Technik

Besser verpacken mit IO-Link

Die IO-Link-Technologie, die Ende des Jahres 2011 im IO-Link-Konsortium auch hinsichtlich des Zugriffs auf die Funktionen im so- genannten Smart-Sensor-Profil herstellerübergreifend standardisiert wurde, ermöglicht unter anderem Sensoren vielfältige Möglichkeiten der kosteneffizienten bidirektionalen Kommunikation mit Automatisierungssystemen. Mit IO-Link ist es möglich, nicht nur digitale Schaltzustände und digitalisierte Analogwerte zu übertragen, sondern auch zahlreiche Zusatzinformationen, z. B. eine Verschmutzungswarnung, das Vorhandensein von Störquellen im Einsatzumfeld, die Qualität des Schaltsignals, die aktuelle Tastweite oder die Seriennummer des Sensors. Die wichtigsten Vorteile, die IO-Link als serielle Schnittstelle zwischen Sensor und E/A-Baugruppe gerade im Bereich von Verpackungsmaschinen daher bieten kann, sind zeitnahe Aussagen zum aktuellen Maschinenzustand und zur laufenden Prozessqualität, umfangreiche Möglichkeiten zum Parameter-Download aus einer Maschinensteuerung, eine umfassende Ferndiagnosefähigkeit, eine erhöhte Anlagen-
verfügbarkeit, die automatische Anlagendokumentation und - wichtig in der Chemischen und Pharmazeutischen Industrie - die Validierbarkeit der ganzen Maschine bis in den Sensor.

IO-Link erschließt auf diese Weise ein enormes Potenzial für intelligente Maschinenkonzepte, was beispielsweise der Wrap-Around-Packer Somic 424 W2 bestätigt. Hier sind eine Reihe von Sick-Lichtschranken über ein IO-Link-Profibus-Modul von Sick und unterstützt von Sick-eigenen Sensor-Funktionsblöcken in eine ELAU-Steuerung integriert. Ihre Daten und Informationen - z. B. die Hersteller-ID, die Geräte-ID, die Seriennummer, die Parametrierung, die Signalqualität oder der Status des Schaltausgangs - können über das Bedienpanel der Maschine aufgerufen und visualisiert werden.

Intelligenz für Endverpackungsmaschinen
Seit dem Jahr 1974 entwickelt und baut das Unternehmen Somic Verpackungsmaschinen GmbH & Co. KG im bayrischen Amerang in der Nähe von Rosenheim Verpackungssysteme vorwiegend für die Lebensmittelindustrie. „Unser heutiges Kerngeschäft sind Endverpackungsmaschinen, unter anderem Kartonierer und Sammelpacker für ein- und für mehrteilige Verpackungen sowie Systemkomponenten wie Transportsysteme, Palettieranlagen und Elevatoren", sagt Firmengründer und Inhaber Manfred Bonetsmüller. „Ganz entscheidend in der Entwicklung und Fertigung der Anlagen ist unser hoher Qualitätsanspruch, denn vor allem deswegen kaufen die Kunden bei uns." Die Umsatzentwicklung der letzten Jahre auf heute 25 Mio. Euro - mehr als eine Verdoppelung in den letzen vier Jahren - bestätigt dies ebenso wie die Tatsache, dass Somic seine Maschinen in sofortiger Betriebsbereitschaft an seine Kunden übergibt. „Wir haben weder abnahmebedingte Außenstände zu beklagen noch wochenlang Techniker vor Ort bei den Kunden, um unsere Maschinen in Betrieb zu setzen", sagt Stefan Julinek, Gesamtleiter Konstruktion bei Somic. „Das ist neben der Qualität der Maschinen vor allem darauf zurückzuführen, dass wir unseren Kunden intelligente Maschinenkonzepte verkaufen, die mit vielfältigen Zusatznutzen die Leistung und Qualität in der Endverpackung optimieren."

Am Beispiel eines Wrap-Around-Packers Somic 424 W2 wird klar, was er meint. Bei der Maschinengeneration 424 handelt es sich um einen mecha-tronischen Systembaukasten, aus dem heraus verschiedene Funktionsgruppen, z. B. Sammeln, Gruppieren, Zuschnitt zuführen oder Kartonieren kundenspezifisch kombiniert und mit einheitlicher Steuerung, Software und Bedienoberfläche zu einer individuellen und doch wirtschaftlich effizienten Lösung zusammengestellt werden können. „Weil jedoch die auf der gleichen Maschine zu verpackenden Produkte hinsichtlich ihrer Abmessungen, Oberflächen oder Konsistenz sehr unterschiedlich sein können, wollen wir unseren Kunden mit intelligenter Sensor- und Steuerungstechnik Bonus-Benefits für mehr Betriebs-
sicherheit, Verpackungsqualität und Ausbringleistung bieten", sagt Stefan Julinek. So verfügt die Somic 424 W2 optional über eine automatische Überwachung der Formateinstell-Positionen für die verschiedenen Zuschnitte, über eine RFID-Kennzeichnung austauschbarer Formatteile zur automatischen Plausibilitäts-
prüfung sowie über eine Selbstdiagnose-Funktionalität per IO-Link zur Gewinnung qualifizierter Zustandsinformationen.

Lichtschranken mit IO-Link ermöglichen intelligente Prozessoptimierung
„Bei den IO-Link-Sensoren setzen wir Lichtschranken von Sick ein, z. B. den Reflexions-Lichttaster WTB4-3 zum Erfassen und Zählen der Produkte im Einlauf in die Maschine", sagt Stefan Julinek. „Die Sensoren bieten eine platzsparende Miniaturbauform, sind auf unterschiedlichste Verpackungen sehr detektionssicher, verfügen über eine außergewöhnlich präzise Hintergrund-
ausblendung und haben durch ihre besondere Chip-Technologie IO-Link von Hause aus an Bord." Schmackhaft macht Somic seinen Kunden die IO-Link-Funktionalität mit der Aussicht auf eine schnelle und sichere Inbetriebnahme, eine gleichbleibend hohe Qualität der Verpackungsprozesse, eine verbesserte Verfügbarkeit der Endverpackungsmaschinen, eine schnelle Amortisation sowie die Möglichkeit zur Ferndiagnose.

Noch bevor die erste Einheit verpackt ist, profitiert der Endkunde bereits von der IO-Link-Funktionalität. „Sie ermöglicht gerade bei variantenreichen Produkten eine schnelle und sichere Inbetriebnahme bei uns im Werk wie auch später beim Kunden", beschreibt Stefan Julinek die Vorteile. „Bereits bei der Inbetriebnahme bei uns können wir Probleme erkennen, durch den Blick in den Sensor eine saubere Diagnose stellen und den Fehler so schnell und sicher beheben." Der Blick in den Sensor kann zudem auch bei der Endabnahme beim Kunden Zeit und Geld sparen, weil störende Einflüsse aus dem Umfeld - elektromagnetischer Störer, Reflexionen oder wechselnde Licht- und Beleuchtungsverhältnisse, z. B. in Form von hochfrequenten Lampen und LED-basierten Beleuchtungen - zuverlässig identifiziert und ausgeblendet werden können. „Dadurch wird die Werkshalle des Kunden nicht zum Prüffeld für die Maschine und eine reibungslose Abnahme gewährleistet", sagt Stefan Julinek.

Prozessqualität jederzeit im Blick
Was die Verpackungsqualität betrifft, können über IO-Link qualifizierte Aussagen über den Prozess selbst gewonnen werden. So kann beispielsweise erkannt werden, wenn Oberflächen oder Designs in ihrer Qualität schwanken oder ein definiertes Toleranzniveau zu unterschreiten drohen. Rechtzeitig vor einem Ausfall der Maschine oder der Produktion von Ausschuss kann der Maschinenbetreiber die möglichen Störpotenziale erkennen und gegensteuern, um die Gesamtqualität hoch zu halten und Schwankungen zu minimieren.

Um eine möglichst hohe Verfügbarkeit der Endverpacker zu erreichen, kann IO-Link zur automatischen Anpassung an das Format und die optischen Eigenschaften - Folien, Farben, Transparenz- und Glanzgrade - der zu verpackenden Produkte genutzt werden. Beim Wechsel einer Verpackungscharge muss der dialogfähige Taster nicht mehr wie früher mechanisch justiert und die Tastweite neu eingestellt werden; dies geschieht jetzt automatisch durch den Download der Parametersätze über IO-Link aus dem Automatisierungssystem. Darüber hinaus überwacht Somic mit Hilfe von IO-Link die Verschmutzung der Sensoren. Diese wird vor allem durch den Abrieb der Zuschnitte hervorgerufen, aber auch der Staub in der Luft kann sich auf längere Sicht auf der Optik der Lichtschranken niederlassen. „Mit IO-Link und den Sick-Sensoren betreibt die Maschine selbst ein aktives Trouble-Shooting", erklärt Stefan Julinek. „Sie meldet sich eigenständig bei einer Verschmutzung der Optik und einer daraus resultierenden, abnehmenden Güte des Schaltsignals. Durch dieses Condition Monitoring, d. h. die Vorausfallmeldung, kann der Maschinenbetreiber seine Anlage vorbeugend warten, z. B. in einer geplanten Betriebspause, und so Ausfallzeiten durch ungeplante Stillstände von Verpackungsprozessen vorbeugen". Und so ein Produktionsstopp kann die Verpackungsleistung deutlich beeinträchtigen, denn die Somic 424 W2 beispielsweise ist in der Lage, pro Minute bis zu 500 Tafeln Schokolade in 10er-Gruppierungen zu sammeln und in einen Wrap-Around-Karton zu verpacken. „Daher sollten vor allem Anlagen, die im Mehrschicht-Betrieb betrieben werden, auf keinen Fall auf die IO-Link-Option verzichten", sagt Stefan Julinek und ergänzt: „Zudem bietet IO-Link ja auch die Möglichkeit zur Ferndiagnose in die Maschine hinein bis auf Sensorebene. Im Falle eines Falles können wir also schnell Support leisten, wenn das Automatisierungssystem eine Störung meldet."

Ob Reflexions-Lichttaster, Kontrastsensoren, magnetische Zylindersensoren oder Füllstand-Grenzwertschalter - Sick verfügt über alle gängigen physikalischen Wirkprinzipien hinweg über ein breites Portfolio an IO-Link-fähigen Sensoren. Hinzu kommen die passenden IO-Link-Module für alle gängigen Feldbusumgebungen, die sich mit Hilfe von Sick-Funktionsblöcken - wie bei Somic geschehen - auf einfache und sehr schnelle Weise in unterschiedliche Steuerungs- und Automatisierungsumgebungen integrieren lassen. Leistungsfähige Sensoren und das spezielle Know-how in zahlreichen Branchen bilden zusammen mit dem IO-Link-Portfolio ein Gesamtpaket, das Maschinenbauern wie auch deren Endkunden intelligente automatisierungstechnische Zusatzfunktionalitäten und damit Lösungen mit hoher Technologie- und Zukunftssicherheit bietet.

 

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SICK Vertriebs-GmbH
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