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Modular automatisierte Form-, Füll- und Verschließmaschinen

: Siemens


Automatisierungstechnik aus einer Hand macht für einen führenden Hersteller von horizontalen Verpackungsmaschinen für flexible Beutelverpackungen mit Sitz im Bergischen Land den entscheidenden Unterschied im Wettbewerb. Als durchgängige und offene Basis eines neuen Maschinenkonzepts ermöglicht sie sehr flexible, hoch performante und kosteneffiziente Lösungen. Die Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit aller Komponenten, von der SPS über die Antriebe bis zum Bediensystem, hat sich in allen Sparten der Verpackungsbranche weltweit als Türöffner erwiesen.

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Automatisierungs- und Antriebstechnik von Siemens ist an modular aufgebauten Folienbeutelmaschinen von Laudenberg durchgängiger Standard.

Automatisierungs- und Antriebstechnik von Siemens ist an modular aufgebauten...

Verpackungsmaschinen für Flach- und Standbodenbeutel sind seit über zwei Jahrzehnten das Metier der Laudenberg Verpackungsmaschinen GmbH. Inzwischen hat das Unternehmen aus Wipperfürth seine maßgeschneiderten FFS -Systeme sowohl auf der Automatisierungs- als auch auf der Antriebsseite auf eine durchgängige Basis gestellt, die eine weitgehende Modularisierung unterstützt und damit individuelle, auf unterschiedlichste Produkte zugeschnittene, sehr effizient und wirtschaftlich zu fertigende Lösungen aus dem Baukasten ermöglicht.
Für schnelle und präzise Bewegungen von bis zu 32 Maschinenachsen sorgen die innovativen Technologie-Controller im Zusammenspiel mit einer neuen Antriebsfamilie von Siemens. Erhöhte Prozesstransparenz und Komfort beim Bedienen und Beobachten bringt ein robustes, industriegerechtes Multi Panel mit Touchscreen und grafischer Visualisierung auf der Basis FDA-kompatibler Projektierungssoftware – ebenfalls aus dem Portfolio des Weltmarktführers.

Totally Integrated Automation...

...oder kurz TIA nennt das der Ausrüster, wenn weitgehend alle Produkte einer Automatisierungslösung aufeinander abgestimmt sind und Schnittstellenprobleme und
–aufwände von vornherein vermieden werden. Das erschließt deutliche Vorteile nicht nur bei Engineering und Inbetriebnahme, sondern auch bei Systempflege und Erweiterungen. Denn TIA vereinheitlicht Projektierung und Programmierung, stellt die Kommunikation auf eine durchgängige Basis und unterstützt eine projektübergreifende, konsistente Datenhaltung.

Dies hatte auch Laudenberg überzeugt:
„Im Gegensatz zur früher in vieler Hinsicht recht heterogenen Automatisierungslandschaft erfüllen wir mit konsequent durchgängiger Siemens-Ausrüstung heute rund 90 Prozent aller Kundenanforderungen im Weltmarkt“, betont Dipl.-Ing. Thomas Berger, Management Assistant bei Laudenberg.
„Alles aus einer Hand zu bekommen unterstützt außerdem bei der angestrebten Standardisierung unserer modularisierten Maschinen die Optimierung im Ersatzteilwesen und dem Service. Weil darauf Verlass ist, dass die Komponenten zueinander passen.“
Einen maßgeblichen Anteil an der hohen Akzeptanz der Marke Siemens in der Verpackungsbranche schreibt Thomas Berger der „extremen Zuverlässigkeit der Steuerungen“ zu. Deren Ausfallrate liege selbst nach jahrelangem Dauereinsatz noch deutlich unter einem Prozent, wie die Praxis gezeigt habe.

SPS für Motion Control und mehr

Herzstück einer neuen, für die Verpackung von Reinigungs- und Hygienetüchern sowie Lebensmitteln ausgelegten Folienbeutelmaschine FBM071 ist die Simatic Technologie-CPU 317T 2 DP. Dieser Controller wird auch an künftigen Maschinen von Laudenberg erste Wahl sein. Er vereint umfassende SPS-, Motion-Control- und Technologie-Funktionen und trägt so dazu bei, die Anzahl der Schnittstellen weiter zu minimieren. Hauptnutzen für den Endkunden sind kürzere Zykluszeiten.
Der Maschinenhersteller profitiert vom Zeit und Aufwand sparenden Engineering, da sämtliche Funktionalitäten mit bewährten Simatic-Mitteln projektiert und programmiert werden. Selbst Einsteiger können die zum Optionspaket S7-Technology zusammengefassten (PLCopen-konformen) Funktionsbausteine für Motion-Control- und Technologieaufgaben ohne langwierige Einarbeitung nutzen, müssen sich also nicht mit einer zusätzlichen Programmiersprache auseinandersetzen.

Anspruchsvollere Routinen – wie spezifische Kommunikationsbausteine, Nockenschaltwerke, Berechnungsbausteine und Regelalgorithmen für Durchflüsse und Dosiermengen – haben die Programmierer von Laudenberg in der
ihnen vertrauten, auf Pascal aufbauenden Hochsprache S7 SCL geschrieben und so angelegt, dass sie für verschiedene Anwendungen auf einfache Weise wieder verwendbar sind.
Zur Anbindung an den Prozess verfügt die Technologie-CPU über eine konventionelle und eine taktsynchrone Profibus-DP (Drive)- Schnittstelle. Über den DP (Drive) werden die Daten von der Steuerung an die Control Units CU 320 des neuen modularen Antriebsystems Sinamics S120 übertragen. Eine Buskommunikation im Millisekundenbereich ermöglicht sehr schnelle Prozessabläufe, die angesichts hoher Folienabzugsgeschwindigkeiten von bis zu 400 mm unabdingbar sind. Dabei ist wiederum Präzision gefragt, wenn beispielsweise „Bild-an-Bild“ bedruckte Produkte mit sehr schmalen Falzrändern verarbeitet und geschnitten werden müssen. Schon Abweichungen von wenigen Zehntelmillimetern zwischen Beutelanfang und ende würden je nach Druckbild sofort ins Auge fallen, was in den meisten Zielbranchen des Maschinenherstellers heute als inakzeptabel gilt.

Auch das Schneiden des auf der FBM071 verpackten Vlieses bei Produktionsgeschwindigkeit fordert der Steuerung kürzeste Zykluszeiten und spezielle Funktionalitäten ab. So lässt sich etwa das Messer mittels einer Druckmarkenkorrektur exakt auf unterschiedliche Vorschubgeschwindigkeiten und Vliesschnittlängen synchronisieren. Weitere Kernanforderungen an FFS-Maschinen sind die exakte Einhaltung von Befüllzeitpunkten und hohe Dosiergenauigkeiten auch bei kleinsten Füllmengen – mit TIA ebenfalls problemlos realisierbar.

„Laudenberg-Maschinen verfügen über bis zu 30 Antriebsachsen, die sich durch Hinzufügen der entsprechenden Anzahl von Sinamics-Modulen in ein- und/oder doppelachsiger Ausführung sehr schnell und mit ein und der selben Software konfigurieren lassen, wodurch sich auch die spätere Programmpflege im Feld stark vereinfacht“, so Thomas Berger. Ein weiterer Vorteil des neuen Systems ist, dass alle Antriebsparameter in Form elektronischer Typenschilder in den jeweiligen Komponenten hinterlegt sind und über die digitale Systemschnittstelle Drive-Cliq automatisch
an die zugehörige Control Unit übermittelt werden. Das schließt Fehleingaben aus, beschleunigt die Inbetriebnahme, reduziert die Stillstandzeit im Wartungsfall und maximiert so die Verfügbarkeit der Maschinen.

Transparenz auf der ganzen Linie

Für maschinennahes Bedienen und Beobachten ist an den horizontalen Verpackungsmaschinen für flexible Beutelverpackungen ein Simatic Multi Panel MP370 mit Touchscreen im Einsatz, das aufgrund der erweiterten Funktionalität im Vergleich zu einfacheren Panels und wegen seiner erwiesenen Industrietauglichkeit gewählt wurde. Frontseitig ausgeführt in Schutzart IP65, dazu festplatten- und lüfterlos, ist das Gerät besser als jedes PC-basierte System gefeit gegen Staub und Spritzwasser, erhöhte Temperaturen, Schwingungen, Stöße und elektromagnetischen Einflüsse, die im industriellen Umfeld auch kombiniert auftreten können.
Das Multi Panel verfügt über ein umfangreiches Schnittstellenangebot – von Ethernet über PC /CF-Card bis hin zu USB – und bietet damit größtmögliche Offenheit für die Integration in den Prozess sowie in überlagerte Systeme zur Datenverarbeitung oder für den Anschluss zusätzlicher Peripherie vor Ort.

Schnittstelle zwischen Mensch und Maschine ist eine grafische Bedienoberfläche, die Laudenberg in eigener Regie mit der Projektierungssoftware Simatic WinCC flexible erstellt hat. Die jüngste HMI-Entwicklung aus dem Hause Siemens bietet im Standard umfassende Funktionalitäten für die FDA-konforme Nachverfolgung von Produktionsprozessen, die auch in der Nahrungs- und Genussmittelindustrie zwingend vorgeschrieben sind. Für den Maschinenbauer und seine Kundschaft von größter Bedeutung sind außerdem eine komfortable Rezepturverwaltung, ein detailliertes Stör- und Fehlermeldewesen sowie die Möglichkeit, Prozessdaten erfassen, archivieren und zur kontinuierlichen Optimierung der Prozesse analysieren zu können.
Um
die Stillstandzeiten bei Störungen oder im Wartungsfall weiter zu reduzieren, haben die Programmierexperten bei Laudenberg zusätzliche Bedienerhilfen geschaffen, wie direkt im Multi Panel hinterlegte Dokumentationen.

Erwartungen übertroffen

„Die erste Verpackungsmaschine unserer neuen, modular aufgebauten Generation haben wir teilweise gemeinsam mit Siemens zur Serienreife gebracht, was sowohl hinsichtlich des Zeitrahmens als auch der realisierten Funktionalitäten unsere Erwartungen mehr als erfüllt hat,“ fasst Thomas Berger zusammen. Die vorbildliche Zusammenarbeit mit einem systemkompetenten Zulieferer wie Siemens erhöhe auch die eigene Systemkompetenz für die spezifischen Belange der Endkunden und sei ein entscheidender Schlüssel zur nachhaltigen Sicherung der Wettbewerbsfähigkeit.

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