Transferprojekte

Die Entwicklung von industriellen Maschinensteuerungen im Blick

Analyse, Konzipierung und Umsetzung einer Softwarearchitektur für Servopressen

Die Tätigkeitsfelder von synchropress konzentrieren sich auf die Entwicklung und Konstruktion seiner Maschinen. Ebenso werden die Montage und Inbetriebnahme im Unternehmen vorgenommen. Die Grundstruktur der Servorpressen besteht aus speziellen Torque-Drehstrommotoren und ausgeklügelter Gewindespindeln, sodass sich Pressenkräfte bis hin zu 1.000 Tonnen realisieren lassen. Im Gegensatz zu herkömmlichen hydraulischen Pressen lassen sich durch die individuelle und präzise Ansteuerung der eingesetzten vier Elektromotoren exakte Trajektorien sowie asymmetrische Kraftverteilungen im Arbeitsbereich der Presse einstellen. Dabei kommt der Maschinensteuerung eine besondere Bedeutung zu.

Mittels der Steuerungssoftware und -hardware und moderner, digitaler Ansteuerungsverfahren der Aktuatoren, sind synchronisierte Antriebsansteuerungen sowie im Rahmen der technischen Möglichkeiten der Maschine nahezu beliebige dynamische Profile für die Presse einstellbar. Bislang setzte synchropress auf Dienstleister, die die Steuerungs- und Softwareentwicklung sowie die Programmierung des HMI ausführen.

Das Ziel des Gesamtvorhabens war daher die Entwicklung einer zukunftsfähigen Softwarearchitektur, die dem aktuellen Stand der Technik entspricht und modernste Methoden, Programmiertechniken und Vorgehensweisen für die Entwicklung von industriellen Maschinensteuerungen aufgreift. Dies soll insbesondere für aktuelle Maschineninnovationen umgesetzt werden und anschließend auf Bestandssoftware angewendet werden. Dabei stand der Gedanke des Technologietransfers im Vordergrund, um synchropress in die Lage zu versetzen, diese Themenfelder in der Anwendung und Umsetzung selbst zu beherrschen.

Zunächst erfolgte die Analyse der Maschinen- und Steuerungsstruktur sowie der Bestandssoftware von synchropress. Hieraus wurden Anforderungen an die zukünftige Software abgeleitet sowie passende Ansätze, Methoden und Techniken aus der Softwareentwicklung identifiziert. Neue Ansätze und Techniken wurden im Rahmen von Workshops und Schulungen sowie Demos im Forschungs- und Entwicklungsumfeld des Fraunhofer IEM vorgestellt und diskutiert, sowie im Anschluss gemeinschaftlich bewertet. Schließlich wurde eine Softwarearchitektur für synchropress abgeleitet und die einzusetzenden Techniken und Werkzeuge festgelegt. Dabei wurden Methoden wie die objektorientierte Programmierung und UML-Diagramme sowie die Programmiersprache Structured Text nach IEC 61131-3 ausgewählt.

In der Umsetzungsphase wurde die zuvor konzipierte Softwarearchitektur in der Entwicklungsumgebung TwinCAT 3 von Beckhoff umgesetzt. Zudem wurde eine Softwareverwaltung in GIT aufgesetzt. Die entwickelte Softwarearchitektur wurde auf überlagerter Ebene implementiert, indem die zuvor erstellten Skizzen in Klassendiagramme überführt wurden. Darüber hinaus wurden Softwaremodule für bspw. Schnittstellen und Antriebe, Zustandsmodelle zur Abbildung der Ablauflogik sowie die Grundstruktur für das webbasierte HMI erstellt.