Durchgängig vernetzt Unmanaged Switche in Roboterzellen

„Innovative Automation mit System“ – so lautet der Slogan des 1994 gegründeten Automatisierungsspezialisten HandlingTech Automations-Systeme. Das in Steinenbronn (südlich von Stuttgart) angesiedelte Unternehmen schafft auf Basis seiner Standard-Roboterzellen kundenspezifische Lösungen. Bei Komponenten für seine Automatisierungslösungen setzt das Unternehmen auf externe Partner, die ihm ausgereifte, zukunftsfähige Lösungen und Systeme zur Verfügung stellen. Im Bereich der dezentralen Automatisierungstechnik ist die weltweit tätige Murrelektronik seit vielen Jahren ein bewährter Partner.

Marco Balzuweit ist bei HandlingTech verantwortlich für die Elektrokonstruktion. Er sagt: „Den Anfang der Zusammenarbeit bildeten Verteiler aus der Exact-Familie von Murrelektronik, um die Daten von Sensoren im Feld einzusammeln und in den Schaltschrank zu bringen. Ihnen folgten verschiedene Netzteil-Baureihen. Aktuell werden vorwiegend Schaltnetzteile der Baureihe Emparro eingesetzt. In der jüngeren Vergangenheit hat sich HandlingTech entschieden, auch bei den E/A-Verteilern im Schaltschrank Produkte von Murrelektronik einzusetzen. Derzeit fassen I/O-Systeme der Baureihe Cube20S die kompletten digitalen Ein- und Ausgänge in einer Zelle zusammen und bringen sie in den Feldbus. Auch aus dem reichhaltigen Programm an Verbindungstechnik von Murrelektronik bedienen wir uns.“

Kompakt und preisgünstig

Seit Anfang 2019 sind in den Standard-Roboterzellen von HandlingTech im Bereich der Vernetzung Switche von Murrelektronik gesetzt. „Türöffner“ waren die Unmanged Switche der Baureihe Xelity. Die Geräte sind derzeit mit 8 Ports verfügbar. Push-In-Klemmen für den Poweranschluss erleichtern die Verdrahtung der einzelnen Switche. Die Geräte priorisieren Profinet-Protokolle und ziehen somit Profinet-Daten den Ethernet-Daten vor. Datenpakete mit bis zu 100 Mbit/s können mit ihnen übertragen werden.

Henning Schultz ist bei HandlingTech in der Fertigung als Elektriker und als Elektrokonstrukteur tätig. Ihn haben die Xelity-Switche auf den ersten Blick überzeugt: „Die kompakte Bauform der Xelity-8-Ports ist super. Sie passen durch ihre geringe Größe problemlos auch neben ein Netzteil, Schütz oder Relais, ohne extra Platz auf der Hutschiene oder in den Kabelkanälen schaffen zu müssen.“ Sehr praktisch sei außerdem die einfache Spannungsversorgung über die Push-In-Klemmen – viele Marktbegleiter hätten hingegen noch einen zusätzlichen Stecker mit Schraubverschlüssen, was den Anschluss verkomplizieren würde. Schultz fasst zusammen: „Größe, Haptik, Funktion sowie der Preis der Xelity-Switche sind einfach eine runde Sache.“

Nicht nur Neuanlagen werden mit den Xelity-Switches ausgestattet. Viele ältere Anlagen sind heutzutage noch nicht standardmäßig mit einem Bus-System und Ethernet ausgestattet. Die Elektrotechnik-Experten von HandlingTech haben bei Umbauanlagen wiederholt die Erfahrung gemacht, dass die Switche bei Retrofitmaßnahmen auf Wunsch der Kunden häufig nachträglich integriert werden. Nancy Locher, Vertriebsingenieurin bei Murrelektronik, ergänzt: „Bei einem Retrofit ist Platz häufig der begrenzende Faktor. Die große Kompaktheit der Xelity-Switche ist hier ein großer Vorteil.“

Pro Anlage zwei Switche

„Wir sehen für jede Standard-Roboterzelle standardmäßig zwei Xelity-Switche vor, um Ethernet und Profinet, wenn möglich, zu trennen“, so Henning Schultz. „Wenn vielleicht auch nur vier oder fünf Ports belegt sind – in der höchsten Ausbaustufe brauchen wir alle.“ Außerdem sei dem Automatisierungsspezialisten ein gewisser Standard bei seiner Konstruktion wichtig. Die Switche von Murrelektronik seien deshalb heute Bestandteil fast jeder Anlage von HandlingTech.

Über Ethernet TCP/IP wird der Industrie-PC, der Roboter sowie die Sicherheits- und Fernwartungssysteme an den Switch angebunden, ebenso eine Schnittstelle außen am Schaltschrank, um diesen für Serviceeinsätzen nicht öffnen zu müssen. Damit ist ein Großteil der Ports belegt – es bleiben noch ein, zwei Ports als Reserve, beispielsweise für Messaufgaben in der Zelle.

Acht und acht sind nicht 16

Bei großen Datenmengen können die Xelity-Switche bei der Kommunikation an Grenzen stoßen. Hier kommen dann Unmanaged Switche Tree16 TX zum Zuge. Der 16-Port Unmanaged Switch verfügt über zwei Gigabit-Ethernet-Uplink-Ports sowie 14 Fast Ethernet Downlink-Ports.

Dennis Zimmer, Produktmanager Switche bei Murrelektronik, erläutert den Unterschied dieser 16-Port-Switche gegenüber manchen Lösungen von Marktbegleitern, die aus zwei miteinander verbundenen 8-Port-Switchen bestehen: „Man möchte denken, dass acht und acht sechzehn sind. Das ist in diesem Fall aber definitiv nicht der Fall. Denn die Verbindung zwischen den beiden 8-Port-Switche ist nicht auf die Verarbeitung großer Datenmengen ausgelegt. Unser Gerät ist ein reiner 16-Port-Switch mit dem passenden Controller-Chip. Die zusammengesetzten Switche sind vielleicht preisgünstiger, dafür ist unser 16-Port-Switch zuverlässig und hat die nötige Leistungsstärke.“ Marco Balzuweit, bei HandlingTech für die Elektrokonstruktion verantwortlich, unterstreicht: „Bei den 16-Port-Switchen von Murrelektronik hatten wir noch keine Ausfälle.“

Besonders in Sondermaschinenlösungen, in denen mehrere große Roboter- und Bearbeitungsmodule miteinander vernetzt werden, gibt es immer wieder Fälle, bei denen die leistungsstarken Gigabit-Ports der Unmanaged 16-Port-Switche benötigt werden. Ein Beispiel ist eine große Anlage zur Bearbeitung von Wellen, bei der eine Werkzeugmaschine zwischen zwei Roboterzellen von HandlingTech positioniert ist.

Aufgabe der ersten Roboterstation ist die Entnahme der Werkstücke aus einer Gitterbox und das Beladen der Werkzeugmaschine. Die Werkstücke werden der Anlage über eine Gitterbox zugeführt, in der die Wellen ungeordnet liegen. Das Greifen der Bauteile durch den Roboter erfolgt auf Basis einer auf einer Punktwolke basierten Bahnplanung. Auf der Basis von Daten eines Vision-Systems über der Gitterbox wird eine Punktwolke generiert, um den günstigsten Anfahrpunkt für den Robotergreifer zu errechnen. Der mit einem Wechselgreifersystem ausgestattete Roboter nimmt mit einem Magnetgreifer das Bauteil auf und legt es auf eine Zwischenablage ab, wo es ausgerichtet wird. Dann belädt er die Werkzeugmaschine zur Bearbeitung des Werkstücks. Der Roboter in der Folgezelle entlädt anschließend die bearbeiteten Wellen aus der Werkzeugmaschine und verpackt die Teile direkt in Kartons mit einer Blisterzwischenlage.

Die Verarbeitung der Kameradaten geschieht autark auf einem separaten Rechner. Die 16-Port-Switche sind bei dieser Anlage für die restliche Kommunikation der Roboteranlagen zuständig. Die beiden Gigabit-Ports stellen hierbei die Kommunikation zur übergeordneten Steuerung sicher, während die restlichen 100-Mbit-Ports die diversen Teilnehmer der Zelle einsammeln.

Stark auch beim Support

Auch bei einem anderen wichtigen Bereich sieht Henning Schultz Murrelektronik vorne: beim Support. „Bei einer technischen Frage oder einem akuten Problem habe ich dort schnell einen Produktingenieur oder einen Applikationsingenieur am Telefon. Im Sondermaschinenbau, wo Aufträge auch über die Lieferzeit gewonnen werden, kommt es auf eine sofortige Antwort an.“