Institut für Fertigungstechnik
u. Photonische Technologien

TU Wien

Forschungsprojekt OPC4Factory

Kurzfassung

Die Entwicklung von generischen OPC UA Informationsmodellen für die in einer flexibel automatisierten Fertigungszelle anzutreffenden Komponenten wie NC- Maschinen und Industrieroboter soll die Konnektivität dieser Systeme verbessern. Die Konfigurierbarkeit bzw. die Rekonfigurierbarkeit dieser Fertigungszellen wird in weiterer Folge durch die abstrakte aber dennoch einheitliche Darstellung der relevanten Attribute, Operationen und Events, sowie durch Bündelung dieser an semantischen Schnittstellen, erleichtert.

Motivation:

Flexibel automatisierte Fertigungszellen sind üblicherweise vorkonfigurierte Systeme, die als Standard-Lösungen für bestimmte Bearbeitungsfälle „von der Stange“ angeboten werden und hinsichtlich ihrer Bearbeitungsmöglichkeiten bzw. ihres Automatisierungsgrades nicht verändert werden können. Die mangelnde Rekonfigurierbarkeit führt oft zu einer geringen Auslastung der Zelle bzw. ihrer Komponenten. Dies trifft wegen der dort anzutreffenden kleinen oder stark variierenden Losgrößen insbesondere auf KMUs zu. Diese Tatsache stellt oft ein Hindernis für die Automatisierung von Bearbeitungsprozessen bei KMUs dar, obwohl die Preise für Industrieroboter seit 1990 um fast zwei Drittel gefallen sind. Für KMUs ist auch die rasche Umstellung einer Zelle auf neue Produkte viel wichtiger als z.B. kurze Zykluszeiten. Um dies sicherzustellen, müssen die Programmierung der Zelle und die Integration neuer Komponenten erheblich vereinfacht werden.

Maschine, Roboter und Peripherie auf einfache Weise steuerungstechnisch zu verknüpfen ist ein alter Wunsch. Dazu werden aber entsprechende Kommunikationswerkzeuge und Schnittstellen benötigt. Sehr oft ist der Informationsaustausch in Fertigungszellen auch heute noch auf die Verwendung einfacher digitaler I/Os beschränkt. Die erforderlichen Signale wie z.B. für die Ansteuerung von Arbeitsraumtüren und Spannfutter müssen einzeln konfiguriert und verknüpft werden. Oft müssen im NC-Programm Steuerbefehle (M-Befehle) für die Ansteuerung oder Abfrage der I/Os herangezogen werden. Die Rekonfiguration einer Zelle (z.B. Ersatz einer Automatisierungskomponente durch eine andere) ist aufwendig und erfordert Expertenkenntnisse.

 

Projektziel:

Ziel dieses Projekts ist die Lösung des Schnittstellenproblems durch den Einsatz von OPC UA in den Roboter- und Maschinensteuerungen, die dem angeschlossenen Zellrechner alle von den Automatisierungskomponenten angebotenen Funktionen und Informationen derart zur Verfügung stellen, dass die Orchestrierung der für die Ausführung eines Jobs erforderlichen Operationen sowie der beteiligten Komponenten einfach konfiguriert und ausgeführt werden kann.

OPC UA Server und ihre Informationsmodelle repräsentieren alle für die Automatisierungs-aufgaben erforderlichen Komponenten der angeschlossenen Maschinen und Roboter (Ladetüren, Spannmittel, Werkzeuge, NC-Programme etc.) mit ihren Attributen, Ereignissen und Methoden. Die Kommunikation auf dieser Ebene erfordert keine Echtzeitfähigkeit, da Steuerungsaufgaben mit Echtzeitanforderungen ausschließlich innerhalb der Maschinen- bzw. Robotersteuerung abgewickelt werden.

 

Forschungsaufgaben:
Ausgehend von einem für eine Roboter-Fertigungszelle zu entwickelnden Anforderungsmodell sollen die Informationsmodelle für die OPC UA Server abgeleitet werden. Daraus sollen exemplarisch OPC UA Server für eine Werkzeugmaschine, einen Roboter und die Fertigungszelle selbst entwickelt werden. Um die zu entwickelnden Konzepte zu testen und die Ergebnisse darstellen zu können, soll eine einfache Demonstrationsplattform bestehend aus einer Werkzeugmaschine, einem Industrieroboter und der erforderlichen Peripherie aus bereits vorhandenen Komponenten aufgebaut werden.

 

Eckdaten: 

  • Support: FFG Produktion der Zukunft - P 843 613
  • Projektmanagement:

    • Ao.Univ.Prof. Dipl.-Ing. Dr.techn. Burkhard Kittl, kittl@ift.at

  • Projektteam:

  • Start: 01.04.2014
  • Laufzeit: 2 Jahre

 

Projektpartner: