Turck Easy Array: Überzeugendes Gesamtkonzept

Der Infrarotsensor Q20EQ7 erkennt die Nahtstelle zwischen zwei Rohren.

„Qing ist ein skurriles Ingenieurbüro.“ Wer sich auf diese Art und Weise im Internet präsentiert, muss schon ein bisschen speziell sein. Die Qing-Berater, -Projektleiter und -Ingenieure versprechen innovative und nachhaltige Lösungen in den Bereichen Industrieautomation, Sondermaschinenbau und Energie, vor allem für die Lebensmittel- und Verpackungsindustrie. Und sie glauben daran, dass Arbeit Spaß machen sollte und dass sich das in den Beziehungen zu den Kunden widerspiegelt. „Wir sind mittlerweile um die 80 Qings“, sagt Marc Salemink und lacht. Der Projektleiter spielt damit auf die wachsende Zahl der Qing-Mitarbeiter an, die heute am Hauptsitz in Arnheim und an weiteren Standorten in Utrecht, Wageningen und Borne arbeiten.

Vor kurzem arbeitete Salemink mit seinem Team an einer Maschine für einen niederländischen Hersteller von Leitern und Gerüsten. Die Maschine produziert Querverstrebungen, die Gerüste stabilisieren. Dazu werden hohle Aluminiumstangen beidseitig mit hakenförmigen Endkappen versehen, die später in die anderen Gerüststangen greifen. Der Leiterhersteller wollte auch in der neuen Maschine Turck-Sensoren einsetzen, weil er die Zahl der vorzuhaltenden Ersatzteile so möglichst klein halten kann. So kam der erste Kontakt für die Zusammenarbeit in dem Projekt zustande.

Mit den I/O-Modulen TBEN-S werden alle Signale über Profinet zur Steuerung geführt.

Bram de Vrught
Business Unit Manager bei Qing

„Bei der Entwicklung von Prototypen ist es wichtig, zuzuhören und die Anforderungen der Kunden richtig zu interpretieren. Für uns ist es großartig, wenn wir Lieferanten haben, die genau so denken.“

Neuester Stand der Technik

Qings Vorgängerfirma hatte vor zehn Jahren bereits eine ähnliche Maschine gebaut. Diese war noch Punkt-zu-Punkt verdrahtet und hatte kaum sicherheitstechnische Einrichtungen. „Heute ist die Technik einen großen Schritt weiter und deshalb sollte auch die neue Maschine dem neuesten Stand der Technik entsprechen“, berichtet Salemink. Die mechanische Konstruktion der ersten Maschine konnte zu großen Teilen weiterverwendet werden. An manchen Punkten musste sie allerdings überarbeitet werden, weil die Qualität der Querverstrebungen bei der ersten Maschine nicht zu 100 % optimal war.

Bedingt durch den Wunsch seines Kunden kam Qing bereits im Planungsstadium der Maschine auf Turck zu. „Anfangs sprachen wir lediglich über Turck-Sensoren für unsere bisher eingesetzten Geräte. Aber schnell gerieten wir in die Diskussion, welches Automatisierungskonzept wir für die Maschine wählen. Turck hat mit uns drei Szenarien ausgearbeitet und verglichen: eine Punkt-zu-Punkt-Verdrahtung der Maschine, eine Ethernet-basierte Option und eine IO-Link-basierte Variante“, erklärt Salemink den Beratungsprozess. „Wir haben uns für die Ethernet-basierte Verdrahtung entschieden, da dies für unsere Maschinenplanung die optimale Kombination aus Modernität, Preis und Leistung darstellte“, verrät er.

Der Sicherheitslichtvorhang Easy Array bewegt sich entsprechend der Länge der produzierten Querverstrebungen entlang der Maschine mit.

Ethernet-Anbindung spart Zeit

Heute werden alle klassischen Sensoren und Aktoren mit Turcks ultrakompakten TBEN-S-I/O-Modulen direkt im Feld angebunden. Für die Sensorik und Aktorik müssen nur zwei Leitungen zum Schaltschrank geführt werden, eine für Signale und eine für die Versorgung. Die alte Maschine hatte eine durchgehende Punkt-zu-Punkt-Verdrahtung. Qing setzte vorher Passiv-Verteiler ein, diese mussten aber am Schaltschrank einzeln verdrahtet werden. Das hat damals schon viel Zeit beansprucht und würde in der neuen Maschine aufgrund der gestiegenen Zahl von Sensoren noch länger dauern.

„Zwar sind die aktiven I/O-Module teurer als passive, da sie aber einfach am Profinet-Anschluss der Siemens-Steuerung angeschlossen werden können, spart man sich die Kosten für Eingangskarten an der SPS. Die Integration im TIA-Portal, der Programmierumgebung der Steuerungen, war denkbar einfach. Die Geräte sind dort im Katalog hinterlegt und müssen nur ausgewählt werden. Auch die weitere Parametrierung der Module ist ohne Programmieraufwand möglich“, so Salemink.

Der induktive Sensor Bi4-M12-AP6X schaltet, wenn ein Aluminiumrohr aufliegt.

Optische Sensoren im Einsatz

Die Maschine produziert die Querverbinder in drei Produktionsschritten, die parallel ausgeführt werden. Im ersten Schritt werden die Rohre entgratet, um eine einheitliche Qualität und Ausrichtung der Rohrenden zu garantieren, bevor im zweiten Schritt eine Seriennummer eingeprägt wird. Im dritten Schritt schiebt die Maschine von links und rechts Aluminium-Klammern ein und presst diese mit 80 Bar ins Aluminium. In einer Minute produziert die Maschine fünf Rohre, alle zwölf Sekunden rollt eine fertige Querstrebe aus der Maschine. Die Maschine kann Rohre von knapp unter einem Meter bis zu vier Metern Länge verarbeiten.

In Schritt eins erkennen optische Sensoren, wo zwischen zwei Rohren die Nahtstelle ist, um nur eines der beiden Rohre zur nächsten Station zu führen. Dazu setzt Qing die Infrarot-Sensoren Q20EQ7 von Turcks Optosensorik-Partner Banner Engineering ein. Diese erkennen über ihr Schaltfenster, wo die Lücke zwischen zwei Rohren liegt und schalten entsprechend.

Banners Safety-Controller SC26-2 steuert die Sicherheitsfunktionen der Maschine.

Komplette Systemlösung

Durch die frühe Einbindung in das Projekt konnte Turck eine komplette Systemlösung anbieten. „Wir hatten eine Art Schneeballeffekt“, erklärt Salemink. „Wir fingen mit den Sensoren an. Aber als wir im Gespräch waren, kamen weitere Produkte hinzu: die Signalampel, die Kabel, die I/O-Module und dann noch der Safety-Controller“, erinnert er sich.

Der Einsatz des Safety-Controllers SC26-2 von Turcks Optoelektronik Partner Banner Engineering war neu für Qing. Bisher konnte der Maschinenbauer viele Safety-Anforderungen mit Relais lösen. Doch dafür waren die Anforderungen der neuen Maschine zu komplex. Insgesamt sind sieben Sicherheitstürschalter installiert sowie ein Lichtvorhang und ein Notaustaster von Banner Engineering. Wenn ein fertiges Produkt aus der Maschine kommt, muss der Lichtvorhang vorübergehend inaktiv sein und daher „gemutet“ werden. Diese und andere Bedingungen können in Safety-Controllern konfiguriert werden.

Safety-Controller steuert Sicherheitsgeräte

„Das war der erste Safety-Controller, den ich programmiert habe“, berichtet Enrico van de Vliert, zuständig für Safety- und SPS-Programmierung im Projekt. „Wenn Sie eine normale SPS programmiert haben, dann ist eine Safety-SPS kein Problem“, versichert er. Diese sind einfacher aufgebaut und verwenden auch Funktionsbausteine, um die Safety-Eingänge mit den Safety-Ausgängen zu verbinden. In den Funktionsbausteinen können boole‘sche Operatoren ausgewählt werden, um bestimmte Bedingungen genauer zu definieren.

Zudem haben die Module eine gewisse Intelligenz, um die Logik der Safety-Applikation zu prüfen. „Das schützt allerdings nicht davor, unsichere Einstellungen zu programmieren“, merkt van de Vliert an. Am Ende muss ein Safety-Spezialist die Einstellungen setzen und prüfen. „Die Software ist zwar ziemlich einfach, aber Sie müssen trotzdem ein schlüssiges Safety-Konzept entwickeln. Sie verkürzt aber die erforderliche Zeit, um dieses Konzept in einem Controller abzubilden“, beschreibt er.

Optimierte Maschine mit weniger Ausschuss

Die Maschine arbeitet zwar nicht nennenswert schneller als ihr Vorgänger, aber zuverlässiger und fehlerfrei. In Zukunft wird der Hersteller weniger Ausschuss bei der Herstellung der Gerüst-Querverstrebungen produzieren. Das liegt auch an den Optimierungen, die Qing aufgrund der Erfahrungen mit der ersten Generation der Maschine einfließen lassen konnte.

„Wir schätzen es, wenn wir einen One-Stop-Shop haben. Wenn wir unsere Anforderungen mit einem Hersteller abdecken können statt mit zwei oder drei, dann machen wir das gerne“, spricht Projektleiter Salemink abschließend die Breite des Turck-Portfolios an.

Die Beratung durch Turck hat Qing überzeugt und da Salemink und seine Kollegen zufrieden sind, sieht der Projektmanager auch in der Zukunft Potenzial für weitere gemeinsame Projekte. „Wenn der Kunde nichts anderes vorgibt, werden wir gerne mit Turck weiterarbeiten“, erklärt er.