Aufgaben der Steuerung

Die übergeordnete, eigentliche Robotersteuerung ist für die Koordination der einzelnen Achsen zuständig. Sie hat als Hauptaufgabe dafür zu sorgen, dass sich der Greiferflansch mit der gewünschten Genauigkeit und Geschwindigkeit entlang der geforderten bzw. programmierten Bahn bewegt.

Zudem ist die Robotersteuerung für die Verarbeitung der Sensorsignale am Greifer (aus Sicht der Steuerung – elektrisch eingehende Signale) sowie für die Greiferaktoren (aus Sicht der Steuerung – elektrische Ausgänge) verantwortlich. Auch muss der gesamte applikationsspezifische Funktionsablauf der Roboterzelle in der Steuerung verarbeitet werden. Speziell im Bereich der Palettierroboter gehören dazu neben dem eigentlichen Handhabungsablauf die üblicherweise vorhandenen Förderbänder und Palettentransporttechniken.

Bei Palettieraufgaben ergeben sich komplexe Handhabungsabläufe, sodass der Roboter fast nie die gleichen Bewegungen ausführt. Ein Beispiel: Roboterzellen, bei denen die Packstücke im Zulauf erst vermessen werden und danach die Steuerung die nächste Palettierposition auf einer halb gefüllten Palette erreichen muss (Kommissionierroboter).

Ein Blick zurück

Ursprünglich waren die Robotersteuerungen verwandt mit den CNC-Steuerungen der Werkzeugmaschinen. Anbieter wie Siemens und Bosch hatten Systeme am Markt, bei denen diese Verwandtschaft bautechnisch wie softwaretechnisch deutlich zu erkennen waren. Häufig bestanden Robotersteuerungen auch aus einer Symbiose aus CNC und SPS. So konnten sie die notwendige Peripherie in der Roboterzelle steuern.

Moderne PC-Steuerungen

Im Bereich der Steuerungen hat sich in den letzten Jahren ein deutlicher Wandel vollzogen. Viele Roboterhersteller greifen heute auf PC-Steuerungen zurück. Schon im Jahre 1999 hat der Dortmunder Roboterbauer roTeg die ersten Palettierroboter mit einer PC-Steuerung mit Touch-Screen-Bedienoberfläche ausgeliefert.

Mittlerweile handelt es sich bei den PC-Steuerungen um ausgereifte Systeme. Sie können dank höherer Rechnerleistungen und besserer Hardware vielerlei Vorteile bieten. Hier kommt auch der Vorteil der BUS-Technologie ins Spiel, da sich so eine überschaubare Schnittstelle zu den Roboterachsen sowie der sonstigen Peripherie realisieren lässt.

Im Idealfall existiert nur diese BUS-Verbindung zwischen dem PC und den weiteren BUS-Knoten der Roboterzelle. Zu diesen Knoten zählen etwa die Servoumrichter, die I/O Inseln, die Scannern usw. Auch lassen sich die Industrie-PCs auf einfache Weise mit den EDV-Netzwerken der Unternehmen verbinden – die notwendigen Schnittstellen sind standardmäßig on Board.

Die SPS als Robotersteuerungssystem

Es gab und gibt am Markt immer wieder Versuche, eine SPS für die Programmierung der Roboterbewegungen zu nutzen. Dies ist jedoch ein schwieriges Unterfangen und nur in wenigen Einzelfällen sinnvoll und ratsam. Für den Bereich der Palettierroboteranwendungen mit seinen mannigfaltigen Herausforderungen gerade im Hinblick auf sich beliebig ändernden Packmustervariationen ist der Einsatz einer SPS für diese Roboteranwendungen nicht sinnvoll.

Programmierung und Programmiersprache

Die Programmierung eines Roboters geschieht heute fast ausschließlich mittels einer Hochsprache wie Basic, Pascal oder C++. Die Erlernung der Programmiersprachen ist relativ einfach, da es ausreichend Literatur und Lernbücher sowie diesbezügliche Softwareprogramme zu jeder dieser Programmiersprachen gibt. Die jeweils roboterspezifische Programmiersprache ergibt sich durch das Hinzufügen der Bewegungs- und Fahrbefehle wie z.B. die Programmanweisung „MOVE TO POSITION1“. Die wirklichen roboterspezifischen Anweisungen sind somit fast an einer Hand abzuzählen.

Auch wenn einige Roboter- und / oder Steuerungshersteller ihren Programmiersprachen neue Namen geben, basieren alle auf einer der zuvor genannten Hochsprachen. All diese basieren auf einer seriellen Abarbeitung der geschriebenen Programmabläufe. Das bedeutet, dass jeder Schritt des Programms nach und nach abgearbeitet wird. Ein Befehl wie z.B. „WAIT 3000“ (warte drei Sekunden) führt dazu, dass das gesamte Programm für drei Sekunden schläft. Somit können von diesem Programmteil keine steuerungstechnischen Aktivitäten mehr ausgehen. Die serielle Abarbeitung des Programms kommt der Eigenschaft des Roboter in Bezug auf den Handhabungsablauf entgegen, da der Roboter seine Handhabungsaufgaben auch nur seriell bzw. nach und nach abarbeiten kann.

Seriell oder parallel

Für zwingend parallel ablaufende Bewegungen, die sich z.B. aus den Aufgaben der Packstückzuführung (Ansteuerung der Rollenbahnen und Förderbänder) ergeben, bieten Programmiersysteme die Möglichkeit, weitere parallel laufende Programme auszuführen. Diese können sich steuerungstechnisch autark um separate Abläufe kümmern können.

Eine weitere Möglichkeit zur Steuerung der peripheren Prozesse ist der Einsatz einer SPS. Diese kommuniziert mit der Robotersteuerung über einen geeigneten Datenaustausch. Eine SPS arbeitet nicht Befehl für Befehl nacheinander ab, sondern schaut sich in einer festgelegten Zykluszeit alle vorliegenden Eingangsinformationen (z.B. Signaleingänge) und alle programmierten SPS-Anweisungen an. Danach führt sie die sich ergebenden Aktionen (Ausgänge setzen, Motoren starten,…) gleichzeitig aus.

Möglich und üblich ist für die Ansteuerung der peripheren Abläufe die zusätzliche Integration einer marktüblichen SPS, die über entsprechende Schnittstellen mit der Robotersteuerung signaltechnisch verbunden ist. Eleganter ist allerdings die Verwendung einer SOFT-SPS, die ebenfalls auf der gleichen Hardware läuft wie die Robotersteuerung selber und im Idealfall integraler Bestandteil der Robotersteuerung ist.

Das Ziel: Die einfache Programmierung

Zukünftig ist eher der Ansatz zu verfolgen, die Programmierung einfacher und bedienerfreundlicher zu gestalten und nicht noch mehr Funktionen in die Programmiersysteme zu integrieren. Schließlich sollte man die Systeme soweit vereinfachen, dass Mitarbeiter mit nur wenig Einweisung und Schulung die Programmierung der Roboter vornehmen können.

Hier leisten moderne Robotersteuerungen, die speziell für Palettieraufgaben entwickelt wurden, mittlerweile Erstaunliches. Da der Ablauf der Palettierung  grundsätzlich gleich ist, ist auch die jeweilige Programmstruktur immer gleich. Das heißt, man kann sie durch zu ändernde Parameter der jeweiligen Aufgabe anpassen. Dieses Systemen führt also den Anwender Schritt für Schritt durch Bildschirmmenüs, die nach und nach die notwendigen Eingaben abrufen. Ein Beispiel hierfür sind die ausgereiften Programme der Packmustergenerationen. Diese lassen sich in die Programmierung des gesamten Steuerungssystems integrieren.

Links in der Menüzeile können Sie nähere Beschreibungen Vertreter dieser Packmustergeneratoren
„PARO CONTROL / roTeg“ und „BOX / IML“ anwählen.