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Kein Platz – kein Problem

01  Das IO-Modul TBEN-S passt optimal auf Aluminiumprofile und beseitigt somit Platzprobleme

01  Das IO-Modul TBEN-S passt optimal auf Aluminiumprofile und beseitigt somit Platzprobleme

02  Bislang musste Elektrotechnik-Konstrukteur Michael Denk bis zu 40 Leitungen in den Schaltschrank führen: ­„Diesen ganzen Aufwand wollten wir uns durch eine ­dezentrale Lösung sparen“

02  Bislang musste Elektrotechnik-Konstrukteur Michael Denk bis zu 40 Leitungen in den Schaltschrank führen: ­„Diesen ganzen Aufwand wollten wir uns durch eine ­dezentrale Lösung sparen“

03  Der leuchtende Taster signalisiert, dass der Wagen ­abholbereit ist

03  Der leuchtende Taster signalisiert, dass der Wagen ­abholbereit ist

04  An jedem der fünf Aufsteller-Module befindet sich ein TBEN-S zur ­Aufnahme der Ein-/Ausgangssignale der Sensoren und Aktoren

04  An jedem der fünf Aufsteller-Module befindet sich ein TBEN-S zur ­Aufnahme der Ein-/Ausgangssignale der Sensoren und Aktoren

Damit die vielen Geräte, Module und Komponenten möglichst einfach verbunden werden können, setzt die Beil Registersysteme GmbH in ihren Maschinen für die Druckindustrie auf Ethernet-Lösungen. Um den hohen Verkabelungsaufwand (bis zu 40 Leitungen mussten in den Schaltschrank geführt werden) zu reduzieren, suchte das Unternehmen eine dezentrale Lösung. In einer belgischen Druckerei erfolgt die Anbindung der Sensoren und Aktoren nun mit den kompakten IO-Modulen TBEN-S von Turck – direkt auf den nur 40 mm schmalen Aluminium-Profilen (Bild 1).

Beim Offsetdruck werden die Druckplatten mit einer lichtempfindlichen Schicht im sogenannten Computer-to-Plate-Verfahren (CTP) mit dem Druckbild belichtet. Die belichteten Teile der Druckplatte sind fettannehmend und wasserabweisend. Dem gegenüber sind die nicht-belichteten Bereiche fettabweisend und wasserannehmend. Nachdem die fetthaltige Farbe auf die Platten aufgetragen wurde, ­werden die nicht zu druckenden Bereiche mit einer Wasser­walze abgewaschen. Übrig bleibt ein Negativ des Druckbilds auf der Druckplatte.
Für jede der vier Farben des CMYK-Verfahrens – Blau (Cyan), Rot (Magenta), Gelb (Yellow) und Schwarz (Key) – ist eine Druckplatte zu belichten. Zwischen der Belichtung und dem Druck sind die Platten häufig noch abzukanten, um sie später passgenau auf die Druckwalzen spannen zu können. Je nach Anforderung und Prozess sind auch noch Teile der Platten zu schneiden. Zudem werden Passermarken in die Platten gestanzt, um sie exakt in der Druckmaschine auf den Rollen ausrichten und fixieren zu können. Manche Belichter stanzen die Marken direkt selbst ein. Anschließend sind die Platten gegebenenfalls noch zu drehen, damit sie die richtige Position für den Druckprozess haben. Zum Schluss stapelt ein Aufsteller die Druckplatten auf Wagen, auf denen sie schließlich zur Druckmaschine gelangen.
Die Stanz- und Biegemaschinen sowie die Dreheinheit und der Aufsteller für diesen Abschnitt des Druckprozesses stammen häufig von der Beil Registersysteme GmbH. Das Unternehmen im bayrischen Abensberg ist weltweit einer der wenigen Komplettanbieter für das Stanzen und Biegen von Druckplatten in allen Segmenten des Drucks.

Ethernet erleichtert die Datenübergabe
Für eine belgische Druckerei in der Nähe von Antwerpen produzierte Beil eine Stanz-Biegemaschine samt Drehtisch und Aufsteller. Die Schnittstellen zum System der Druckerei sowie der Druckmaschine sind integriert. Das System ordnet die einzelnen Druckplatten den vorliegenden Druck-Jobs zu und stellt sicher, dass alle Platten in der richtigen Reihenfolge und Zeit an der Druckmaschine sind.
Die Datenübergabe zwischen den unterschiedlichen am Druckprozess beteiligten Maschinen erfolgt mit Industrial Ethernet. Das ist um einiges leichter und vor allem günstiger einzurichten als mit den klassischen Feldbussen. „Gerade wenn ich einen Monitor zur Visualisierung von Daten oder einen Drucker anschließen möchte, ist die Maschinen­kommunikation mit Ethernet ein großer Vorteil gegenüber Feldbussen wie Profibus. Das wäre aufwendiger und teurer gewesen“, beschreibt Michael Denk, Elektrotechnik-Kons­trukteur bei Beil, die Vorteile (Bild 2). „Ethernet bringt die Büro- und die Industriewelt näher zusammen.“

Zehn Wagen für Druckplatten brauchen viele Signale
Nach dem Biegen werden die Druckplatten über ihren ­Data-Matrix-Code identifiziert und in den Beil-Aufsteller transportiert. Das Stanzen der Platten erfolgt bei der Anlage in Belgien bereits in der CTP-Maschine. Je nach Größe der Platten ist der Aufsteller mit Vakuumgreifern versehen, um die Platten behutsam aufzurichten. Nach 100 bis 120 Platten ist ein Wagen gefüllt. Dies wird dem Bediener über ein Licht- und Akustiksignal angezeigt (Bild 3). Zeitgleich wird ein Laufzettel gedruckt, um die auf dem Wagen abgelegten Platten zu identifizieren.
Zur Verankerung der Wagen am Aufsteller sind Elektromagnete montiert. Diese lassen sich über einen Signaltaster ver- oder entriegeln. Ein induktiver Sensor erkennt, ob ein Wagen richtig positioniert ist. Wird ein entleerter Wagen vor dem Sensor positioniert, blinkt der Leuchttaster und der Wagen ist zum erneuten Befüllen wieder verriegelbar. Jeweils zwei Wagen stehen sich am Aufsteller gegenüber und bilden ein Modul. In der belgischen Druckerei sind insgesamt fünf Module vorhanden. Jedes Modul enthält zwei Elektromagnete (Aktoren), zwei Leuchttaster (Sensor und Aktor) sowie zwei induktive Sensoren. Somit sind insgesamt jeweils 40 Ein- und Ausgangssignale vom Aufsteller zur Steuerung am Drehtisch zu führen.

Verdrahtungsaufwand minimiert
„Früher haben wir alle Signale direkt in die Schaltschränke verdrahtet. Bei manchen Anlagen waren das dann Längen von 10 m bis 15 m – und das für 40 Leitungen. Dann mussten wir eine Klemmenleiste aufbauen und benötigten an der ET200 wieder ein Modul, um die Informationen einzu­lesen“, beschreibt M. Denk den klassischen Verdrahtungsweg. „Diesen ganzen Aufwand wollten wir uns sparen und durch eine dezentrale Lösung ersetzen.“
Statt der klassischen Punkt-zu-Punkt-Verdrahtung verwendete Beil darum jetzt die TBEN-S-IO-Module von Turck in Schutzart IP67 (Bild 4). Die in Linientopologie verknüpften Profinet-Module sammeln die Signale direkt am Aufsteller und bringen sie zur Box-PC-Steuerung im Schaltschrank. „Wir ziehen heute nur noch eine Ethernetleitung und eine Stromversorgung zum Schaltschrank. Die Montagezeit beim Kunden ist dadurch viel kürzer, da wir dort nur noch die Module untereinander mit zwei Steckern verbinden müssen und den ganzen Strang dann im Schaltschrank auflegen“, erläutert M. Denk.
Ethernet-Adresse und Webserver on board
Dank ihrer Breite von nur 32 mm konnten die TBEN-S-Module direkt auf den 40er-Profilen der Modulwagen montiert werden. Die kompakte Bauweise ist umso bemerkenswerter, da die Module keinen Subbus mit zusätzlichem Profinetkoppler benötigen. Jedes Modul ist ein autarker Profinetteilnehmer mit eigener Ethernet-Adresse. Webserver und zwei Ethernet-Ports für Linientopologie sind auch an Bord. Zudem spricht jedes TBEN-S Profinet, Ethernet/IP und Modbus TCP. Als Multiprotokoll-Geräte stellen sich die Module automatisch auf das auf dem Bus verwendete Ethernet-Protokoll ein. Im vorliegenden Fall spielte diese Funk­tion zwar ­keine entscheidende Rolle, könnte aber für Maschinen zum ­Export interessant sein. Da jedes Aufsteller-Modul vier Eingänge und zwei Ausgänge benötigt (pro Wagen je ein Taster, ein Sensor, ein Magnet und die Leuchte des Tasters), passte die Signal-Verteilung des TBEN-S mit vier DI und vier DO hier perfekt. Die Signale der Endschalter an den Vakuumgreifern werden direkt auf den IO der Ventilinsel aufgelegt.

Leichte Konfiguration im TIA Portal
Das TIA Portal vereint etliche ehemals separate Projektierungs- und Visualisierungs-Tools zur Elektrokonstruktion in einer einzigen Softwareplattform. Die GSDML-Datei der TBEN-S-Module kann direkt im TIA-Portal eingelesen ­werden. Die Konfiguration der Module im Anschluss ist einfach über Drop-down-Felder und per Drag-and-drop möglich. Jedes Modul verfügt über eine eigene Ethernet-Adresse und kann somit später auch leicht gewartet werden.
Eine Ferndiagnose reicht in diesem Fall oft aus. „Ich muss nicht mehr zum Kunden, sondern kann per Ferndiagnose über VPN auf die Maschine zugreifen und sehe direkt, wo der Fehler ist. Das ermöglicht auch eine Hilfestellung für unsere Kunden in der Anlaufphase“, beschreibt M. Denk die Vorteile für Hersteller und Kunden. Dabei hilft auch, dass nicht nur das Modul als Ganzes, sondern jeder einzelne ­Kanal des TBEN-S diagnosefähig ist. (no)

Achim Weber ist Vertriebsspezialist bei der Hans Turck GmbH & Co. KG in Mülheim/Ruhr. achim.weber@turck.com

Achim Weber ist Vertriebsspezialist bei der Hans Turck GmbH & Co. KG in Mülheim/Ruhr. achim.weber@turck.com