Wie schlägt man als Automobilzulieferer aus der zunehmenden Substitution von Metallen durch Kunststoffe im Fahrzeugbau Kapital? Man entwickelt eine überlegene Metall-Schnellkupplung für Ladeluftschläuche und bietet seinen Kunden eine passende Maschine zur Verpressung der Schläuche mit den Kupplungen an. Dies jedenfalls ist das Erfolgsrezept der Firma Henn in Dornbirn (Vorarlberg). Seit 1990 sind die Österreicher auf die Entwicklung von Schnellkupplungen für motornahe Schlauchverbindungen spezialisiert, die fast ausschließlich exportiert werden. Noch ist Deutschland mit 95% des Exportvolumens der größte Markt, doch die innovative Technik setzt sich zunehmend auch in anderen europäischen Ländern durch. Weltweit hat Henn inzwischen weit über 70 Millionen Schlauchkupplungssysteme verkauft. Dazu Patrick Brunner, bei Henn verantwortlich für den Service der Montagepressen: \“Wir verdienen unser Geld zwar mit den Schnellkupplungen, aber ohne die Maschinen könnten wir unsere Systeme trotz der großen Vorteile im Vergleich zu herkömmlichen Schlauchklemmen nicht verkaufen.\“ Die Henn-Technologie zeichnet sich vor allem durch die erhöhte Zuverlässigkeit der Verbindung bei definierter Materialbeanspruchung und reduziertem Montageaufwand aus – drei Vorteile, die entscheidend von der Montagepresse geprägt werden, denn erst deren ausgeklügelte Steuerung erschließt die erforderlichen konstanten Verarbeitungsbedingungen und reproduzierbaren Ergebnisse in sehr kurzen Zykluszeiten. Schnell und offen Um dies zu gewährleisten, setzt der Hersteller auf Simatic WinAC RTX, eine echtzeitfähige Software-SPS von Siemens Automation and Drives, die nicht zuletzt dem regen Kommunikationsbedarf der Maschine gerecht wird. So müssen beispielsweise die Daten von zahlreichen Sensoren verarbeitet werden, um die aufgebrachten Kräfte an das montierte Presswerkzeug anzupassen. Außerdem sind für den Einsatz beim Kunden zahlreiche Schnittstellen zu Peripheriegeräten erforderlich, beispielsweise für Handlinggeräte zum Sortieren von Gut- und Schlechtteilen. \“Das gewachsene Datenvolumen sprach im Vergleich zur konventionell automatisierten Vorgängermaschine eindeutig für eine PC-basierte Lösung,\“ betont Brunner, \“und die echtzeitfähige Software-SPS bietet uns das Beste beider Welten: Unabhängigkeit auf der Rechnerseite, denn WinAC RTX läuft unter Windows 2000 und XP, und hohe Verarbeitungsgeschwindigkeit auf der Steuerungsseite, was sich maßgeblich auf die Zykluszeit und damit die realisierbaren Stückzahlen auswirkt.\“ Hinzu kommt, dass WinAC RTX auch den Windows-unabhängigen Betrieb einer Profibus-Schnittstelle ermöglicht, um die Verfügbarkeit der Automatisierungslösung zu erhöhen. Die Software-SPS läuft auf einem Standard-PC, der in den Hauptschrank integriert ist. Die kundenspezifische Anpassung erfolgt über dezentrale Peripheriegeräte am Profibus. Dadurch entfallen kostspielige Änderungen an der grundlegenden Ausführung – wovon auch die Endkunden profitieren. WinAC RTX integriert einen OPC-Server (OLE for Process Control) und ist über diese Schnittstelle mit Komponenten anderer Hersteller zu verbinden. Außerdem – und für Henn besonders wichtig – läuft auch die Anbindung an die Office-Welt über den OPC-Server. Da jede Schnellkupplung über einen Barcode identifizierbar ist, lassen sich auf diese Weise für jedes Kupplungssystem entsprechende Qualitätsdaten erfassen und in einer Datenbank speichern. Dazu sind in der Montagepresse mehrere Sensoren und Leser eingebaut, die die auftretenden Kräfte messen und Bauteile identifizieren. Deren Signale gelangen über die dezentralen Peripheriegeräte Simatic ET 200S und den Profibus zur Software-SPS, werden dort zur Motorsteuerung weiterverarbeitet oder zum Speichern weitergeleitet. Brunner lobt vor allem die Zweikanaligkeit der dezentralen Peripheriegeräte: \“Im Gegensatz zu anderen Profibus-Systemen arbeitet die ET 200S mit zwei anstelle von acht, 16 oder 32 Kanälen. Damit können wir den Aufbau genau nach unseren Vorstellungen und äußerst feingliedrig gestalten.\“ Über den OPC-Server der WinAC ist außerdem ein Henn-eigenes Prüfprogramm angebunden, das unter MS Access die Anzugsdrehmomente der Befestigungsschrauben für das Werkzeug überprüft und das Resultat auf einem Kontrollbild anzeigt. WinAC ist mit den Standard-Programmiersprachen von Step 7 oder bei Bedarf mit dem Engineeringtool S7-SCL programmierbar. Darüber hinaus lassen sich auch technologische Funktionen – wie für Zähl-, Positionier- und Regelungsaufgaben – realisieren, für die einerseits intelligente Funktionsmodule der dezentralen Peripheriegeräte ET 200 und andererseits diverse Standard-Softwarepakete im Simatic-Spektrum bereitstehen. Sogar eigene C++-Programme können mit dem Open Development Kit (ODK) von der Software-SPS aus aufgerufen werden. Für Henn ein entscheidendes Plus war die Unterstützung durch Siemens beim Umstieg auf die Software-SPS: \“Wir hatten für jeden Fragenkomplex einen qualifizierten Ansprechpartner gehabt, der uns schnell und kompetent weiterhalf,\“ erinnert sich Brunner. Damit waren die üblichen Hürden bei einem derartigen Systemwechsel rasch überwunden.\“ Antriebstechnik Die aktuelle Version der Maschine (MP05) ist die erste, die durchgängig mit Siemens-Technik ausgerüstet und automatisiert wurde. Neben der WinAC-Steuerung kommen dabei auch ein dezentraler Antrieb Simodrive Posmo CA und ein kompakter 1FK7 Synchron-Servomotor zum Einsatz, für Brunner eine logische Konsequenz: \“Bei den Vorgängermaschinen stammten Steuerung, Motor und Antrieb jeweils von einem anderen Hersteller. Die damit zwangsläufige Zusatzschnittstelle bereitete uns immer wieder Probleme. Auerdem ist die Verfügbarkeit von Teilen auch im Servicefall bei Siemens einfach deutlich höher als bei kleineren Herstellern. Und das ist ein ganz entscheidender Faktor für Kunden, die in den meisten Fällen just-in-time liefern.\“ Ein weiteres Kriterium bei der Entwicklung der MP05 war für Henn die Größe des Schaltschranks. Hier wurde eine möglichst kompakte Lösung angestrebt, um die Maschine flexibel in die Fertigung der Kunden einpassen zu können. Als entscheidender Vorteil erwies sich dabei die Möglichkeit, den Simodrive Posmo CA aus dem Schaltschrank auszugliedern. Die Schutzart IP65 erlaubt den Einsatz des Antriebs auch in rauer Industrieumgebung bzw. unmittelbar in Motornähe an der Maschine. Beim Posmo CA wird der Leistungsbus direkt an das Drehstromnetz angeschlossen. Die Parametrierung ist auf einem Speichermodul gespeichert, das bei einem Austausch des Antriebs einfach umgesteckt wird, um die Daten automatisch zu übernehmen. Darüber hinaus gestattet der Antrieb die Ferndiagnose mittels Drive ES über Simatic-Teleservice und Routing, da der Antrieb vollständig in der Automatisierungsumgebung integriert ist. Wolfgang Samuel, bei Henn zuständig für das Marketing, zur Auswahl der Servomotoren: \“Die Anforderungen an den Motor hängen vom Durchmesser des Schlauchs und der Materialdicke ab. Generell sind wir bestrebt, eine Lösung zu finden, die so leistungsfähig wie nötig ist und dabei so klein wie möglich baut.\“ Und da Henn die Maschinen ausschließlich mit einem exklusiven Service-Vertrag vertreibt, ist auch bei eventuellen Produktwechseln sichergestellt, dass Motor, Antrieb und Steuerung immer perfekt harmonieren. \“Entscheidend ist in jedem Fall, die programmierten Brems- und Beschleunigungszyklen hochexakt fahren zu können, damit die Qualität der Verpressung stimmt. In der Regel reizen wir dabei die technologischen Möglichkeiten der Siemens-Antriebe voll aus.\“ Zu deren Parametrierung dient SimoCom U, die Inbetriebnahme-Software für die dezentralen Simodrive Posmo und die Anbindung über Profibus DP. \“SimoCom U macht uns die Arbeit besonders leicht, denn durch die aussagekräftigen Trace-Grafiken der Software brauchen wir bei der Parametrierung der Verfahrwege und Geschwindigkeiten nicht erst ein Oszilloskop anzuschließen, sondern sehen gleich alle erforderlichen Daten auf dem Bildschirm\“, schließt Manfred Brunner. Mehr als nur Luft
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