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Intelligentere Verpackungsmaschinen mit EtherNet/IP-Aktoren

Das Ergebnis sind Verpackungsmaschinen, die sich über verschiedene Produktvarianten hinweg konsistent anpassen lassen und für Automatisierungsingenieure über die Zeit einfacher in Betrieb zu nehmen, zu skalieren und zu unterstützen sind.

Schur Automation A/S entwickelt fortschrittliche Verpackungsmaschinen für Produktionsumgebungen, in denen Flexibilität und Verfügbarkeit entscheidend sind. Kunden erwarten, viele unterschiedliche Produkte auf derselben Maschine verarbeiten und schnell sowie zuverlässig zwischen verschiedenen Produkttypen wechseln zu können. Um diese Anforderungen zu erfüllen, hat Schur das Maschinenverhalten durch die direkte Integration von LINAK LA25 Aktuatoren mit EtherNet/IP-Unterstützung in die Steuerungsarchitektur verbessert.

Im Folgenden teilt Lars V. Nielsen, Senior Software Engineer bei Schur Automation A/S, seine Einschätzungen zu den Herausforderungen und den erzielten Vorteilen.

Schur Automation A/S

Anwendung: Verpackungsmaschine
Verwendete Produkte: LA25, EtherNet/IP
Land: Dänemark

Auf einer vertrauten Automatisierungsplattform aufgebaut

Schur entwickelt seine Maschinen rund um eine klar definierte Automatisierungsplattform, bei der EtherNet/IP das bevorzugte Netzwerk ist und Komponenten von Schneider Electric einen festen Bestandteil der Steuerungsarchitektur bilden. Einheitlichkeit bei Netzwerk, Engineering-Tools und Komponenten ist entscheidend, damit sowohl Engineering als auch Service effizient bleiben.

„Bei der Auswahl von Komponenten berücksichtigen wir immer, wie viel Softwareintegrationsaufwand sie erfordern.“

Die Wahl von Aktoren mit nativer EtherNet/IP-Unterstützung ermöglicht es, Linearbewegungen nahtlos in die bestehende SPS-Architektur zu integrieren. Dadurch entfallen individuelle Schnittstellenarbeiten und die Notwendigkeit, Synchronisationslogik von Grund auf zu programmieren.

„Bei anderen Lösungen mussten wir die Verbindung selbst herstellen. Hier passte einfach alles zusammen, und die Einrichtung verlief nahtlos.“

Die Herausforderung

Planbare Umrüstungen mit weniger Engineering-Aufwand

Planbare Umrüstungen erfordern die Beseitigung von Abweichungen, die durch manuelle Einstellungen entstehen. Schur entschied sich daher, die Einstellung direkt in das Automatisierungssystem zu integrieren.

„Manuelle Handradeinstellungen sind nicht präzise, und mechanisches Spiel beeinträchtigt häufig das Ergebnis.“

Mechanische Toleranzen erschwerten die Wiederholgenauigkeit und machten die Einrichtung zu einem Prozess, der Feineinstellungen statt einer einfachen Ausführung erforderte. Diese Erfahrung machte die weitere Richtung deutlich.

Schur definierte drei klare Anforderungen an die Aktuatorlösung – Anforderungen, die letztlich zur Wahl von LINAK führten.

Integrierte Parallelsteuerung minimiert Softwareaufwand und InbetriebnahmerisikoDie Anwendung erforderte die synchronisierte Bewegung zwischen zwei Linearantrieben. Anstatt die Synchronisierung über externe Steuerungen oder individuelle SPS-Logik zu implementieren, entschied sich Schur für einen Antrieb, bei dem die Parallelfunktion direkt integriert ist. „Das ist tatsächlich der Grund, warum wir uns dafür entschieden haben. Die Parallelfunktion ist integriert, sodass wir keine zusätzlichen Komponenten benötigten.“ Indem die Synchronisierung aus dem Steuerungscode in den Antrieb verlagert wurde, reduzierte Schur die Komplexität sowohl im Hardwaredesign als auch in der Softwareentwicklung. „Früher mussten wir externe Steuerungen verwenden und konfigurieren. Hier ist das bereits Teil der Lösung.“
Positionierungspräzision ermöglicht „Zur Position bewegen“ statt AbstimmungDas Umrüsten erfordert keine Versuch-und-Irrtum-Abstimmung mehr – der Aktuator führt genau die Befehle aus, die er erhält. Die Maschineneinrichtung erfolgt jetzt durch das Senden eines eindeutigen Positionsbefehls direkt von der SPS, basierend auf dem ausgewählten Verpackungsrezept. „Statt manuell nachzujustieren, können wir in einem Rezept 20 mm und in einem anderen 100 mm festlegen – und der Aktuator fährt einfach dorthin.“ Durch die Ausführung vordefinierter Zielpositionen, anstatt sich auf schrittweise Korrekturen zu verlassen, erreicht die Maschine die richtige Einstellung schneller und konsistenter.
EtherNet/IP-Integration – keine WorkaroundsDa sich der Aktuator direkt über EtherNet/IP integrieren lässt, wird die lineare Bewegung Teil der Standard-SPS-Architektur und nicht zu einem separaten Subsystem. Für die Automatisierungsingenieure von Schur bedeutet dies weniger Sonderfälle in der Steuerungslogik und ein besser vorhersehbares Systemverhalten über verschiedene Maschinenvarianten hinweg. „Die Softwareschnittstelle war sehr einfach zu handhaben. Sie wirkt wie eine sehr moderne und professionelle Lösung.“

Die Lösung

Während der Aktuator in erster Linie aufgrund seiner Präzision, integrierten Parallelsteuerung und EtherNet/IP-Integration ausgewählt wurde, brachte die vollständige Integration noch weitere Vorteile: eine einfachere Inbetriebnahme sowie eine unkompliziertere und transparentere Fehlerbehebung:

Einfachere Fehlerbehebung durch Netzwerkintegration

Wenn der Aktuator direkt in das Steuerungssystem der Maschine integriert ist, wird die Fehlerbehebung im Vergleich zu nicht verbundenen Komponenten deutlich effizienter.

„Wenn das System nicht verbunden ist, muss man möglicherweise einen FaceTime-Anruf machen und den Kunden bitten zu zeigen, was passiert.“

Durch die direkte Kommunikation des Aktuators im EtherNet/IP-Netzwerk erhalten die Ingenieure und Anwender von Schur über das Automatisierungssystem unmittelbar Einblick in das Maschinenverhalten – was es erleichtert, die Verfügbarkeit von weltweit installierten Maschinen sicherzustellen.

„In den vergangenen zwei Jahren bin ich nur wenige Male gereist, obwohl ich Kunden weltweit aus der Ferne unterstütze.“

Simon Mortensen, Key-Account-Manager, LINAK TECHLINE, und Lars, Senior-Softwareentwickler // Schur Automation A/S
Simon Mortensen, Key Account Manager, LINAK TECHLINE, und Lars, Senior Software Engineer // Schur Automation A/S

Zukunftssicher

Schur LA25 Ethernet/IP

Wenn Bewährtes zum Standard wird
Der Einsatz einer bewährten Lösung macht die Inbetriebnahme planbarer. Durch die Kapselung der LINAK-Aktuatorsteuerung in einem wiederverwendbaren SPS-Funktionsbaustein hat Schur die Aktuatorintegration zu einer bekannten und wiederholbaren Aufgabe gemacht – unabhängig davon, welches LINAK-Aktuatormodell künftig in Maschinen benötigt wird.

Diese Planbarkeit ist im Engineering-Alltag wichtig, denn der Aufwand für die Softwareintegration lässt sich bei der Einführung neuer Komponenten oft nur schwer abschätzen.

„Manchmal dauert die Integration einen Tag – manchmal vierzehn Tage. Das kann schwer einzuschätzen sein.“

Durch die Wiederverwendung einer Lösung, die bereits getestet, verstanden und auf die bestehende Automatisierungsarchitektur abgestimmt ist, reduziert Schur die Unsicherheit bei der Inbetriebnahme. Die Planung wird zuverlässiger, Integrationsrisiken werden verringert und die Engineering-Zeit kann auf die Maschinenleistung statt auf das Zusammenspiel der Komponenten konzentriert werden.

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Ich habe den Aktor bereits in einen Funktionsbaustein umgewandelt. Das bedeutet, dass die Integration beim nächsten Mal deutlich einfacher sein wird.
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Wenn etwas funktioniert und du weißt, dass es funktioniert, wählst du es beim nächsten Mal wieder.