Servietten-Service 4.0

Positioniersysteme - Der italienische Hersteller für Tissue-Maschinen, Omet Srl. aus Lecco, entwickelte eine Software zur Fernwartung seiner Anlagen. Die Voraussetzung für das Regulieren einzelner Anlagenteile via HMI schafft das Positioniersystem von Lenord + Bauer.

30. September 2019
Servietten-Service 4.0
Die Stellantriebe am Ende der Tissue-Linie TV 840 ersetzen die manuellen Einrichtungen. (Bild: Lenord + Bauer)

Intelligente und digital vernetzte Systeme bilden die Grundlage der Industrie-4.0-Konzepte. Durch eine Verzahnung moderner Informations- und Kommunikationstechniken mit bewährten Steuerungskonzepten bieten sich neue Möglichkeiten zur selbstorganisierten Produktion. Es entstehen selbstoptimierende Systeme. Ob diese am Ende komplett autonom agieren oder als Unterstützungssysteme dem Menschen Maßnahmen zur Optimierung vorschlagen, ist noch nicht abzusehen. In jedem Fall müssen Daten und Meldungen in Echtzeit an die Entscheidungsinstanz weitergeben werden. Darüber hinaus müssen erforderliche technische Eingriffe ohne manuelle Handlungen durchführbar sein.

Auch Omet Srl. setzt auf moderne und effiziente Bedienkonzepte. Service 4.0 heißt die Vision des italienischen Tissue-Spezialisten, die er in seiner Intelligent Plant Software umgesetzt hat. Die Software aus Italien zielt in Richtung der Unterstützungstools, denn sie erkennt Trends in den Maschinendaten und meldet diese an eine Servicestelle. Die statistische Auswertung der Daten ermöglicht es, wiederkehrende kritische Zustände frühzeitig zu erkennen und so die Effizienz der Verarbeitungslinie durch gezielte Eingriffe zu steigern. Anhand der Datentrends kann das Personal die Ursache eines Alarms oder einer Warnung sofort erkennen, das Betriebsverhalten der Maschine nachverfolgen und bei Bedarf Gegenmaßnahmen einleiten.

Einen ähnlichen Ansatz verfolgt die Lenord, Bauer & Co. GmbH aus Oberhausen mit dem Produktkonzept i³SAAC. Der Spezialist für Bewegungssensorik und integrierte Antriebstechnik liefert Produkte, die Industrie-4.0-Applikationen in drei Ebenen unterstützen. Auf der untersten Ebene steht die Hardware. Autonome Aktoren und Controller sowie integrierte, intelligente und interaktive Sensoren sind aus Sicht des Oberhausener Unternehmens notwendig, um digital vernetzte Sub-Systeme zu bilden.

Schnittstellen und Kommunikationsdienste sowie Tools zur Inbetriebnahme und Funktionsprüfung stellen auf der Integrationsebene die Verbindung zur digitalen Welt her. Auf der Systemebene liefert das Unternehmen Software und digitale Dienste, die das Leben von Maschinenherstellern und Betreibern erleichtern.

Automation vorausgesetzt

Wie das in der Praxis aussieht, zeigt das folgende Beispiel der Gewebeverarbeitungslinie von Omet. Um Service 4.0 auch in der Verarbeitungslinie TV840 realisieren zu können, stattete das Unternehmen mehrere Maschinen mit dem vollautomatischen SeGMo-Positioniersystem von Lenord + Bauer aus.

Die Anlage verarbeitet riesige Hygienepapierrollen zu edlen Servietten. In mehreren Schritten produziert sie bis zu 5.000 Stück pro Minute. Vom Abrollen, Bedrucken, Prägen, Aufrollen, Falten und Schneiden bis zum Bündeln verrichtet die Linie alle Arbeitsgänge der Prozesskette. Bislang wurde die Falt- und Paketbilde-Station am Ende der Linie manuell gesteuert.

Um die Service-4.0-Aufgaben zu ermöglichen, übernehmen jetzt kompakte Stellantriebe mit Drehmomenten von 2,5 oder fünf Newtonmetern zusammen mit Videokameras diese Aufgabe. In jeder Linie sind insgesamt 12 SeGMos des Typs GEL 6109 verbaut. Je vier Antriebe sind an eine dezentrale Steuereinheit angeschlossen. Dabei benötigte jeder Antrieb nur ein steckerfertiges Hybridkabel zur Verkabelung. Die Plug-and-play-Lösung gewährleistet sowohl die interne Kommunikation als auch die Spannungsversorgung zwischen Elektronikbox und Antrieb.

Jeder Stellantrieb ist eine komplette mechatronische Einheit, die aus Getriebe, Mikro-Controller, Motor und absolutem Positionssensor besteht. Die Montage der Stellantriebe erfolgte über eine Hohlwelle direkt an der jeweiligen Achse. Eine Drehmomentstütze verhindert das Mitdrehen des Antriebs im Betrieb und fungiert als Loslager, in dem sie das axiale Spiel der Achse ausgleicht. Nach der Installation überprüfte das Montagepersonal die Funktion der Antriebe mit dem Support-Tool des Lieferanten.

Die statistische Auswertung der Daten ermöglicht es, wiederkehrende kritische Zustände frühzeitig zu erkennen und so die Effizienz der Verarbeitungslinie durch gezielte Eingriffe zu steigern.

Diese Software arbeitet ohne Anbindung an die Anlagensteuerung. Via USB-Schnittstelle wurde jede einzelne Achse über die SeGMo-Box eingerichtet. Danach verbanden die Spezialisten das System mit der Simatic S7–1516F von Siemens.

Zur Einbindung des Systems in die S7 nutzten die SPS-Experten in Lecco die Step-7-Funktionsblöcke von Lenord + Bauer. Diese Templates generieren die zur Steuerung der Antriebe notwendigen Fahraufträge und übertragen Zustandsdaten wie Motorstrom, Absolutposition, Gerätetemperatur sowie Schwellenwerte an die SPS. Über eine Profinet-Schnittstelle kommuniziert jede Box mit der Steuerung und leitet die Zieldaten an die Antriebe weiter. Anhand des Fahrbefehls regelt jeder Antrieb selbstständig die Geschwindigkeit der jeweiligen Achse.

Das Positioniersystem bildet ein Sub-Netz und entlastet das Netzwerk der Maschine. Durch die getrennte Führung von Motor- und Logikversorgung im Anschlusskabel der Antriebe bleiben sowohl die Kommunikation als auch die Diagnosefunktionen bei abgeschalteter Motorversorgung erhalten. Jetzt können die Tissue-Maschinen per Eingabe über das HMI-Terminal eingestellt werden, ohne die Sicherheitskabine zu öffnen. Durch die Automatisierung der TV840 mit dem SeGMo-System wird das Bedienterminal zum Kontrollpunkt, das eine einfache Handhabung erlaubt. Das Ändern der Geschwindigkeit oder Anhalten und Anfahren erfolgt per Knopfdruck, genauso wie das Ändern von Produktgröße und Faltung sowie deren Justage.

Erhöhter Durchsatz

In der Vergangenheit wurde bei jeder Änderung die Produktion durch das Öffnen der Sicherheitseinrichtungen unterbrochen. Das entfällt im neuen Bedienkonzept. Die Einstellwerte speichert das Bedienpersonal in einer Rezepturverwaltung ab. Dadurch werden Einstellfehler im Betrieb vermieden und eine maximale Wiederholgenauigkeit garantiert, was den Durchsatz steigert und die Qualität der Servietten erhöht. Obendrein liefern die SeGMos wichtige Daten zum Zustand der Falt- und Paketbilde-Einheit. Die Digitalisierung der Linie TV840 optimiert die Effizienz und sorgt für eine erhöhte Prozesssicherheit.

Motek: Halle 4, Stand 4411

Erschienen in Ausgabe: 06/2019
Seite: 46 bis 47