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Scada-System für Spritzgieß-Fertigungszellen

01 Bei Spritzgieß-Fertigungszellen von Arburg ermöglicht die schlüsselfertige Scada-Lösung „Arburg Turnkey Control Module (ATCM)“ die Überwachung und Koordination von Prozessen (Bild: Arburg)

01 Bei Spritzgieß-Fertigungszellen von Arburg ermöglicht die schlüsselfertige Scada-Lösung „Arburg Turnkey Control Module (ATCM)“ die Überwachung und Koordination von Prozessen (Bild: Arburg)

02 Das ATCM baut auf dem Komplettpaket von Bachmann und Certec auf, das neben der Software Atvise Scada auch 21,5-Zoll-Tragarm-Panel-PC aus der Produktfamilie OT1300 umfasst (Bild: Arburg)

02 Das ATCM baut auf dem Komplettpaket von Bachmann und Certec auf, das neben der Software Atvise Scada auch 21,5-Zoll-Tragarm-Panel-PC aus der Produktfamilie OT1300 umfasst (Bild: Arburg)

03 Auf der Fakuma 2018 stellte Arburg eine Turnkey-Anlage vor, die gebrauchsfertige Wasserwaagen produziert (Bild: Arburg)

03 Auf der Fakuma 2018 stellte Arburg eine Turnkey-Anlage vor, die gebrauchsfertige Wasserwaagen produziert (Bild: Arburg)

Auf der Fakuma 2018 präsentierte das auf Kunststoffverarbeitung spezialisierte Unternehmen Arburg erstmals eine schlüsselfertige Scada-Lösung zur Überwachung und Koordination von Prozessen in komplexen Spritzgieß-Fertigungszellen. Das Projekt, das im Zeichen von Industrie 4.0 und digitaler Transformation stand, wurde mit einem Visualisierungs-Gesamtpaket vom Automatisierungstechnikanbieter Bachmann und dessen Tochterunternehmen Certec realisiert.
Den Aufbau und die Funktionsweise einer individuell konfigurierten Turnkey-Anlage (Bild 1 und 2) konnten Besucher des Arburg-Stands auf der Fakuma in Friedrichshafen live erleben. Dort wurden gebrauchsfertige Wasserwaagen produziert. Im Mittelpunkt der Anlage befindet sich ein elektrischer Allrounder 470 A mit 1 000 kN Schließkraft und einem „1+1-fach“-Familienwerkzeug. Innerhalb von 50 s fertigt die Spritzgießmaschine zwei Gehäuseteile einer Wasserwaage. Das lineare Robotersystem Multilift V entnimmt die Spritzteile, die per Laser individuell beschriftet und auf einer Montagestation mit drei Libellen zu einer gebrauchsfertigen Wasserwaage zusammengesetzt werden. Anschließend wird jedes Teil mehreren automatisierten Prüfschritten unterzogen.
Beim Spritzgießen erhält jedes Teil über die Schussnummer eine eigene ID. Die teilespezifischen Prozessparameter, wie Zeitstempel, Zyklus- und Einspritzzeit, Massepolster und Umschaltspitzdruck, werden mit den Prüfergebnissen verknüpft und zusammen mit der ID abgelegt. Die erfassten Daten werden in einer relationalen Datenbank abgelegt und zur weiteren Verarbeitung an ein übergeordnetes System übertragen.
Messebesucher konnten Informationen zu ihrer Wasserwaage über den aufgedruckten QR-Code mit einem Smartphone auf einer teilespezifischen Webseite abrufen.
Neue Lösungen für geänderte Anforderungen
Von der Automobilindustrie über die Medizintechnik bis in andere sicherheitsrelevante Bereiche steigen die Anforderungen im Spritzgussbereich immer weiter an. Infolge dessen werden Fertigungszellen zunehmend smarter. Um gleichzeitig eine hundertprozentige Rückverfolgbarkeit zu garantieren, müssen relevante Fertigungsdaten lückenlos gesammelt und analysiert werden. Zudem erfordert die steigende Komplexität der Produktionsabläufe eine intuitive Visualisierung. Eine besondere Herausforderung ist dabei, Zustände, Störungen und Alarme der Gesamtanlage über alle Subgewerke hinweg zu aggregieren, übersichtlich darzustellen und entsprechende Benutzereingaben entgegenzunehmen.
Vor diesen Herausforderungen stand auch Arburg und machte sich auf die Suche nach einem geeigneten Partner für die Realisierung einer passenden Scada- und HMI-Lösung. Fündig wurde man bei Bachmann und Certec.
„Wir haben uns für die webbasierte HMI-Software Atvise Scada von Certec entschieden, da das Produkt als Trendsetter schon früh auf Webtechnologien und OPC UA gesetzt hat. Die möglichst umfassende Implementierung dieser beiden Technologien waren elementare Kriterien unserer Evaluierung“, begründet Axel Kinting, Gruppenleiter Leittechnik bei Arburg, die Wahl.
In gemeinschaftlicher Entwicklung entstand das Arburg Turnkey Control Module (ATCM). Es visualisiert wichtige Anlagenfunktionen aus dem Gesamtprozess, führt teilespezifische Daten aus dem Fertigungsprozess und der Qualitätsprüfung zusammen und leitet die Datensätze an ein auswertendes System weiter. Das ermöglicht hundertprozentige Rückverfolgbarkeit einzelner Teile oder montierter Baugruppen.
Kundenspezifische Anlagenentwicklung
Jede Turnkey-Anlage legt Arburg exakt nach den Anforderungen und Wünschen seiner Kunden aus. Dies gilt auch für das ATCM, das zur Überwachung und Koordination von Prozessen in der Fertigungszelle dient. Dabei kann die Visualisierung auch für die Einleitung nicht zyklischer Produktionsabläufe genutzt werden. So lässt sich beispielsweise über die Benutzeroberfläche das Ausschleusen von Teilen zur Qualitätskontrolle steuern.
„In einem sehr produktiven Workshop zu Beginn des Projekts wurden die Grundlagen unserer Arburg-spezifischen Anforderungen gelegt. Während der Entwicklung hat uns dann ein kompetenter und schneller Support unterstützt. Dank der mitgelieferten und einfach anpassbaren Objektbibliotheken war dann eine effiziente Projektumsetzung möglich“, berichtet Martin Huber, Entwickler Leittechnik bei Arburg.
Neben der webbasierten HMI-Software Atvise Scada von Certec entschied sich Arburg bei der Visualisierungshardware für einen Tragarm-Panel-PC (Bild 3) des Mutterunternehmens Bachmann Electronic. Insgesamt wurde somit ein Visualisierungs-Komplettpaket geschnürt. Dank des breiten Spektrums an Standardobjekten, dem schnell erlernbaren Engineering-Werkzeug und der Möglichkeit, mit mehreren Entwicklern im Multi-User-Prinzip gleichzeitig an dem Projekt zu arbeiten, konnte der eng gesteckte Zeitplan eingehalten werden. Typische Scada-Funktionalitäten, wie Alarming, Historisierung, Trending und Mehrsprachigkeit, lassen sich mit vorkonfigurierten Objekten schnell realisieren und können bei Bedarf vollständig an die Anforderungen angepasst werden. Über die auf der Steuerung integrierte OPC-UA-Schnittstelle der Allrounder-Spritzgießmaschine werden die benötigten Datenpunkte importiert und visualisiert.
Der 21,5-Zoll-Multitouch-Tragarm-Panel-PC aus der Produktfamilie OT1300 fungiert gleichzeitig als Atvise-Scada-Server und über den integrierten Webbrowser als Visualisierungs-Client. Die auf Atvise-Scada abgestimmte Hardware bringt damit alle für Webvisualisierungen benötigten Bordmittel für eine einfache Konfiguration und den reibungslosen Betrieb mit. Für eine gute Lesbarkeit des aktuellen Betriebszustands, auch abseits des eigentlichen Bedienstands, sorgen neben hellen Farben die guten Blickwinkel des Displays.
„Das Visualisierungspaket, bestehend aus dem Bediengerät und der Scada-Lösung, bekommen wir aus einer Hand. Das gibt uns Sicherheit und ist vom Preis her sehr attraktiv“, sagt Axel Kinting, Gruppenleiter Leittechnik bei Arburg.
Da Atvise-Scada ausschließlich auf Standard-Webtechnologien aufbaut, können externe Clients, wie Laptops, Tablets und Smartphones, ebenfalls per Browser auf die Visualisierung zugreifen. Mithilfe der integrierten Benutzerverwaltung und verschlüsselten Verbindungen ist die Anlage dabei gegen unbefugte Zugriffe abgesichert.
Als Betriebssystem kommt auf dem Panel-PC mit Windows 10 IoT Enterprise LTSB 2016 die aktuellste Windows-Embedded-Version zum Einsatz. Mit einer aktuellen Intel-Core-i7-CPU steht neben den installierten Serverdiensten ausreichend Performance für eine flüssige Darstellung und Bedienung zur Verfügung. Dies macht das Produkt-Bundle zu einer optimalen Lösung für die Vor-Ort-Bedienung an Maschinen.
Fazit
Mit dem ATCM demonstriert Arburg die Möglichkeiten von Industrie 4.0 anhand einer kompletten Fertigungszelle. Die mit Atvise Scada realisierte schlüsselfertige Lösung lässt sich effizient an anlagenspezifische Gegebenheiten anpassen und kann aufgrund des objektorientierten Grundgerüsts einfach für neue Anforderungen erweitert werden. Mit der hundertprozentigen Nachverfolgbarkeit erfüllt Arburg nicht nur die steigenden Anforderungen, sondern ermöglicht mit diesen Daten darüber hinausgehende Analysen des gesamten Produktionsprozesses. (ih)

Alexander Höss ist als Produktmanager bei der Certec EDV GmbH tätig. alexander.hoess@certec.at

Alexander Höss ist als Produktmanager bei der Certec EDV GmbH tätig. alexander.hoess@certec.at