Highlights von KinetiC-NC / 1.6 MHz auf einen Blick

1. Die smarte und sichere Verbindung der Zukunft nun auch zur CNC-STEP Maschine: Netzwerk

Netzwerk CNC Anschluss

Warum Netzwerk-Kommunikation ?

Es gibt verschiedene Arten, eine Maschinensteuerung an einen Computer zu verbinden. Hier wird kurz erklärt, warum (bzw. warum nicht) die einzelnen Arten verwendet werden sollten und warum die Netzwerk Verbindung die derzeit stabilste und umfangreichste Variante der Kommunikation zwischen CNC-Steuerung und CNC Maschinen darstellt.

LPT-Port

Der LPT-Port wird unter Windows nicht mehr unterstützt. Die Ausgabe von Echt-Zeit-Signalen ist nur möglich mit Linux oder unter DOS. Dabei ist die maximale Geschwindigkeit auf 100kHz begrenzt. Die Signalpegel sind nur 3,3V und die Übertragung erfolgt nicht differenzial und hat keine Potenzial-Trennung.

Nachteile:

1. Erdungsprobleme können zu Störungen und Verlusten führen / Extremfall: Ausfall der Verbindung
2. Wenn der PC ausfällt oder nicht 100% echtzeitfähig ist, bleibt Maschine unkontrolliert stehen / Werkzeugbruch – Material unbrauchbar
3. Es kann nur eine Maschine direkt am Steuerrechner angeschlossen werden.
4. Anzahl der Achsen sehr begrenzt
5. Anzahl der Ein und Ausgänge sehr eingeschränkt

USB-Port

Der USB-Port ist zum Anschluss untergeordneter, serieller Geräte entwickelt worden, z.B. Maus, Tastatur, Drucker. Die USB-Verbindung ist sehr EMV-empfindlich, die Kabellängen auf max. 5m begrenzt. Schon das Einschalten einer Leuchtstoffröhre kann die USB-Verbindung unterbrechen. Die Verbindung ist auch hier nicht potenzial getrennt.

Nachteile wie bei LPT:

1. Erdungsprobleme können zu Störungen und Verlusten führen / Extremfall: Ausfall der Verbindung
2. Wenn der PC ausfällt oder nicht 100% echtzeitfähig ist, bleibt Maschine unkontrolliert stehen / Werkzeugbruch – Material unbrauchbar
3. Es kann nur eine Maschine direkt am Steuerrechner angeschlossen werden.
4. Anzahl der Achsen sehr begrenzt
5. Anzahl der Ein und Ausgänge sehr eingeschränkt
6. Die meisten USB Controller sind nicht in der Lage mehr als 50-100 Blöcke pro Sekunde zu übertragen – Maximale Schrittfrequenz  ca. 110 Khz möglich

Netzwerk-Anschluß 

Netzwerk CNC Steuerung

Der Netzwerkanschluß, auch Ethernet genannt, ist ein industriell genormter Anschluß über abgeschirmte, störfeste Kabel. Die Übertragung erfolgt vollkommen potenzial getrennt und differenzial. Eine Netzwerkverbindung ist EMV-Störsicher, im rauhen industriellen Umfeld erprobt und sehr schnell.

Weiterer Vorteile sind, das jeder PC über eine eingebaute RJ45-Ethernetschnittstelle verfügt, es gibt keine Einschränkung für das verwendete Betriebssystem. Die Kabellänge in einem Ethernetsegment darf >100m sein, die Verbindung über Switches ist möglich, so das ohne Probleme mehrere Maschinen in einem Netzwerk gleichzeitig betrieben werden können.

Der Anwender muss nichts konfigurieren, einfach nur verbinden. Die Software findet die Maschine ganz von selbst. Es können dadurch auch beliebig viele Module angesteuert werden, zum Beispiel zum schalten von Ein- und Ausgängen.

Vorteile:

1. Industriell genormter Anschluss über geschirmte, störfeste Kabel
2. Maximale Schrittfrequenz von 1.6 MHz ( das ist ca. 15x schneller als USB-CNC Lösungen und weltweit die schnellste in diesem Preissegment )
3. Keinerlei Ausfälle bei Erdungsproblemen
4. Wenn PC ausfällt oder nicht 100% echtzeitfähig ist, bleibt Maschine kontrolliert stehen und es kann an der Stelle nach dem Neustart des PC weiter gearbeitet werden oder auch ein Stück vorher im Programm neu eingestiegen werden.
5. Werkzeugbruch – Ebenso wie in Punkt 3 beschrieben
6. Es können mehrere Maschinen direkt an einem Steuerrechner angeschlossen werden.
7. Anzahl der Achsen in Fall von KinetiC-NC auf bis zu 6 Achsen erweitert
8. Anzahl der Ein.- und Ausgänge sind quasi uneingeschränkt erweiterbar
9. Kabellängen in einem Ethernetsegment können bis zu 100m lang sein
10. Anwender muss nichts konfigurieren ( bei Verwendung KinetiC-NC und CncPOD ) . Einfach nur verbinden.

Fazit: Nur mit einer Netzwerk-Verbindung ist ein sorgenfreier, zuverlässiger Betrieb möglich.

2. Ansteuerung der Maschine

Es gibt viele Möglichkeiten, die Signale für die Maschine bereitzustellen.

Steuersoftware und Breakout-Board (LPT, USB)

Diese Variante stellt lediglich die im Steuer-PC errechneten Signale der Hardware zur Verfügung. Dabei wird im optimalen Fall eine Potenzialtrennung erreicht und im Falle von USB kann man auch ein paar Ausgänge mehr ansteuern.

Allerdings erfolgt die Berechnung der gesamten Schritt-/Richtungssignale im Steuerrechner, welcher dazu Echtzeitfähig sein muss. Betriebssysteme wie Windows sind aber nicht Echtzeit fähig. Auch wird dabei eine extrem hohe Anforderung an die Hardware des Steuerrechners gestellt.

Wenn dieser Steuerrechner für nur wenige Millisekunden blockiert bleibt die Maschine unkontrolliert stehen und Werkzeug und Werkstück sind beschädigt. Ein Fortsetzen an dieser Position ist unmöglich, der Steuerrechner hat die Position der Maschine verloren.

Eigenständiger Prozessor mit Bahnberechnung

Die KinetiC-NC baut auf einen eigenständigen, schnellen Prozessor auf, der die Beschleunigungsrampen und Signalausgaben für die Achsen eigenständig berechnet. Der 32bit Prozessor mit 8 Kernen ist extrem leistungsstark.

Schrittfrequenzen bis 1.6 MHz pro Achse

Pro Achse können Schrittfrequenzen bis 1,6MHz (1600kHz) ausgegeben werden, damit gibt es keinerlei Limitierung für hoch präzise

KinetiC-NC CncPOD Netzwerk Controller

und zugleich extrem schnelle Servo-Antriebe. Der Prozessor berechnet selbständig Brems- und Beschleunigungsrampen. Wenn die Verbindung zum Steuerrechner ausfällt, bremst die Maschine kontrolliert ab und wartet, bis die Verbindung wieder hergestellt werden kann.

Selbst das Herausziehen des Netzwerkkabels oder das Ausschalten des Steuerrechners (Stromausfall) bringen die Maschine nicht durcheinander. Werkzeug und Werkstück bleiben geschützt, die Position der Maschine bleibt erhalten und es kann jeder Zeit mit der Bearbeitung fortgefahren werden.

Fazit: Nur ein eigener Prozessor, unabhängig vom Steuer-PC, ist zuverlässig.

3. Signalform und Endstufen, Jitter und verlorene Schritte

Die meisten der am Markt existierenden Steuersysteme benutzen keine dynamisch berechneten Brems- und Beschleunigungsrampen, sondern feste Vorgaben. Dies führt zu Vibrationen, Resonanzen, Ruckartigen Bewegungen. Die Impulsausgabe ist frequenzabhängig, das heißt, die Impulse sind nicht immer gleich. Richtungswechsel werden nicht immer 100% synchron zu den Taktsignalen ausgegeben.

Dadurch kann es passieren, das die Motoren auch mal einen Schritt „vergessen“ bzw. es zu Jitter kommt, und die Motoren unsauber laufen.
Die KinetiC-NC berechnet jedes mal die Bremsrampen neu, gibt die Signale mit frequenzunabhäniger Präzision aus, das Taktverhältnis ist immer 50%. Richtungswechsel werden immer präzise und exakt ausgeführt.

So gibt es weder Jitter noch können Takte „vergessen“ werden. Die Motoren laufen ruhig und haben dadurch mehr Drehmoment. Es ist absolut keine Einstellung oder Anpassung an Endstufen von verschiedenen Herstellern notwendig.

Fazit: Durch einen eigenen Prozessor werden Signale präzise und sauber ausgegeben. Dieses System ist einmalig unter den bekannten Schritt-Richtungs Steuerungen.

4. Kurzschluss-Schutz

Alle Signalausgänge von KinetiC-NC sind kurzschlussfest. Im Gegensatz zu vielen Produkten am Markt kann der Cnc-Pod nicht durch fehlerhafte Kabel zerstört werden, ebenso ist der Steuer-PC geschützt, wenn die Maschine einen Defekt hat.

Fazit: Durch KinetiC-NC erhöhte Sicherheit für den Steuer-PC und die angeschlossene Hardware.

5. Plug & Play – Einfacher geht es nicht

Alle Maschinen und Zubehörteile sind in der Software vorkonfiguriert. Einfach die gekaufte Maschine auswählen und loslegen. Es muss nichts konfiguriert werden.

Fazit: Durch KinetiC-NC hohe Produktivität und dies ohne langes herumprobieren !