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Die Zukunft der Maschinenprogrammierung ist FAST

: Lenze


A B Graphic International, ein weltweit tätiger Hersteller von Maschinen für die Etikettenkonvertierung und -weiterverarbeitung, setzt bei der Softwareentwicklung für seine Maschinen auf die FAST Application Software von Lenze. Die sich hieraus ergebenden kürzeren Lieferzeiten und reduzierten Entwicklungskosten verschaffen ABG handfeste Vorteile. Lenze FAST macht einen Standardisierungsprozess möglich und bildet jetzt das Rückgrat der gesamten Maschinenprogrammierung von ABG.

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Abwickler, Prüfer, Wendewickler für Etikettengewebe von A B Graphic.

Abwickler, Prüfer, Wendewickler für Etikettengewebe von A B Graphic.

„Wir arbeiten immer mit der neuesten verfügbaren Technologie“, betont Mark Norman. Der Controls Manager von ABG verwendet seit über 13 Jahren Servo-Umrichter der Modellreihe 9300 von Lenze und hatte deshalb allen Grund, auch die neuesten Lenze-Produkte aufzugreifen, mit denen die Maschinenentwicklung noch schneller wird. Wie alle Maschinenbauer muss er immer einen Schritt voraus sein. „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 unsere Kunden eine bessere Wickelqualität, schnellere Umrüstzeiten und eine größere Zuverlässigkeit. Deshalb legen wir einen besonders großen Wert auf spezielle Servotechniken und geeignete Softwareprogramme, die diese Anforderungen unterstützen. Natürlich weiß ich, dass „Voll-Servo“ inzwischen zu einem Modewort geworden ist. Dennoch möchte ich betonen, dass genau diese Technik in unserem Fall eine unübertroffene mechanische Flexibilität und eine präzise Zugspannungsregelung bietet. Und deshalb ersetzen wir die mechanischen Systeme nach und nach durch den neuesten Servo-Umrichter i700 von Lenze. Für die Softwareentwicklung sind wir vor Kurzem auf das Application Template und die FAST-Funktionsbausteine von Lenze umgestiegen.“

Auftragsbezogene Daten im Job Definition Format (JDF)

Den Anstoß, die Maschinenkonstruktion zu überdenken und eine neue Generation von Etikettenkonvertierungssystemen zu entwickeln, die der neuesten Technik entspricht, gab eine konkrete Anfrage aus der Druckindustrie nach einer Maschine mit „JDF-Kompatibilität“. Mark Norman erläutert: „In
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Die 3200 C-Maschinensteuerung von Lenze mit integrierten I/O.

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

der Druckindustrie hat sich JDF als Industriestandard zur Beschreibung des gesamten Auftragsinhalts durchgesetzt. So kann eine JDF-Datei z. B. Angaben zu Druckvorstufenparametern, Etikettengröße, Folienbreite, Folienqualität und Rollengröße enthalten. Diese Informationen können wir verwenden, um unsere Maschinen ohne Bedienereingriff automatisch zu konfigurieren. Und unsere Kunden können jetzt auch kleinere Produktionsserien mit schnelleren Umrüstzeiten herstellen.“

Damit die Wickler die JDF-Dateien verarbeiten können, wurde ein PC-gestützter Ansatz benötigt und es brauchte Ethernet- und Server-Funktionen von A B Graphic International. Diese Anforderungen erfüllte die Visualisierungs-Softwareplattform VisiWinNET von Lenze, die neben SCADA auch eine Client/Server-Technologie beinhaltet.

Hardware-Upgrade

Ungefähr zur gleichen Zeit, als ABG an seiner voll automatisierten und JDF-kompatiblen Maschinenkonstruktion arbeitete, stellte Lenze den neuen Servo-Umrichter i700 vor. Für ABG schien dies die perfekte Gelegenheit, die eigene Hardware auf eine einheitlichere Plattform mit einer wesentlich 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 % verkürzt. Das hängt hauptsächlich damit zusammen, dass die Verdrahtung wesentlich weniger Zeit in Anspruch nimmt,
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Bedienelement mit der Lenze p500-Schalttafel.

Bedienelement mit der Lenze p500-Schalttafel.

weil wir den DC-Leistungsversorgungsbus und die EtherCAT-Anschlüsse einfach miteinander verbinden können. Da keine Leistungsschalter oder einzelne Netzstromversorgungen installiert werden müssen, entsteht eine zusätzliche Zeitersparnis.“

Mit Einführung der i700-Umrichter reduziert sich auch der Flächenbedarf für die Schränke enorm. „Der i700 hat sowohl Doppelachsen- als auch Einzelachsenantriebe und ist kompakter als sein Vorgänger. Dadurch können wir unsere erforderliche Gehäusegröße um 15 bis 20 % reduzieren“, ergänzt Norman.



Auch auf HMI-Seite konnten Verbesserungen realisiert werden. „Wir haben unsere frühere HMI durch das Modell p500 von Lenze ersetzt und verwenden deren kleineres Modell EL103eco für die lokalisierte Steuerung. Der größte Vorteil, die stärker integrierte Hardwareplattform eines einzigen Anbieters zu verwenden, ist der, dass alle Tags für die VisiWinNET-Visualisierung bereits in der PLC Designer-Software per Symboldatei erstellt worden sind. Auch das spart eine Menge Zeit“, erklärt Mark Norman.

FAST Application Templates

Durch den Einsatz der FAST Application Software von Lenze wurden außerdem einige Hardware-Elemente (Module) vereinfacht, denn die Software verfügt bereits über eine Vielzahl von anwendungsspezifischen, einsatzfertigen Templates, die dafür konzipiert sind, allgemeine Elemente der Zielindustrien anzusprechen. „Wenn man seine Automatisierungshardware
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Abwickler mit Antrieb durch Lenze-Servomotoren.

Abwickler mit Antrieb durch Lenze-Servomotoren.

so drastisch überarbeitet, wie wir es getan haben, ist es eine der komplexesten Aufgaben, die Software richtig darauf abzustimmen. Lenze hat uns als eines der möglichen Tools dafür seine FAST Application Template Software vorgestellt. Das modulare, strukturierte Konzept dieser Software ist zeitsparend und sorgt mit seiner durchgängigen Systematik, die eher Konfigurierungs- als Programmierungsaufgaben beinhaltet, zudem für eine enorme Reduzierung der Fehlerquoten“, bekräftigt Marc Normann.

Die Vorgehensweise beschreibt er so: „Zunächst haben wir unsere Maschinenspezifikation unter funktionalen Gesichtspunkten in einzelne Module aufgegliedert. Wir haben dabei übliche Elemente als unsere grundlegenden Bausteine identifiziert, über die wir die meisten unserer Maschinen konfigurieren können. 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.“

Nach Einschätzung von Mark Norman hat dieser Ansatz die Software wirklich modular gemacht, da die einzelnen Module den betreffenden Produktionslauf letztendlich autonom in ihrem eigenen Recht programmieren. Deshalb lassen sie sich auch einfach austauschen und unabhängig testen, was ein Parallel-Engineering ermöglicht. Auf die Frage nach dem größten Unterschied zwischen dem Kopieren und Einfügen von bewährten Code-Zeilen aus alten Projekten und der Wiederverwendbarkeit der Application Template-Methode erläutert
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Lenze EL103eco HMI als lokaler Monitor.

Lenze EL103eco HMI als lokaler Monitor.

er: „Der große Unterschied ist die Tatsache, dass alle Variablen, einschließlich I/O- und HMI-Daten, im Modul als Strukturen ausgewiesen sind. Das ist beim Kopieren/Einfügen nicht der Fall.“

Zukünftige Früchte

Derzeit lassen sich noch nicht alle Vorteile des Ansatzes der FAST-Module und des Application Templates für die ABG-Ingenieure quantifizieren. Die erste Maschine läuft in Frankreich problemlos, weitere Anlagen arbeiten gut und zusätzliche Maschinen werden derzeit produziert. Dennoch gilt es, zahlreiche weitere Aspekte zu überprüfen. Mark Norman ist davon überzeugt, dass der Einsatz der FAST-Module und des Application Templates der richtige Schritt nach vorne ist. „Trotz einiger Herausforderungen, die von Lenze durch gutes Zuhören und ernsthaftes Eingehen auf unsere Anforderungen gelöst wurden, bin ich zuversichtlich, dass der neue FAST-Ansatz von Lenze seinem Namen gerecht wird, wenn es um die Beschleunigung der Maschinenprogrammierung geht. Diesen Erfolg konnten wir bei einigen Modulen bereits in der Praxis erleben. Die Leistungsqualität hat sich ebenfalls verbessert. So hat beispielsweise der Einsatz eines virtuellen Masters in Kombination mit dem FAST-Modul „Wickler“ anstatt eines Web-Encoders zu einer weiteren Verbesserung der hohen Standards in der Bahnspannungsregelung geführt – gegenüber denen, die zuvor erzielt wurden.“

Dieser Qualitätsaspekt könnte sich als der eigentliche Vorteil der Nutzung der Standardsoftwaremodule herausstellen. „Es macht Spaß, bereits getestete, von Lenze
entwickelte FAST-Module zu verwenden, sodass der Endnutzer nur noch die Funktion konfigurieren muss, 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.“



Abwickler, Prüfer, Wendewickler für Etikettengewebe von A B Graphic.
Die 3200 C-Maschinensteuerung von Lenze mit integrierten I/O.
Bedienelement mit der Lenze p500-Schalttafel.
Abwickler mit Antrieb durch Lenze-Servomotoren.
Lenze EL103eco HMI als lokaler Monitor.
Wendewicklerstation mit Antrieb durch Lenze-Servomotoren.


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