Flexibel und kompakt: Steuerungstechnik für die Anforderungen von morgen

Die Anforderungen an Steuerungen sind hoch und vielfältig. Beim Drucken von Zeitungen und Zeitschriften müssen Papierlauf, Druckfunktion, Farbe und Feuchte gesteuert und je nach Verlag bis zu 1.000 Achsen hochgenau synchronisiert werden. Bei Druckgeschwindigkeiten bis zu 18m/s mit einer Druckgenauigkeit im µm-Bereich kommen noch fliegende Wechsel bei voller Produktionsgeschwindigkeit dazu, und die Zeitungsbahnen müssen auch noch geschnitten werden – mit Genauigkeiten im Zehntel-Millimeterbereich. Ohne effiziente Steuerung in fehlerfreier Echtzeitkommunikation mit den entsprechenden Anlagenkomponenten geht da nichts. Flexibilität für Verpackungsindustrie Auch die Verpackungsindustrie stellt hohe Ansprüche. Eine schier unendliche Zahl an Verpackungsgrößen und Mischverpackungen, die oftmals nur für kurze Zeit in den Handel kommen, erfordern Flexibilität und einfache Programmierbarkeit der Steuerungen. Eine Getränkeabfüll-Maschine wie ein Rundfüller mit bis zu 140 Füll-Linien füllt unter optimalen Bedingungen bis zu 100.000 Flaschen/Tag ab. Außer einer exakten Füllstandsmessung braucht man hier schnelle, präzise Steuerungen, damit der Betrieb ohne Störungen und zu viel \’Abfall\‘ läuft. Auch die Automatisierung erfordert hohe Leistungen – ob CNC-Werkzeugmaschinen, Roboter, Handlingsysteme oder Transferstraßen in Gang zu setzen und zu synchronisieren sind – eine exakte schnelle Steuerung ist das A und O. Beim Spritzgießen von Kunststoffen arbeiten die elektrisch angetriebenen Maschinen mit Zykluszeiten bis zu 1,6s. Die effiziente Steuerung garantiert hier Präzision und Reproduzierbarkeit. Funktionieren in rauer Umgebung Diese Höchstleistungen sind dann meist im 24/7-Betrieb in vielfach rauer Produktionsumgebung zu erbringen. Um das zu leisten, müssen die Steuerungen robust und wenig reparaturanfällig sein, denn wenn die Steuerung hängt, steht auch die Produktion still. Für eine einfache Integration in die Fertigung freut man sich über einen möglichst kleinen Bauraum. Die Maschinensteuerungen A5 von AMK erfüllen diese Anforderungen. Zum System gehören nicht nur Hardware, sondern auch Engineeringstools, Webvisualisierung, Technologiefunktionen und Applikationssoftware, was die Arbeit der Anlagenbauer erleichtert. Das System ist dazu nicht nur kompakt, sondern auch montagefreundlich. Ethercat als Echtzeit-Feldbus Mit Ethercat als Echtzeit-Feldbus und CAN gibt es keine Einschränkung der Teilnehmer im Feldbus. Eine synchronisierte Querkommunikation über verschiedene Busse zu anderen Steuerungen im System ermöglicht modulare Maschinenkonzepte. Aufgrund eines Synchronisations-Jitters unter 30ns bieten die neuen Steuerungen große Sicherheit für die Produktion. Zudem vereinfacht es die synchronisierte Vernetzung, weitere Teilanlangen in das System zu integrieren oder zu entfernen, was der Tendenz zur Modularisierung im Anlagenbau entgegenkommt. Durch die automatische Feldbuskonfiguration ist die Integration von neuen Anlagenkomponenten einfach durchzuführen. Und mittels den sogenannten \’optionalen Feldbusknotens\‘ muss der Maschinenhersteller zwar alle Komponenten in seiner Konfiguration vorsehen, der Anwender kann aber dann seine Maschine je nach Bedarf zusammenstellen, was besonders die Anforderungen der Druckindustrie trifft. So müssen bei der Verpackung von Zeitschriften beispielsweise an einem Tag vier Beilagen und am nächsten Tag zehn Beilagen sortiert werden. Oder wenn zwei Verpackungslinien arbeiten, könnten beispielsweise an einem Tag zwei Linien mit je zehn Beilagen arbeiten, am nächsten Tag eine Linie mit fünf Beilagen und die andere mit 15 Beilagen. Zugriff auf die Steuerung Die Kommunikationsschnittstellen zu Ethernet und USB, die übrigens alle auf einer Frontplatte liegen, bieten flexible Möglichkeiten auf die Steuerung zuzugreifen. SPS-Programme können einfach geladen werden, Fernwartung und Diagnose erfolgen bis in die Ebene der Aktoren und Sensoren, und per OPC-Server ist der Datenaustausch mit anderen Programmen möglich. Die Entwicklungsumgebung Aipex Pro integriert alle Engineeringtools, die für das Setup einer Maschine benötigt werden. Beispiele sind: Programmierung, Visualisierung, Parametrierung, Inbetriebnahme, Optimierung, Diagnose. Außerdem bietet die Steuerung eine automatische Konfiguration der Feldbusse und damit eine schnelle und einfach Inbetriebnahme einer neuen Anlage. Das System arbeitet auf Basis von Realtime embedded Linux. Das spart Lizenzkosten und Nerven, da keine Virenattacken zu befürchten sind und das System stabil und zuverlässig läuft. Zudem sorgt die kreative Linuxgemeinde für Upgrades zu geringen Kosten. Prozessor als Motor Im Herzen des Systems sitzt mit dem Atom neueste Prozessortechnologie, der ohne Lüfter auskommt. Dadurch wird Energie gespart, und die Steuerung kommt ohne bewegliche, ausfallbedrohte Teile aus. Mit 512MByte RAM und bis zu 2GByte Flash-Speicher steht mehr Speicherplatz zur Verfügung als momentan – auch bei komplexen Automatisierungsaufgaben – gebraucht wird. Die Visualisierung der Anlage mit den Grafikfunktionen des integrierten Visualisierungseditors erfolgt grafisch. Diese Elemente des Editors greifen dabei auch auf vorgefertigte Visualisierungsbausteine zurück. Zudem stehen Webvisualsierungen für die AMK-Steuerungen weltweit zur Verfügung. Es gibt zwei Ausprägungen der Steuerung; Die Schaltschranksteuerung und das smart Panel als kompakte Einheit von Steuerung und Bildschirm. Die Steuerungen sind offen und flexibel für alle Maschinenkonzepte und Anlagen, da die SPS sowohl Logiksteuerung, Motion Control als auch Visualisierung beinhaltet. Für die optimale Einbindung in die Peripherie besitzt die A5 noch multifunktionale E/As. Digitale Aktoren und Sensoren der Maschine können direkt angeschlossen werden, und für dynamische Prozesse stehen schnelle Messeingänge zur Verfügung. Auch ist der direkte Anschluss von Tastern bei Nutzung des Bedienfeldes ohne zusätzliche Verdrahtung möglich und der Leitwerteingang gestattet eine einfache Integration in Fremdanlagen. Mit diesen Eigenschaften bieten die A5-Steuerungen die Basis für die effiziente Entwicklung und Betrieb von Anlagen. Außerdem ist gegenüber den momentanen Anforderungen noch eine Menge Reserveleistung für zukünftige Einsätze vorhanden ist. So sind die Anwender mit diesen Steuerungen auch für zukünftige Aufgaben gerüstet. SPS/IPC/Drives 2010: Halle 4, Stand 210