Ganzheitliche Automatisierungslösung für Schlauchbeutelmaschinen

Einen grünen Daumen brauchen nicht nur Hobbygärtner – viel früher, bei der Verpackung des Saatguts, rückt das Thema Nachhaltigkeit in den Fokus. Recycelfähige und kompostierbare Materialien sind auf dem Vormarsch. Das stellt besondere Anforderungen an den automatisierten Verpackungsprozess.

Dabei kommen für Schüttgüter wie Blumensamen vertikale Schlauchbeutelmaschinen zum Einsatz. Die einzelnen Schritte des vollautomatisierten Prozesses müssen nicht nur ineinandergreifen und so einen hohen Durchsatz ermöglichen, sondern die Maschine muss dabei auch noch möglichst energieeffizient betrieben werden. „Hinzu kommt, dass heutzutage vermehrt nachhaltige Papierverpackungen statt Folie zum Einsatz kommen”, erläutert Alexander Hack, Strategic Portfolio Manager bei SEW-Eurodrive.

Was zunächst nach einer einfachen Umstellung klingt, stellt viele Maschinenbauer aber vor neue Herausforderungen. Denn das Papier reißt leichter als Folien. Maschinen müssen den Verpackungsprozess besonders sensibel steuern, um zu verhindern, dass die Verpackungen beschädigt werden oder es zu Ausfällen kommt. Hinzu kommt der wichtigste Punkt beim Betrieb der Schlauchbeutelmaschinen: umfassende Sicherheit für Mensch und Maschine.

Automatisierungslösung entlastet Maschinenbauer

Wie lassen sich alle Anforderungen einfach umsetzen? Vor dieser Frage stehen Maschinenbauer, wenn es darum geht, ihre vertikalen Schlauchbeutelmaschinen zu automatisieren. Es gibt zwar viele Lösungen am Markt – oftmals müssen sie die einzelnen Komponenten jedoch selbst zusammenstellen, um von einer ganzheitlichen Automatisierungslösung zu profitieren. Das kostet viel Zeit, und am Ende sind die einzelnen Komponenten nicht durchgängig aufeinander abgestimmt. Dabei wird es immer wichtiger, die Verpackungsanlagen intelligent in die gesamte Produktionslinie einzubinden und eine durchgängige Kommunikation zu ermöglichen. Ohne übergreifende Lösung, die effizient ineinandergreift und kommuniziert, ist das kaum möglich.

SEW-Eurodrive hat darum eine ganzheitliche, modulare Automatisierungslösung für vertikale Schlauchbeutelmaschinen entwickelt, die Maschinenbauer entlastet. Das Starterset umfasst Form-, Füll- und Schließ-Automatisierungslösungen für Schlauchbeutelmaschinen. Damit eignet sich das Set selbst für herausfordernde Abfüllprozesse und ermöglicht eine hohe Ausfallsicherheit und Qualität beim Verpackungsprozess.

Modularer Baukasten – sofort einsetzbar

Hack betont: „Für uns war es wichtig, eine Art modularen und sehr fein kaskadierten Baukasten zu entwickeln. Konkret bedeutet das, dass unsere Kunden das Starterset sofort einsetzen und nach ihren Anforderungen einfach und flexibel erweitern können – frei nach dem Motto: Alles kann, nichts muss.”

Das Modul-Paket beinhaltet unter anderem Servomotoren der CMP50-Reihe, passende Servoplanetengetriebe PXG, kompatible Servoumrichter und die übergeordnete Steuerung für die Automatisierung und Bewegungssynchronisation.

Darüber hinaus enthält es abgestimmte I/O-Module, ein webbasiertes HMI-Operator-Panel zur einfachen Maschinenbedienung und Anzeige der Prozesse sowie die in der Steuerung eingebetteten Movikit-Softwaremodule. Als Erweiterung kommen komplette Safety-Module hinzu und erweiterte Sicherheitsfunktionalitäten.

„Unsere Kunden erhalten nicht nur die einzelnen Bestandteile, sondern eine gesamte Automatisierungslösung aus einer Hand. Damit profitieren sie vom übergreifenden Know-how von SEW-Eurodrive, hoher Qualität, Sicherheit und umfassenden Kosteneinsparungen”, erläutert Hack.

Das Herzstück der Automatisierungslösung ist ein Software-Bundle aus Movikit-Softwaremodulen, die im Controller eingebettet sind. Dieses maschinentypische und umfangreiche Softwarepaket beinhaltet vorgefertigte Module, die von einfachen Antriebsfunktionen bis hin zu anspruchsvollen Motion-Control-Funktionen zum Einsatz kommen können.

In der vertikalen Schlauchbeutelmaschine ermöglichen die Softwaremodule beispielsweise eine hohe Siegelqualität, ein gutes Druckbild auf dem Produkt, die richtige Bahnspannung oder eine exakte Dosierung eines Schüttguts wie Blumensamen. Diese Funktionen lassen sich in kurzer Zeit durch Parametrierung und Programmierung realisieren – denn Movikit-Module sind vorprogrammiert und können so einfach in Betrieb genommen werden.

„Somit senken wir den zeitlichen Aufwand auf Kundenseite erheblich und geben dennoch die Möglichkeit, individuelle Anpassungen vorzunehmen”, erklärt Hack. „Denn die Module sind flexibel gestaltbar.” SEW-Eurodrive arbeitet dafür mit einem offenen Quellcode. Maschinenbauer können dadurch für die Maschine notwendige Dinge, wie individuelle Abläufe oder Prozessketten, frei anpassen. „Hier wird der gesamte Ansatz von unserem Starterset abermals sichtbar: Modularität bei gleichzeitiger Flexibilität. Das spart auf der einen Seite viel Zeit, auf der anderen Seite müssen Maschinenbauer aber nicht auf Individualisierung verzichten”, resümiert der Strategic Portfolio Manager.

Die Entwickler brauchen sich also nicht mit dem Programmieren von Standardfunktionen aufzuhalten, sondern können ihre Energie in Abläufe und Prozessketten stecken, die das individuelle Know-how jedes Maschinenbauers ausmachen.

Einfache Anlagenerweiterungen und -veränderungen

Die in der Automatisierungslösung enthaltenen Movikit-Module können darüber hinaus miteinander kombiniert und in Abhängigkeit gebracht werden. Möglich macht das der Softwarebaustein Movikit Automation Framework. Dieser nach Packaging Machine Language (Pack-ML) standardisierte State- und Mode-Manager bildet eine „Hülle” für das Anwenderprogramm und vereint die Movikit-Module.

Was bedeutet das in der Praxis? Alle im Automation Framework enthaltenen Movikit-Softwaremodule arbeiten mit dem gleichen State. Über eine zentrale Zustandsmaschine (State-Machine) laufen alle im Framework befindlichen Movikit-Softwarebausteine synchron – das heißt, sie begeben sich gemeinsam in Warteposition oder starten gleichzeitig. Sobald ein neues Softwaremodul integriert wird, ist es Teil dieser Synchronisierung. Die Vorteile: Anlagenerweiterungen und -veränderungen werden vereinfacht. Das spart in der Praxis Zeit und Kosten.

ibel zum Kommunikationsstandard Pack-ML – und durch den im Bundle enthaltenen OPC UA-Server nach außen geöffnet. Zur Unterstützung einer durchgängigen Kommunikation gibt es innerhalb des Pack-ML-Standards die Datenschnittstelle Pack-Tag. Sie ermöglicht, dass sowohl eingehende als auch ausgehende Maschineninformationen standardisiert sind. Somit können Maschinen unterschiedlicher Hersteller in einer Linie kommunizieren. Auch externe Visualisierungen der Daten sind so einfach möglich. Das reicht bis zum Einsatz von Visualisierungsbausteinen unterschiedlicher Maschinen einer Anlage.

SEW-Eurodrive geht noch einen Schritt weiter: Der Softwarebaustein enthält auch eine Visualisierungsvorlage, die es ermöglicht, Abläufe einer Anwendung vor der Inbetriebnahme zu überprüfen und zu optimieren, ganz ohne zusätzlichen Programmieraufwand.

Auf die Siegelqualität kommt es an

Wo kommen bei der vertikalen Schlauchbeutelmaschine die im Starterset enthaltenen Movikit-Module zum Einsatz? Beispielsweise bei der Versiegelung der einzelnen Produktpäckchen. Sie muss hochwertig sein, um eine erstklassige Qualität des Endprodukts zu ermöglichen. Die richtige Temperatur und der optimale Druck sind entscheidend, auch das verwendete Verpackungsmaterial, das Format und die Maschinengeschwindigkeit. Alles in allem handelt es sich hier um eine komplexe Regelung, um eine solide und sichere Schließung zu erzielen.

Mit den im Movikit Automation Framework enthaltenen Softwaremodulen lassen sich derartige Prozesse präzise ausregeln – selbst bei großen Störgrößen. Das Movikit Multimotion Camming steuert beispielsweise das Öffnen und Schließen der Schweißzangen sowie den Druck beim Verschließen der Beutel. Die Module benötigen keine komplizierte Programmierung und lassen sich in kurzer Zeit einfach parametrieren.

„Durch das vorgefertigte Starterset erhalten unsere Kunden eine ganzheitliche Automatisierungslösung von SEW-Eurodrive in bewährter Qualität aus einer Hand. Dadurch verkürzen sich die Engineering- und Projektlaufzeiten und die Gesamtkosten verringern sich”, erläutert Hack.

Das Starterset ist nicht nur für vertikale Schlauchbeutelmaschinen erhältlich. Der Bruchsaler Automatisierungsspezialist bietet auch weitere maschinentypische Lösungen an – vom Anfang einer Verpackungsstrecke bis zum End-of-line. Das Set ist nicht abgeschlossen, sondern lässt sich beliebig erweitern. Entsprechend der Entwicklungen des Marktes und auf spezielle Kundenforderungen wird das jeweilige Starterset weiterentwickelt.