Schrittmotorsteuerung ohne Programmierung
Wie SmartStep Programmierung ersetzt und autonome Einzelachsen ermöglicht
In vielen Maschinenprojekten liegt die eigentliche Komplexität nicht im Motor, sondern in der Steuerung der Bewegung. Eine Achse soll zwei Positionen anfahren, eine Referenzfahrt durchführen und auf ein Sensorsignal reagieren. Technisch ist diese Aufgabe einfach. In der Praxis wird dafür jedoch häufig eine SPS, Mini-PCs oder Mikrocontroller (MCUs) eingesetzt. Positionen müssen berechnet werden, Beschleunigungsrampen programmiert, IO Signale ausgewertet und Zustände verwaltet werden.
Dieser Aufwand entsteht unabhängig davon, ob die Bewegung komplex oder sehr einfach ist. Besonders bei kundenspezifischen Maschinen, Varianten oder kleinen Stückzahlen wird die Software zum größten Kostentreiber. Nicht der Motor bestimmt den Aufwand, sondern die Programmierung, Tests und Inbetriebnahme.
Eine autarke Schrittmotorsteuerung wie SmartStep verfolgt einen anderen Ansatz. Die Bewegungslogik wird nicht programmiert, sondern grafisch parametriert. Die komplette Ablaufsteuerung wird direkt im Controller gespeichert. Die Steuerung arbeitet anschließend selbstständig. Sensoren werden direkt angeschlossen. Bewegungen werden autonom ausgeführt.
Damit wird aus einem klassischen Schrittmotor ein eigenständig arbeitendes Bewegungssystem.
Klassische Architektur mit SPS
In einer klassischen Lösung wird der Schrittmotor über einen Treiber angesteuert. Die Bewegungslogik liegt in einer SPS oder in einem Mikrocontroller. Sensoren werden in der SPS ausgewertet. Die SPS berechnet Positionen, erzeugt Bewegungsprofile und startet den Motor. Änderungen an der Mechanik führen zu Änderungen in der Software.
Diese Struktur funktioniert zuverlässig, erzeugt jedoch hohen Engineeringaufwand. Selbst einfache Bewegungen benötigen Zustandslogik, Referenzfahrten und Timer. Jede Anpassung muss programmiert und getestet werden. Die Inbetriebnahme verlängert sich. Besonders bei Einzelachsen ist dieser Aufwand häufig unverhältnismäßig.
Architektur mit SmartStep ohne SPS
Die SmartStep integriert Bewegungssteuerung, Ablaufsteuerung und IO Logik in einem Controller. Sensoren werden direkt angeschlossen. Die Steuerung verarbeitet die Signale intern. Bewegungsprogramme sind im Flash Speicher abgelegt. Der Motor wird direkt angesteuert.
Die Bewegungslogik liegt vollständig im Controller. Nach dem Einschalten arbeitet die Steuerung autonom. Die Maschine kann ohne zusätzliche Steuerung betrieben werden.
Diese Architektur reduziert Softwareaufwand, Verdrahtung und Inbetriebnahmezeit erheblich.
SmartStep ersetzt SPS Logik für Einzelachsen
Die SmartStep übernimmt Funktionen, die sonst in einer SPS implementiert werden. Bewegungsabläufe werden als Sequenzen definiert. Timer können integriert werden. Trigger starten Bewegungen. Schleifen ermöglichen Wiederholungen. Zustände werden intern verwaltet. Referenzfahrten laufen autonom. Endschalter werden direkt ausgewertet.
Die Steuerung arbeitet vollständig autark. Programme werden im Flash gespeichert. Nach dem Einschalten stehen alle Bewegungen sofort zur Verfügung. Die Achse reagiert direkt auf Eingangssignale und führt Bewegungen selbstständig aus.
Damit ersetzt die SmartStep in vielen Anwendungen eine SPS.
IO gesteuerte Bewegungen ohne Programmierung
Die SmartStep verfügt über acht IOs, die direkt mit Bewegungen verknüpft werden können. Ein Eingang kann eine Position starten. Ein weiterer Eingang kann eine Referenzfahrt auslösen. Ein dritter Eingang kann eine Bewegung stoppen. Ausgänge können Statusmeldungen liefern.
Die Steuerung verarbeitet diese Signale intern. Eine SPS ist nicht notwendig. Die Achse arbeitet autonom. Diese direkte Verknüpfung reduziert die Systemkomplexität erheblich. Besonders bei kompakten Maschinen oder dezentralen Achsen entsteht ein klarer Vorteil.
Sequencer mit Timer und Schleifen
Die SmartStep besitzt eine integrierte Ablaufsteuerung. Bewegungen können als Ablaufketten definiert werden. Timer und Schleifen lassen sich integrieren. Dadurch können wiederholbare Bewegungen ohne SPS umgesetzt werden.
Ein Beispiel ist eine Dosierbewegung. Nach einer Referenzfahrt fährt die Achse eine Position an. Anschließend wartet die Steuerung eine definierte Zeit. Danach erfolgt eine Rückbewegung. Dieser Ablauf kann mehrfach wiederholt werden. Die komplette Logik läuft im Controller.
Beispiel Ventilsteuerung ohne SPS
Ein Ventil soll zwei Positionen anfahren. Beim Einschalten erfolgt eine Referenzfahrt. Ein Eingang bestimmt die Position. Nach der Bewegung wird der Haltestrom reduziert.
Mit klassischer Lösung wird eine SPS benötigt. Die Referenzfahrt wird programmiert. Positionen werden berechnet. IO Signale werden ausgewertet.
Mit SmartStep werden Referenzfahrt, Positionen und IO Zuordnung parametriert. Die Steuerung arbeitet danach autonom. Eine SPS ist nicht notwendig. Das reduziert Engineering und Inbetriebnahme erheblich.
Parametrierung über USB
Die PSC2 Software verbindet sich direkt über USB mit der SmartStep. Bewegungen können erstellt, getestet und optimiert werden. Parameter lassen sich während der Entwicklung ändern. IO Signale können simuliert werden. Sequenzen können getestet werden.
Änderungen wirken sofort. Firmwareupdates sind nicht notwendig. SPS Programmierung entfällt. Die Entwicklungszeit reduziert sich deutlich.
Autarker Betrieb nach Power On
Die SmartStep speichert alle Programme im Flash Speicher. Nach dem Einschalten arbeitet die Steuerung sofort. Die Achse führt Bewegungen selbstständig aus. Ein PC wird nicht benötigt. Eine SPS ist ebenfalls nicht notwendig.
Diese Struktur erhöht die Betriebssicherheit und reduziert Systemkomplexität.
Vorteil für Geschäftsführer
Für Geschäftsführer liegt der größte Vorteil in der verkürzten Entwicklungszeit. Softwareentwicklung und Softwarelizenzen entfallen. Änderungen können schnell umgesetzt werden. Varianten lassen sich ohne neue Software realisieren. Maschinen können schneller ausgeliefert werden.
Zusätzlich reduziert sich das Projektrisiko. Weniger Software bedeutet weniger Fehlerquellen. Die Inbetriebnahme wird einfacher. Der Serviceaufwand sinkt.
Vorteil für den Einkauf
Der Einkauf profitiert von geringeren Gesamtsystemkosten. Die SmartStep reduziert den Bedarf an SPS Hardware und Softwareentwicklung. Auch die Inbetriebnahme wird einfacher. Änderungen im Feld können parametriert werden.
Gerade bei kleinen und mittleren Stückzahlen ist das wirtschaftlich entscheidend.
Vorteil für Entwickler
Für Entwickler bietet die SmartStep maximale Flexibilität ohne Programmierung. Bewegungen können relativ oder absolut positioniert werden. Referenzfahrten sind integriert. Endschalter werden intern ausgewertet. Timer und Schleifen ermöglichen komplexe Abläufe.
Optional kann in den HP und LP Varianten ein externer Encoder verwendet werden.
Typische Anwendungen
Ventilsteuerungen
Dosiersysteme
Formatverstellungen
Positionierachsen
Linearantriebe
Medizintechnik
Automatisierungseinheiten
Überall dort, wo definierte Bewegungen ohne SPS umgesetzt werden sollen, kann die SmartStep eingesetzt werden.
Fazit
Die SmartStep verlagert die Bewegungslogik vom zentralen Steuerungssystem direkt in den Antrieb. Bewegungen werden grafisch parametriert und im Controller gespeichert. Die Steuerung arbeitet autonom und ersetzt in vielen Anwendungen eine SPS.
Dadurch reduzieren sich Entwicklungszeit, Softwareaufwand und Systemkosten erheblich. Maschinen können schneller umgesetzt werden. Änderungen sind einfacher. Die Integration wird deutlich reduziert.
Die SmartStep ermöglicht autonome Einzelachsen ohne Programmierung und ohne SPS. Genau darin liegt der entscheidende Vorteil moderner Schrittmotorsteuerungen.