen mechanischen Sachen schlau 
machen, und der Steuerungsteil wird auch zur Genüge abgehandelt.


mfg
Gast

von router (Gast)


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_Gast schrieb:
> Ich würde die Sache aus der Richtung "Käsefräse" angehen, hier findet
> man im Internet genügend Material und Anleitungen.
> Hier kann man sich dann über die ganzen mechanischen Sachen schlau
> machen, und der Steuerungsteil wird auch zur Genüge abgehandelt.

Ich fange ja auch erstmal klein an, eine bzw. max 2 Achsen und wenn das 
dann sauber funktioniert, dann kommt immer mehr dazu. Das Internet ist 
wie du sagst voll mit Infos.
Mir geht eserstmal darum eine Steuerung zu finden die schnell genug ist 
und für die zukaufbare Module vorhanden sind, damit ich die ganze 
Schaltungstechnik nicht selbst machen muss.

Der einfachste und effizienteste Weg scheint mir der von Matthias L. zu 
sein, da ich nur eine handvoll komponenten brauche.

Was Controllino angeht, habe keine Angaben zu Zykluszeiten gesehen, auch 
weis ich nicht ob Programmierung mit C++ geht, was bei TwinCat definitiv 
möglich ist, und ich kann halt einfach meinen PC nehmen, einfacher gehts 
ja gar nicht mehr :-)

von Bubi Blue (Gast)


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router schrieb:
> Was Controllino angeht, habe keine Angaben zu Zykluszeiten gesehen,

Bei keinem der auf Controller basierenden Systeme gibt es Zykluszeiten. 
Das ist SPS spezifisch. Controller laufen immer "full speed" und du 
musst dich um die Zeiten selber kümmern. Hat aber den Vorteil das du 
nicht in das recht starre SPS Korsett gezwungen wirst.

Als Beispiel:
Selber bastel ich gerade mit Trinamic Stepp ICs (Mikrosteps, sehr leise, 
keine Endschalter nötig etc.).

Mit Controllern lassen die sich direkt ansteuern, bei SPS bräuchtest du 
eine spezielle Klemme.

Preislich ist bei SPS alles Faktor 10. Ist auch berechtigt wg. der 
Zulassungen, der hohen Qualität, dem Support usw.

Das bezahlt man immer mit, ob man es braucht oder nicht.

Dazu kommt noch das die DIY 3D-Druck/CNC Szene weltweit recht groß ist. 
In Sachen Unterstützung ist man da bei Hobby gut aufgehoben.

von Bubi Blue (Gast)


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router schrieb:
> Mir geht eserstmal darum eine Steuerung zu finden die schnell genug ist
> und für die zukaufbare Module vorhanden sind, damit ich die ganze
> Schaltungstechnik nicht selbst machen muss.

Das gibt es in der DIY Welt auch fertig. Ob SPS oder Controller der 
bessere Weg ist kann man allgemein schlecht sagen. Bei mir wäre die Wahl 
Controller und nicht SPS, mache beides beruflich.

von Yayo (Gast)


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Hi.

Ich habe vor einigen Jahren so ein ähnliches Projekt durchgeführt und 
würde dir sehr empfehlen dir das Linux-CNC einmal anzuschauen. Das 
Projekt unterstützt einiges an I/O-Karten, ich habe kurzerhand den 
Parallelport verwendet. Linux-CNC erzeugt bei mir die Signale je Achse 
für Takt und Richtung, die Endstufen für die Schrittmotoren werten das 
Taktsignal aus und gehen dann mit dem Motorstrom automatisch runter wenn 
die Achse stillsteht. Ausserdem gibt es noch ein Endstufen-AN für alle 
gemeinsam. In Richtung PC geht eine Überwachungschleife durch alle 
Endstufen so das bei einem Ausfall einer Endstufe die Maschine stoppt, 
und einen Werkzeuglängentaster. Damit war der Port dann auch voll glaube 
ich.
Was Du da alles nutzt ist aber sehr frei konfigurier und anpassbar, 
abhängig davon wie tief Du dich in die "Hardware-Beschreibungssprache" 
von Linux-CNC einarbeiten willst. Es gibt aber sehr viele Beispiele im 
Netz weil auch viele Leute alte Maschinen auf Linux-CNC umgebaut haben.

Rückblickend habe ich/würde ich heute

- Stärkere Schrittmotoren und Enstufen mit mehr Reserve verwenden.
- Eine I/O-Karte oder zwei Parallelports benutzen und weniger in
Hardware machen.
- Mir eine China-Spindel anstelle eines Kress kaufen und das auch
in der Drehzahl regeln.

Mein allergrößter Fehler war das ich mir vorher nicht genau Überlegt 
habe welche Materialien mit welchen Werkzeugen mit wie vielen Schneiden, 
Vorschub, Drehzahl bearbeitet werden sollen. So hatte ich dann das 
Problem
das sich die Möglichkeiten und die Erfordernisse doch arg gebissen 
haben,
ich anfangs mehr Rauch und Qualm sowie kaputte Werkzeuge erzeugt habe 
als das was brauchbares dabei rauskam. Ich hatte dann sehr damit zu 
kämpfen die Regler für die Anfahr- und Abbremsrampen, sowie die 
maximalen Vorschübe mit den Endstufen und allem so abzustimmen das keine 
Schrittverluste mehr auftraten. Das war dann aber eine 
Konfigurationsfrage. Ausserdem habe ich die Anforderungen an die 
Genauigkeit der Mechanik stark unterschätzt, musste mehrfach nachbessern 
und nochmal Lager gegen bessere tauschen. Linux-CNC kann überigens auch 
ein Lagerspiel ausgleichen indem es "mitrechnet" und dann Schritte 
hinzugibt.

von Yayo (Gast)


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Ach vergessen: Eingänge für die End-Taster gab es natürlich auch noch, 
Du kannst auch in Linux-CNC eine "Entprellung" der ganzen Signale 
beschreiben.

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