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Flexibilität bei der Programmierung ist ein wesentliches Kriterium für Maschinen, die Produkte großer Variantenvielfalt herstellen. Ein modulares System vereinfacht die Softwareentwicklung deutlich. Es spart Zeit und gibt dem Hersteller mehr Flexibilität, wie das Beispiel einer Etikettenkonvertierungsmaschine zeigt.

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Der von Servomotoren angetriebene Abwickler der Etikettenkonvertierungsmaschine. (Fotos: ABG)

Der von Servomotoren angetriebene Abwickler der Etikettenkonvertierungsmaschine. (Fotos: ABG)

 

Der Hersteller von Maschinen für die Etikettenkonvertierung und -weiterverarbeitung, A B Graphic International (ABG), konnte mithilfe der Fast Application von Lenze die Softwareentwicklung für seine Maschinen beschleunigen. Ein Standardisierungsprozess für die gesamte Maschinenprogrammierung ermöglicht kürzere Lieferzeiten und reduziert die Entwicklungskosten.

„Wir arbeiten immer mit der neusten verfügbaren Technologie“, betont Mark Norman. Der Controls Manager von ABG setzt seit 13 Jahren Servo-Umrichter der Modellreihe 9300 ein und entschied sich deshalb auch für die neuen Lenze-Produkte. Die Etikettendruck-Industrie 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 die Kunden eine bessere Wickelqualität, schnellere Umrüstzeiten und eine größere Zuverlässigkeit. „Deshalb legen wir besonders großen Wert auf spezielle Servotechniken und geeignete Softwareprogramme, die diese Anforderungen unterstützen“, sagt Norman. „Natürlich weiß ich, dass „Voll-Servo“ inzwischen zu einem Modewort geworden ist. Dennoch möchte ich betonen, dass genau diese Technik in unserem Fall eine hohe mechanische Flexibilität und eine präzise Zugspannungsregelung bietet.“ Daher ersetzt ABG die mechanischen Systeme nach und nach durch den Servo-Umrichter i700. Für die Softwareentwicklung ist das Unternehmen vor Kurzem auf das Application Template und die Fast-Funktionsbausteine von Lenze umgestiegen.

Die 3200-C-Maschinensteuerung von Lenze mit integrierten I/O.

Die 3200-C-Maschinensteuerung von Lenze mit integrierten I/O.

Auftragsbezogene Daten im JDF-Format
Den ersten 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 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 eignen sich, um Maschinen ohne Bedienereingriff automatisch zu konfigurieren. „Unsere Kunden können jetzt auch kleinere Produktionsserien mit schnelleren Umrüstzeiten herstellen“, sagt Norman. Damit die Wickler die JDF-Dateien verarbeiten können, war ein PC-gestützter Ansatz nötig sowie Ethernet- und Serverfunktionen. Diese Anforderungen erfüllte die Visualisierungs-Softwareplattform Visi-Win-Net von Lenze, die neben Scada auch eine Client/Server-Technologie beinhaltet.

Hardware-Upgrade reduziert Installationszeit
Zur gleichen Zeit, als ABG an seiner voll automatisierten Maschinenkonstruktion arbeitete, stellte Lenze den Servo-Umrichter i700 vor. Für ABG war dies eine Gelegenheit, die eigene Hardware auf eine einheitlichere Plattform mit einer unkomplizierteren Topologie aufzurüsten. Dazu Mark Norman: „Eine Verbesserung der Hardware durch Austausch der alten Servo-Umrichter der Modellserie 9300 gegen die neuen i700-Servoantriebe war naheliegend. Es war eine sehr gute Entscheidung, denn die Installationszeit hat sich dadurch um mindestens 25 Prozent verkürzt.“ Grund dafür war, dass die Verdrahtung wesentlich weniger Zeit in Anspruch nimmt, da sich der DC-Leistungsversorgungsbus und die Ethercat-Anschlüsse einfach miteinander verbinden lassen. Zudem müssen keine Leistungsschalter oder einzelne Netzstromversorgungen installiert werden. Mit Einführung der neuen Umrichter können auch die Schränke um 15 bis 20 Prozent kleiner ausfallen, da der i700 sowohl Doppelachsen- als auch Einzelachsenantriebe hat und kompakter ist als sein Vorgänger.

Auch auf HMI-Seite gibt es Verbesserungen. ABG hat seine frühere HMI durch das Modell p500 von Lenze ersetzt und verwendet das kleinere Modell EL103eco für die lokalisierte Steuerung. „Der größte Vorteil, die Hardwareplattform eines einzigen Anbieters zu verwenden, ist der, dass alle Tags für die Visi-Win-Net-Visualisierung bereits in der PLC-Designer-Software erstellt sind. Das spart eine Menge Zeit.“ Zudem kam dabei der kompakte Controller 3200 C zum Einsatz.

Modulare Struktur spart Zeit
Die vereinfachte Maschinenstruktur erlaubt es, verschiedene Hardwareelemente nur einmal zu programmieren und für spätere Projekte umzukonfigurieren und bietet so Potenzial für weitere Zeitersparnis. Durch den Einsatz der Fast Application Software ließen sich einige Module vereinfachen. Die Software verfügt über eine Vielzahl anwendungsspezifischer, einsatzfertiger 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. Das modulare, strukturierte Konzept dieser Software ist zeitsparend und sorgt mit seiner durchgängigen Systematik, die eher Konfigurierungs- als Programmierungsaufgaben beinhaltet, für eine Reduzierung der Fehlerquoten“, bekräftigt Norman. Die Vorgehensweise beschreibt er so: „Zunächst haben wir unsere Maschinenspezifikation unter funktionalen Gesichtspunkten in einzelne Module aufgegliedert. 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.“

Die einzelnen Module lassen sich einfach austauschen und unabhängig testen, was ein Parallel-Engineering ermöglicht. Der Unterschied zwischen dem Kopieren und Einfügen bewährter Code-Zeilen aus alten Projekten und der Wiederverwendbarkeit der Application-Template-Methode ist, dass im letzteren Fall alle Variablen, einschließlich I/O- und HMI-Daten, im Modul als Strukturen ausgewiesen sind.

Bedienelement mit der p500-Schalttafel.

Bedienelement mit der p500-Schalttafel.

 

Bestätigung in der Praxis
Derzeit lassen sich noch nicht alle Vorteile des Ansatzes der Fast-Module und des Application Templates für ABG quantifizieren. Die erste Maschine läuft in Frankreich problemlos, weitere Anlagen sind in Betrieb und zusätzliche Maschinen derzeit in Produktion. Dennoch gilt es, zahlreiche weitere Aspekte zu überprüfen. Mark Norman ist davon überzeugt, dass der Einsatz der Module und des Application Templates der richtige Schritt ist: „Ich bin zuversichtlich, dass der Fast-Ansatz gelungen ist, wenn es um die Beschleunigung der Maschinenprogrammierung geht. Diesen Erfolg konnten wir bei einigen Modulen bereits in der Praxis erleben.“ Der Einsatz eines virtuellen Masters in Kombination mit dem Fast-Modul Wickler anstatt eines Web-Encoders hat zu einer weiteren Verbesserung der Standards in der Bahnspannungsregelung geführt. Dieser Aspekt könnte sich als der eigentliche Vorteil der Nutzung der Standardsoftwaremodule herausstellen. Der Endnutzer muss nur noch die Funktion konfigurieren, anstatt einen komplexen Code zu schreiben und zu testen. „Wir sehen auch einen großen Vorteil in der Verwendung von Standardfunktionsbausteinen hinsichtlich des weltweiten Supports durch Lenze.“

 

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Etikettenkonvertierungsmaschinen von A B Graphic
Etikettenkonvertierungsmaschinen verarbeiten große Etikettenrollen oder Etikettenfolien zu fertigen kleineren Rollen oder Etikettenbögen. Dazu gehören viele Funktionen wie Abrollen, Trennen, Prüfen und Wiederaufrollen. Weiterverarbeitungsprozesse umfassen Stanzen, Lackieren, Heißfolienprägen, Prägen und Laminieren.
A B Graphic ist Hersteller von Etikettenkonvertierungs- und weiterverarbeitungsmaschinen. Zum Produktangebot zählen voll modulare, digitale Konverter-, Wickler- und Inspektionsmaschinen sowie Revolver-Wendewicklersysteme. Das Unternehmen stellt außerdem Maschinen für viele Spezialanwendungen her, beispielsweise RFID-Einbringung, Laserschneidanlagen, Booklet-Einlegemaschinen und optische Inspektionssysteme für die 100%-Kontrolle.

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Lenze SE

Hans-Lenze-Straße 1
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Deutschland

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