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01 Die Maschine für Etikettengewebe inklusive Abwickler, Prüfer und Wendewickler von A B Graphic International wurde mit Automatisierungstechnik von Lenze modernisiert

Application Templates reduzieren Entwicklungszeit und -kosten

02 Die 3200C-Maschinensteuerung von Lenze mit integrierten IO

03 Der Abwickler wird mit den Servomotoren der neuesten Generation von Lenze angetrieben

04 Bedienelement mit der p500- Schalttafel

05 ABG verwendet das HMI EL103eco in seiner Maschine als lokalen Monitor

A B Graphic International, ein weltweit tätiger Hersteller von Maschinen für die Etikettenkonvertierung und -weiterverarbeitung, setzt mit seiner neuesten Maschinengeneration neue Maßstäbe. Mithilfe der Fast-Application-Software von Lenze konnte das Unternehmen die Softwareentwicklung für seine Maschinen erheblich beschleunigen. Die sich hieraus ergebenden kürzeren Lieferzeiten und reduzierten Entwicklungskosten verschaffen dem Maschinenbauer handfeste Vorteile im internationalen Wettbewerb.

A B Graphic International zählt zu den führenden Herstellern von Etikettenkonvertierungs- und -weiterverarbeitungsmaschinen. Zum Produktangebot zählen voll modulare, digitale Konverter-, Wickler-/Inspektionsmaschinen sowie Revolver-Wendewicklersysteme. Außerdem stellt das Unternehmen Maschinen für Spezialanwendungen her, beispielsweise RFID-Einbringung, Laserschneidanlagen, Booklet-Einlegemaschinen und optische Inspektionssysteme für die 100-%-Kontrolle.

Technisch immer up to date
„Wir arbeiten immer mit der neuesten verfügbaren Technologie“, betont Mark Norman. Der Controls Manager von ABG verwendet seit über 13 Jahren Servo-Umrichter der Modellreihe 9300 von Lenze und hatte deshalb allen Grund, auch die neuesten Lenze-Produkte aufzugreifen, mit denen die Maschinenentwicklung noch schneller wird (Bild 1). Wie alle Maschinenbauer muss er immer einen Schritt voraus sein. „Die Etikettendruckindustrie ist aufgrund der digitalen Revolution rasanten Veränderungen unterworfen. Weil die Nachfrage nach kundenspezifischen, lokalisierten Etikettierungen zunimmt, werden die einzelnen Produktionsserien immer kleiner. Digitale Druckmaschinen ersetzen die konventionellen Flexodruckmaschinen und der Bedarf an PC-gestützten Systemen wächst. Gleichzeitig erwarten unsere Kunden eine bessere Wickelqualität, schnellere Umrüstzeiten und eine größere Zuverlässigkeit. Deshalb legen wir einen besonders großen Wert auf spezielle Servotechniken und geeignete Softwareprogramme, die diese Anforderungen unterstützen. Natürlich weiß ich, dass „Voll-Servo“ inzwischen zu einem Modewort geworden ist. Dennoch möchte ich betonen, dass genau diese Technik in unserem Fall eine unübertroffene mechanische Flexibilität und eine präzise Zugspannungsregelung bietet. Und deshalb ersetzen wir die mechanischen Systeme nach und nach durch den neuesten Servoumrichter i700 von Lenze. Für die Softwareentwicklung sind wir vor Kurzem auf das Application Template und die Fast-Funktionsmodule von Lenze“, gibt M. Norman einen Einblick in die technischen Anforderungen seiner Branche.

Auftragsbezogene Daten im Job Definition Format
Den Anstoß, die Maschinenkonstruktion zu überdenken und eine neue Generation von Etikettenkonvertierungssystemen zu entwickeln, die der neuesten verfügbaren Technik entspricht, gab eine konkrete Anfrage aus der Druckindustrie nach einer Maschine mit „JDF-Kompatibilität“. „In der Druckindustrie hat sich das Job Definition Format (JDF) als Industriestandard zur Beschreibung des gesamten Auftragsinhalts durchgesetzt. So kann eine JDF-Datei beispielsweise Angaben zu Druckvorstufenparametern, Etikettengröße, Folienbreite, Folienqualität und Rollengröße enthalten. Diese Informationen können wir verwenden, um unsere Maschinen ohne Bedienereingriff automatisch zu konfigurieren. Und unsere Kunden können jetzt auch kleinere Produktionsserien mit schnelleren Umrüstzeiten herstellen“, erläutert der Controls Manager. Damit die Wickler die JDF-Dateien verarbeiten können, wurde ein PC-gestützter Ansatz mit Ethernet- sowie Server-Funktionen benötigt (Bild 2). Diese Anforderungen erfüllte die Visualisierungs-Softwareplattform Visiwinnet von Lenze, die neben Scada- auch eine Client/Server-Technologie enthält.

Hardware-Upgrade
Ungefähr zur gleichen Zeit, als ABG an seiner voll automatisierten und JDF-kompatiblen Maschinenkonstruktion arbeitete, stellte Lenze den neuen Servoumrichter i700 vor. Für ABG schien dies die perfekte Gelegenheit, die eigene Hardware auf eine einheitlichere Plattform mit einer wesentlich unkomplizierteren Topologie aufzurüsten. Dazu M. Norman: „Eine Verbesserung der Hardware durch Austausch der alten Servoumrichter der Modellserie 9300 gegen die neuen i700-Servoantriebe war naheliegend (Bild 3). Es war eine sehr gute Entscheidung, denn die Installationszeit hat sich dadurch um mindestens 25 % verkürzt. Das hängt hauptsächlich damit zusammen, dass die Verdrahtung wesentlich weniger Zeit in Anspruch nimmt, weil wir den DC-Leistungsversorgungsbus und die Ethercat-Anschlüsse einfach miteinander verbinden können. Da keine Leistungsschalter oder einzelne Netzstromversorgungen installiert werden müssen, entsteht eine zusätzliche Zeitersparnis.“ Mit Einführung der i700-Umrichter reduziert sich auch der Flächenbedarf für die Schränke, so der Controls Manager von ABG: „Der i700 hat sowohl Doppel- als auch Einzelachsenantriebe und ist kompakter als sein Vorgänger. Dadurch können wir unsere erforderliche Gehäusegröße um 15 % bis 20 % reduzieren.“ Auch auf HMI-Seite konnten Verbesserungen realisiert werden. „Wir haben unsere frühere HMI durch das Modell p500 (Bild 4) von Lenze ersetzt und verwenden deren kleineres Modell EL103eco (Bild 5) für die lokalisierte Steuerung. Der größte Vorteil, die stärker integrierte Hardwareplattform eines einzigen Anbieters zu verwenden, ist der, dass alle Tags für die Visiwinnet-Visualisierung bereits in der PLC Designer-Software per Symboldatei erstellt worden sind. Auch das spart eine Menge Zeit“, erläutert M. Norman.

Applikationsspezifische Templates erleichtern das Engineering
Einer der größten Zeitsparer steht dem Hersteller allerdings noch bevor, da eine vereinfachte Maschinenstruktur den Weg für einen modularen Ansatz geebnet hat. Mit diesem muss ABG verschiedene Hardware-Elemente (Module) nur einmal programmieren und kann sie für spätere Projekte umkonfigurieren. Durch den Einsatz der Fast Application Software von Lenze wurden einige Module außerdem weiter vereinfacht. Denn die Software verfügt bereits über eine Vielzahl von anwendungsspezifischen und einsatzfertigen Templates, die dafür konzipiert sind, allgemeine Elemente der Zielindustrien anzusprechen. „Wenn man seine Automatisierungshardware so drastisch überarbeitet, wie wir es getan haben, ist es eine der komplexesten Aufgaben, die Software richtig darauf abzustimmen. Lenze hat uns dafür als eines der möglichen Tools seine Fast Application Template Software vorgestellt. Das modulare, strukturierte Konzept dieser Software ist zeitsparend und sorgt mit seiner durchgängigen Systematik, die eher Konfigurierungs- als Programmierungsaufgaben enthält, zudem für eine enorme Reduzierung der Fehlerquoten“, bekräftigt M. Norman.

Die Vorgehensweise beschreibt er so: „Zunächst haben wir unsere Maschinenspezifikation unter funktionalen Gesichtspunkten in einzelne Module aufgegliedert. Dabei identifizierten wir übliche Elemente als unsere grundlegenden Bausteine, über die wir die meisten unserer Maschinen konfigurieren können. Nach der Programmierung konfigurierten wir alle Achsen für das Modul und verbanden dann alle Module mit einem Maschinenmaster, der durch das Application Template den erforderlichen Modus oder Zustand für die Module festlegt. Darüber hinaus enthielt das Projekt auch eine virtuelle Masterachse, der alle anderen Achsen im Application Template folgen.“ Nach Einschätzung von M. Norman hat dieser Ansatz die Software wirklich modular gemacht, da die einzelnen Module den betreffenden Produktionslauf letztendlich autonom in ihrem eigenen Recht programmieren. Deshalb lassen sie sich auch einfach austauschen und unabhängig testen, was ein Parallel-Engineering ermöglicht. Auf die Frage nach dem größten Unterschied zwischen dem Kopieren und Einfügen von bewährten Code-Zeilen aus alten Projekten und der Wiederverwendbarkeit der Application Template-Methode erläutert der Controls Manager: „Der große Unterschied ist die Tatsache, dass alle Variablen, einschließlich IO- und HMI-Daten, im Modul als Strukturen ausgewiesen sind. Das ist beim Kopieren/Einfügen nicht der Fall.“

Zukünftige Früchte
M. Norman ist davon überzeugt, dass der Einsatz der Fast- Module und des Application Templates der richtige Schritt nach vorne ist: „Trotz einiger Herausforderungen, die von Lenze durch gutes Zuhören und ernsthaftes Eingehen auf unsere Anforderungen gelöst wurden, bin ich zuversichtlich, dass der neue Fast-Ansatz seinem Namen gerecht wird, wenn es um die Beschleunigung der Maschinenprogrammierung geht. Diesen Erfolg konnten wir bei einigen Modulen bereits in der Praxis erleben.“ Die Leistungsqualität hat sich ebenfalls verbessert. So hat beispielsweise der Einsatz eines virtuellen Masters in Kombination mit dem Fast-Modul „Wickler“ anstatt eines Web-Encoders den hohen Standard in der Bahnspannungsregelung nochmals verbessert. Dieser Qualitätsaspekt könnte sich als der eigentliche Vorteil der Nutzung der Standardsoftwaremodule herausstellen. „Es macht Spaß, bereits getestete, von Lenze entwickelte Fast- Module zu verwenden, sodass der Endanwender nur noch die Funktion konfigurieren muss, anstatt einen komplexen Code zu schreiben und zu testen. Wir sehen auch einen großen Vorteil in der Verwendung von Standardfunktionsmodulen hinsichtlich des weltweiten Supports durch Lenze“, unterstreicht der Controls Manager von ABG seine positiven Erfahrungen. (no)

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Autor:
Martijn Theunissen ist Head of Application & Support Europe bei Lenze in Hameln. Martijn.theunissen@lenze.com