Am nordwestlichen Rand der Eifel liegt Aachen. Hier hat die Schumag AG ihren Hauptsitz. Das Unternehmen hat sich im Laufe seiner 175jährigen Geschichte von einer Nadelmanufaktur zum Unternehmen mit besonderer Expertise in der Behandlung von Vollmaterialien und Rohrwaren entwickelt. Neben dem Maschinen- und Anlagenbau für die Stahl und NE-Industrie stellt Schumag Präzisionsteile nach Kundenwünschen her (Dieseleinspritzsysteme, Pumpen, Tachometerteile usw.) und fertigt Präzisions-Normteile für Stanzwerkzeuge und Formenbau. Derzeit beschäftigt Schumag insgesamt ca. 1.100 Mitarbeiter und erzielt einen Jahresumsatz zwischen 100 und 130Mio Euro. Im Maschinen- und Anlagenbau gehört das Ziehen, Trennen, Richten, Fasen, Schleifen und Polieren zu den Disziplinen, die Schumag realisiert. Sämtliche Maschinen sind modular ausgeführt, das heißt, der Kunde kann sich seine Maschine innerhalb gewisser Parameter individuell konfigurieren. Das gilt auch für die Steuerungstechnik – insbesondere bei den vielen internationalen Kunden. Das birgt aber auch seine Tücken. \’Wir haben früher für unsere ganze Regelungstechnik selber die Hardware entwickelt und hergestellt, und wenn Software dabei war, haben wir die auch selber geschrieben\‘, erläutert Hubert Stiel, Entwicklung Software bei der Schumag AG. \’Da wir keine hohen Stückzahlen benötigen, wir verkaufen ja pro Maschine normaler Weise nur eine Regelungssteuerung, hat sich das nicht mehr gerechnet.\‘ Man entschied sich daher, ein System zu finden, bei dem die Hardware vom Lieferanten gepflegt wird, aber die maschinenspezifischen Funktionen in eigener Hand bleiben konnten. Dabei sei man nach längerer Suche auf die Firma Bachmann gestoßen: \’Die M1-Steuerungsplattform von Bachmann electronic aus Feldkirch/Österreich passte für uns genau: vom Hardwarekonzept, von der Software, und auch von der Betreuung her\‘, sagt Johannes Warns, Abteilungsleiter E-Konstruktion bei Schumag. Das erste Projekt war die Realisierung einer Fliegenden Säge. Die erste Maschine mit Bachmann-Regelung ist 2002 bei einem Kunden in Nürnberg in Betrieb gegangen. \’Wir haben seitdem etwa 100 Fliegende Sägen und Trenner ausgeliefert. Die Vorschubgeschwindigkeit reicht von 80 bis 150m/min. Darüber hinaus gibt es spezielle Applikationen, das sind dann keine Fliegenden Sägen mehr, sondern rotierende Scheren mit zwei Kurbelarmen. Diese erreichen mittlerweile Geschwindigkeiten von bis 300m/min bei Schnittlängen-Toleranzen ±2mm.\‘ Vorteile der Bachmann M1 Die Bachmann M1-Steuerung gibt es bereits seit 1998. Sie basiert auf Standard-Intel-Prozessoren, wie sie auch in PCs zum Einsatz kommen. Allerdings hat sich Bachmann dazu entschlossen, sich von der Software-Seite her nicht an ein Microsoft-Betriebssystem zu binden. Dadurch ist Bachmann in der Lage, die Fortentwicklung seiner Software vollständig selbstständig zu entscheiden. Dennoch profitieren Bachmann-Kunden von der ständig wachsenden Performance bei den Computer-Chips. Schumag sieht den Vorteil der Bachmann-Steuerung M1 auch in der Durchgängigkeit der Hardware: \’Wir können die M1 für verschiedene Funktionen einsetzen und die Software sehr flexibel anpassen. Angefangen haben wir wie gesagt mit den Sägenapplikationen, Fliegende Scheren. Der zweite Schritt war dann ein Spiralwickler, mehr oder weniger ein Abfallprodukt der Fliegenden Säge. Darüber hinaus gibt es eine so genannte Sortiersteuerung, die dazu dient, dass Fehler, die im Produktionsprozess detektiert werden, am Ende der Maschine den ausgeworfenen, geschnittenen Stangen zugeordnet und entsprechend in Gut- und Schlechtseiten sortiert werden\‘, erklärt Stiel die Maschinenfunktionen. Von der Modulsteuerung zur Kernmaschine Aktuell wurde bei Schumag eine sogenannte Schälmaschine mit der Bachmann M1 entwickelt. Diese ist sehr viel komplexer als die bisherigen Applikationen. Hier kommt für die Kernmaschine die M1 zum Einsatz. Für Peripheriefunktionen setzt Schumag auf verschiedene Steuerungen, vor allem auf Siemens S7, aber auch Allen Bradley oder Mitsubishi kommen zum Einsatz. \’Schließlich geht in der Regel über die Hälfte der Maschinen in den außereuropäischen Export\‘, erläutert Warns. Ein weiterer Vorteil bei Bachmann sei, dass das Kern-Know-how für Inbetriebnehmer als Blackbox ausgeliefert werden können, ergänzt Softwareentwickler Stiel. Es gebe definierte Schnittstellen zur Peripheriesteuerung. D.h. die eigentliche Inbetriebnahme läuft nicht in der Software ab. Fehler, die bei der Inbetriebnahme entstehen, müssen außerhalb der Kernfunktion gesucht werden. \’Das verkürzt die Inbetriebnahmezeit bei uns, weil wir auf Bausteine zurückgreifen, von denen wir genau sagen können, dass diese fehlerfrei funktionieren. Die Inbetriebnehmer können in den Quellcode nicht hinein schauen. Dadurch laufen wir nicht Gefahr, dass jede Maschine einen neuen Softwarestand bekommt.\‘ Und Warns ergänzt: \’Wir haben die Freiheitsgrade der Inbetriebnehmer stark eingeschränkt und dadurch die Inbetriebnahmezeiten erheblich reduzieren können.\‘ Programmierung Auch von der Performance zeigt sich Stiel sichtlich überzeugt: Er programmiere am liebsten in strukturiertem Text. Auf die Frage, ob auch das Programmieren in C für ihn in Frage käme, weist er auf die zur Verfügung stehende Performance hin: Das Programmieren in C sei bisher nicht notwendig gewesen. Die Performance reiche vollkommen aus. \’Wir programmieren derzeit nicht einmal zeitoptimiert. Man kann das schön runterprogrammieren, das ist dann sehr schnell. Man muss nicht auf optimierte Programmierverfahren zurückgreifen. Es ist schon ein sehr elegantes Tool\‘, schwärmt er. Performance Bei einer voll ausgebauten Schälmaschine sind zwar nur ca. 40 digitale Eingänge und 30 digitale Ausgänge zu versorgen, allerdings gibt es zwischen 6 und 10 Verstellachsen, die auch lagegeregelt sind. Dazu verteilt Stiel die Aufgaben in verschiedene Tasks: Die Tasks, die die Verstellungen machen, sind nicht sehr zeitkritisch und werden dementsprechend auf einen hohen Taskzyklus gelegt. Die kritischen Achsregelungen hingegen werden auf einen schnellen Task gelegt. \’Das ist der Vorteil der Bachmann-Steuerung: Man kann die Aufgabe klassisch einteilen wie man es braucht, so läuft es dann auch ab. Auch kontrollierbar. Bei einer klassischen SPS sieht es anders aus, da hängt es teilweise wirklich von den Zuständen ab, wie lang die Zykluszeit ist. Das haben wir bei der Bachmann zum Glück nicht. Dass man konstante Taktzyklen hat, ist insbesondere für die Lageregelung sehr wichtig. Der Determinismus auf dem System wird für jeden Task immer eindeutig eingehalten. Das ist ein ganz wichtiger Aspekt,\‘ so der Abteilungsleiter der E-Konstruktion, Johannes Warns. Vorausschauende Instandhaltung Ein Punkt, der für die Kunden immer wichtiger wird, ist die vorausschauende Instandhaltung. Bei der Schälmaschine von Schumag geht es zum Einen um die vorausschauende Instandhaltung der Lagerung. Werden hier Veränderungen festgestellt, kann man einen geplanten Maschinenzustand nutzen, um die Lager zu kontrollieren. Aber auch bei Veränderung im Schälprozess, also der Messerabnutzung können solche Funktionen gut gebraucht werden. \’Die Schälmesser, die das Material abschälen, haben eine bestimmte Standzeit. Über 80% dieser Standzeit sind die Messer stabil. Erst zum Schluss verändern sie sich.\‘ Wenn man zuverlässing detektieren könnte, welche Qualität die Messer noch haben, könnte man die Messer wechseln, bevor die erste schlechte Stange aus der Maschine kommt, da das Schälprodukt kostenmäßig sehr ins Gewicht fällt. \’Eine Stange wegschmeißen kann schon mal ein paar hundert Euro kosten, je nachdem, aus welchem Material sie besteht,\‘ erläutert Warns. \’Das geht bis zu Titan-Schälen, da werden selbst die Späne noch gesammelt.\‘ Andererseits: Jede halbe Stunde, die die Messer länger genutzt werden können, spart bares Geld. Kommunikation Auch in puncto Kommunikationsfähigkeit lässt die Bachmann-Steuerung keine Wünsche offen: Für die reine Datenkommunikation setzt man bei Schumag Profibus ein. Die wenigen zeitkritischen Signale werden direkt über IOs erfasst. Fazit
Bachmann electronic GmbH
