PC-based Control für Verpackungsmaschinen

Offene Automatisierungslösungen für die Verpackungsindustrie

Verpackungen aus verschiedensten Materialien und in unterschiedlichsten Formaten sind Bestandteil unseres Alltagslebens. So vielfältig wie die zu verpackenden Waren, so unterschiedlich sind die Verpackungen und die Anforderungen, die an die Verpackungsmaschinen gestellt werden: Sicher, frisch und hygienisch soll die Verpackung sein, wobei das Design nicht zu kurz kommen darf. Das erfordert unterschiedlichste Verpackungsformen und -materialien, teilweise sogar für das gleiche Produkt.

Verpackungsmaschinen müssen daher immer flexibler und produktiver werden, um im Wettbewerb bestehen zu können. Neben dem Wunsch nach immer kleineren Produktionslosen und steigender Produktionsgeschwindigkeit erhalten die Nachverfolgbarkeit sowie die lückenlose, elektronische Prozessdokumentation und -validierung immer größere Bedeutung in der Verpackungsindustrie.

Zahlreiche bereits realisierte Anwendungen in der Verpackungsindustrie zeigen, dass Automatisierungstechnik von Beckhoff die Produktivität und Flexibilität von Verpackungsmaschinen signifikant steigern kann. Mit PC-basierter Steuerungstechnik lässt sich die gesamte Prozesskette einzelner Verpackungsmaschinen sowie kompletter Verpackungslinien steuern und überwachen: Füllen, Formen, Verschließen, Labeln, Sammeln, Umverpacken, Palettierung, alles kann durchgängig mit den Beckhoff Industrie-PCs und der Automatisierungssoftware TwinCAT realisiert werden.

Das Beckhoff-Produktspektrum bietet für die Verpackungsmaschinenbranche Hochleistungs-IPCs, mit eigens für den industriellen Einsatz entwickelten Motherboards, kompakte Embedded-PCs, eine große Vielfalt elektronischer I/O-Klemmen, flexibel einsetzbare Servo- Antriebstechnik, kostengünstige Schrittmotortechnik, den Highspeed-Feldbus EtherCAT, die SPS- und Motion-Control-Software TwinCAT sowie Control Panels als Bedien- und Anzeigeelement. Aus diesem durchgängigen, skalierbaren, modularen Steuerungsportfolio kann für jede Aufgabenstellung, bezüglich Rechenleistung, Komplexität und Kosten, die optimale Lösung zusammengestellt werden.

TwinCAT: Durchgängigkeit mit PC-basierter Technik
Aufgrund der vielfältigen Anforderungen aus den unterschiedlichen Industriebranchen hat Beckhoff mit der PC-basierten Steuerung einen einheitlichen Standard geschaffen. Daraus hat sich ein durchgängiges, vollständig skalierbares und vor allem offenes Gesamtsystem entwickelt. Diese Offenheit, die sich sowohl auf die Software- als auch auf die Hardwareschnittstellen bezieht, hilft dem Maschinenhersteller, seine Anlage auf die vielfältigen, wechselnden Anforderungen zu adaptieren, ohne jedes Mal hohe Implementierungskosten und Zeitaufwand in Kauf nehmen zu müssen.

 

TwinCAT integriert PLC- und Motion-Control-Funktionalitäten und steuert die einzelnen Prozessschritte der Verpackungsmaschine mit hoher Performance. Die Programmierung der Software-SPS erfolgt nach dem international gültigen IEC 61131-3-Standard. Verschiedene Softwaremodule für unterschiedliche verpackungstechnische Aufgabenstellungen, wie z. B. Kurvenscheiben, Synchronisationen und interpolierende Bewegungen mehrerer Achsen stehen zur Verfügung. Insbesondere die Verkettungsmöglichkeiten von Master- und Slaveachsen in nahezu beliebigen Strukturen und die leistungsfähigen und vielfältigen Motion-Funktionen decken das Anwendungsspektrum der Verpackungstechnologie hervorragend ab. Leistungsfähige Tools, wie der TwinCAT-CAM-Design-Editor und das TwinCAT ScopeView, unterstützen das Design und die Inbetriebnahme. SPS-Bibliotheken mit Bausteinen nach dem PLCopen-Motion-Control- und dem OMACPackSoft- Standard erleichtern die Programmierung und erlauben die Verwendung von Standards.

Offene Kommunikationsschnittstellen unterstützen die Integration in bestehende Visualisierungen und Leitsysteme. Je nach Anforderung der Automatisierungskomponenten können – dank Windows-Betriebssystem – neben TwinCAT weitere benötigte Softwarekomponenten auf der gleichen Hardware installiert werden. Der Industrie-PC, als einheitliche Plattform, erlaubt die Kommunikation zwischen den ausgewählten Komponenten.

Höchste Performance mit EtherCAT
Basis für die ultraschnelle Prozesskommunikation ist das Industrial-Ethernet-System EtherCAT, das sich ideal für den Einsatz in Verpackungsmaschinen eignet. Die schnelle Kommunikation zwischen der Steuerung und den I/O-Signalen – ohne spezielle Hardware – bietet dem Maschinenbauer ungeahnte Möglichkeiten: Motion Control mit vielen Achsen, synchronisiert durch die Distributed-Clocks von EtherCAT, mit einer Genauigkeit im Nanosekundenbereich.

Mit XFC (eXtreme Fast Control Technology), der Steuerungstechnologie von Beckhoff, ist jeder Programmierer in der Lage, auf der Basis von Standardkomponenten extrem schnelle und hochpräzise Steuerungslösungen für Verpackungsmaschinen einfach und elegant zu realisieren. Beispielsweise erlaubt die Distributed-Clock-Funktionalität eine hochpräzise Druckmarkensteuerung. Auf Basis der Time-Stamp-EtherCAT-Klemmen können sehr schnelle Touch-Probe- Eingänge von
1 μs realisiert werden.

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