Die neueste Evolution der Yaskawa Servotechnologie

Die High-End AC-Servosysteme der Sigma-Reihe von Yaskawa bewähren sich seit Jahrzehnten in vielen Anwendungsbereichen, so z. B. in Verpackungsmaschinen, Anlagen zur Halbleiterfertigung und Holzverarbeitung oder in Digitaldruckmaschinen. Mit Sigma-X, der neuesten Evolution der Sigma-Reihe, setzt Yaskawa erneut neue Maßstäbe bezüglich Performance und Benutzerfreundlichkeit.

Ziel ist es, dass Anwender die Konkurrenzfähigkeit ihrer Maschinen weiter ausbauen und den technischen Vorsprung gegenüber ihrem Wettbewerb halten können: Durch die sehr kompakten Servomotoren werden Maschinen noch kompakter konstruierbar. Gleichzeitig können die vielseitigen Tuningfunktionen sehr leicht erlernt und angewendet werden. Mechanisch bedingte Vibrationen und Resonanzen im Maschinenkörper erkennt das System hierbei automatisch und wirkt ihnen entgegen. Durch die in den neuen Servomotoren integrierten Beschleunigungssensoren können nun unerwünschte Maschinenzustände frühzeitig detektiert werden. Der Servoverstärker stellt dem Anwender außerdem eine Vielzahl an hilfreichen Informationen bereit, beispielsweise elektrische Verbrauchsdaten, aktuelle Leistungs- und Temperaturreserven, Wartungszyklenindikatoren, Vibrationen u.v.m. So lässt sich die Leistungsfähigkeit der Maschine permanent analysieren und optimieren sowie gleichzeitig eine maximale Verfügbarkeit sicherstellen.

Das System ist aktuell in 200 V von 50 Watt bis 15 kW verfügbar. Modelle mit 400 V werden zeitnah folgen. Servoverstärker zum gleichzeitigen Anschluss von bis zu drei Servomotoren sind nun ebenso erhältlich wie Modelle mit spezieller Firmware zum Einsatz in Gantry-Systemen. Als Schnittstellen werden Analog/Pulse sowie EtherCAT angeboten. Alle Servoverstärker haben als funktionale Sicherheit STO (Safe-Torque-Off) on-board. Eine Optionskarte für weitere Safetyfunktionen und auch FSoE (Safety over EtherCAT) wird Anfang 2025 zur Verfügung stehen.

Der erste iC9226-Controller für die Automation-Plattform „iCube Control“

Der Controller iC9226 arbeitet mit dem Industrieprozessor profichip® TRITON und kann bis zu 64 Servoachsen synchron ansteuern. Linux-basiert, ist er über das Software-Tool iCube Engineer programmierbar und kann mit oder ohne integrierten Dual Prozessor Safety-CPU ausgestattet werden.

Neu ist, dass über EtherCAT nicht mehr nur Servoantriebe und Frequenzumrichter angesteuert werden können, sondern zusätzlich auch Delta- und Scara-Roboter sowie kundenspezifische Kinematiken und andere Drittgeräte. Durch seinen modularen Aufbau lässt sich der iC9226 via Feature-Aktivierung Anwendungsoptimiert konfigurieren und dementsprechend Kosteneffizient auslegen. Zur komfortablen Implementierung des Controllers steht ein breites Spektrum an Programmiersprachen zur Auswahl. Dieses umfasst nicht nur die internationalen Standards gemäß IEC 61131, sondern auch Sprachen wie C#, C++, Python oder Mathlab Simulink.

Automations-Plattform iCube Control

Die Automations-Plattform iCube Control von Yaskawa bildet eine technisch aufeinander abgestimmte Gesamtlösung für industriespezifische Steuerungen – von der Engineering-Software über die Controller-Hardware bis hin zur integrierten Chip-Technologie. Und perspektivisch auch darüber hinaus: Ausgelegt als modernes Motionkonzept, wird iCube Control schrittweise zu einem umfassenden System für Bewegungssteuerung und Automatisierung ausgebaut.

Das Ziel ist eine durchgängige Plattform, über die der Maschinenbauer auf sämtliche Funktionen – von der Frequenzumrichteransteuerung über Motion Control und Safety bis zu Roboterprogrammierung und -steuerung – in der gleichen Umgebung zugreifen kann. Die Software iCube Engineer erschließt das gesamte Ökosystem, das sich durch Offenheit, Flexibilität und Skalierbarkeit auf Grundlage eines Linux-basierten Betriebssystems auszeichnet.

Technologiepartnerschaft mit Phoenix Contact

Yaskawa setzt im Rahmen einer Technologiepartnerschaft, die seit 2020 besteht, für die Entwicklung eigener Produkte auf das offene Ecosystem PLCnext Technology von Phoenix Contact. Daraus sind eine Community sowie konkrete iCube-Produkte entstanden und ein Store, um das Expertenwissen zu teilen.

Das gemeinsame Ziel von Phoenix Contact und Yaskawa ist es, den Wandel von proprietären Lösungen hin zu einem offenen und zukunftssicheren Ökosystem für die industrielle Automatisierung voranzutreiben. Yaskawa launcht aktuell auf der ganzen Welt den iC9226M in den Bereich Motion und Robotics.

Die neuen HLK-spezifischen Frequenzumrichter der Reihe HV600 zeichnen sich durch eine besonders zuverlässige Motorsteuerung aus. Damit erfüllen sie hohe Anforderungen an Flexibilität, Leistung, Verfügbarkeit und Nutzerfreundlichkeit im Bereich der Gebäudeautomation. Jeder HV600 wird mit anwendungsspezifischen Softwarevoreinstellungen, einem Hand-Off-Auto-LCD-Bedienteil, einem gut sichtbaren Statusring zur schnellen visuellen Anzeige des Antriebsstatus und einer Echtzeituhr für Systemgenauigkeit geliefert. Gängige Kommunikationsprotokolle der Gebäudeautomation wie BACnet, Siemens APOGEE, Johnson Controls Metasys und MEMOBUS/Modbus sind in den Antrieb integriert. Der HV600 kann bis zu 160 kW in der Schutzklasse IP20 installiert werden und bietet IP55-Schutz bis zu 75 kW.

Der FP605 bietet eine hocheffiziente und nachhaltige Lösung für umrichtergesteuerte Antriebe in industriellen Pumpen-, Lüfter- und Kompressor-Installationen. Flexibel einsetzbar und einfach zu installieren, überzeugt die Baureihe auch durch kompakte Abmessungen. Dabei sind die Gehäuse standardmäßig entweder in Schutzklasse IP20 (bis zu 355 kW) oder IP55 (bis zu 75 kW) ausgeführt. Die pumpenspezifischen Features der FP605 ermöglichen eine schnelle und einfache Inbetriebnahme. Integrierte Schutzfunktionen gewährleisten zudem eine maximale Lebensdauer von Antrieb und Pumpe.

Mit der neuen Visualisierungssoftware HMI Designer integriert Yaskawa die neueste Generation der smartPanel- und Panel PC-Modelle in die Automations-Plattform iCube Control. Auch hardwareseitig wurden die HMIs weiter optimiert.

Die neue Visualisierungssoftware HMI Designer bietet 10 000 Variablen und damit deutlich mehr Generationswechsel bei den smartPanels und Panel PCs von Yaskawa. Dadurch ist sie auch für komplexe Anwendungen – beispielsweise in der Robotik – geeignet. Die Neuentwicklung läuft auf den smartPanels und Panel PCs von Yaskawa ebenso wie auf Third-Party-Geräten. Die Touch Panels aus dem HMI-Portfolio bleiben von dieser Umstellung unberührt.

Hintergrund der neuen Software für smartPanels und Panel PCs ist die Einführung der Yaskawa-Automations-Plattform iCube Control, einer technisch durchgängigen Gesamtlösung für industriespezifische Steuerungen. Die Software iCube Engineer erschließt das Ökosystem, das sich durch Offenheit, Flexibilität und Skalierbarkeit auf Grundlage eines Linux-basierten Betriebssystems auszeichnet.

Die neue Visualisierung-Software erlaubt sowohl eine Web-Visualisierung aus dem iCube Engineer für die iCube Control-Steuerungen als auch eine Runtime-Visualisierung auf Yaskawa-eigenen smartPanels und Panel PCs sowie auf Third-Party-Geräten mit Windows-Betriebssystem. Sie nutzt den OPC UA-Standard und lässt sich problemlos in entsprechende Automationsumgebungen integrieren. Als Background-Programm kann sie auf allen Industrie-PCs auf Windows-Basis (Windows 7, 8 oder 10) installiert werden.

Neue Hardware

Im Zuge dieser jüngsten Software-Umstellung erweitert Yaskawa auch das bestehende HMI-Portfolio und stattet insgesamt sechs Modelle mit der Runtime-Software der neuen Generation aus. Im Einzelnen sind dies drei neue smartPanels (in 4”, 7” oder 10“ Größe) auf Linux-Basis sowie drei Panel PCs (10“, 15,6“ & 21,5“) mit Windows 10 als Betriebssystem. Als Besonderheit sind die neuen smartPanels gemäß DNV EU MR auch für den Einsatz in Marine-Anwendungen und auf Hochseeschiffen zertifiziert.

Mit einer hochdynamischen Verpackungszelle illustriert Yaskawa die Potenziale der neuen Steuerungsgeneration iCube Control: Steuerung und Programmierung der komplexen Anlage inklusive Roboter laufen über einen einzigen zentralen Controller iC9226M-FSoE. Zudem kommt in der Demozelle das ebenfalls neue High-End AC-Servosystem Sigma-X zum Einsatz.

Die Automatisierung von Verpackungsprozessen stellt naturgemäß komplexe Anforderungen: Es gilt, immer komplexere Abläufe mit hoher Präzision und Geschwindigkeit zu steuern und dabei viele unterschiedliche Komponenten, auch von Drittanbietern, zu integrieren. Bei der Verpackung von Schokoriegeln in Schlauchbeutel zum Beispiel interagieren Roboter, Förderbänder, Kamerasystem und Rollschneider, um die Produkte zuzuführen, zu vereinzeln, zu verpacken und für die nächsten Bearbeitungsschritte weiterzutransportieren.

Demozelle von Yaskawa

In der Demozelle von Yaskawa, die einen solchen Prozess abbildet, arbeiten ein Scara- und ein Deltaroboter sowie diverse Servoantriebe zusammen. Als zentrale Steuerung dient ein Controller iC9226 mit integrierter Safety-Funktion, der als FSoE-Master per EtherCAT mit den Servoantrieben und zusätzlichen SLIO-IOs vernetzt ist. Darüber hinaus ist der Controller über OPC UA mit dem HMI und per EthernetIP mit dem Kamerasystem verbunden.

Die Antriebe der Roboter werden dabei direkt über die Sigma-X-Servoverstärker angesteuert, sodass auf eine zusätzliche Robotersteuerung verzichtet werden kann. Mit dieser neuesten Evolution der Sigma-Reihe setzt Yaskawa erneut neue Maßstäbe bezüglich Performance und Benutzerfreundlichkeit.

Neue Controller

Der Linux-basierte Controller iC9226, der auf der PLCnext Plattform von Phoenix aufgebaut ist, arbeitet mit dem Industrieprozessor profichip® TRITON von Yaskawa. Neu ist, dass über EtherCAT nicht mehr nur Servoantriebe und Frequenzumrichter angesteuert werden können, sondern zusätzlich auch Delta- und Scara-Roboter sowie kundenspezifische Kinematiken und andere Drittgeräte. Durch seinen modularen Aufbau lässt sich der iC9226 via Feature-Aktivierung Anwendungsoptimiert konfigurieren und dementsprechend Kosteneffizient auslegen. Zur komfortablen Implementierung des Controllers steht ein breites Spektrum an Programmiersprachen zur Auswahl. Dieses umfasst nicht nur die internationalen Standards gemäß IEC 61131, sondern auch Sprachen wie C#, C++, Python oder Mathlab Simulink.

Automations-Plattform iCube Control

Mit einem einzigen iC9226 Controller lassen sich bis zu 64 Servoachsen und acht Roboter synchron ansteuern, je nach Anforderung auch mit integriertem FSoE-Master. Programmiert wird der iC9226 – und damit die gesamte Anlage – über die Software iCube Engineer, die auf der PLCnext Software von Phoenix basiert. Dort ist auch der PackML-Standard, auf dem die gesamte Demoanlage läuft, als Library integriert.

Das Software-Tool iCube Engineer ist gleichzeitig eine zentrale Säule der Automations-Plattform iCube Control von Yaskawa. Diese ist konzipiert als technisch aufeinander abgestimmte Gesamtlösung für industriespezifische Steuerungen – von der Engineering-Software über die Controller-Hardware bis hin zum HMI. Ausgelegt als modernes Motionkonzept, wird iCube Control schrittweise zu einem umfassenden System für Bewegungssteuerung und Automatisierung ausgebaut