PC-based Control für die Reifen- und Gummi-Industrie PC-based Control für die Reifen- und Gummi-Industrie

Offene Automatisierungslösungen für die Gummi- und Reifenindustrie

Die Gummi- und Reifenproduktion basiert auf einem hochkomplexen Prozess, bei dem unterschiedliche Fertigungsstufen zu steuern und zu koordinieren sind. Die Erfüllung höchster Qualitätsstandards ist dabei nur eine unter vielen unternehmerischen Herausforderungen, denen sich die Branche stellen muss. Als Zulieferer der Automobilindustrie ist die Gummi- und Reifenproduktion starken Konjunkturzyklen und damit einer schwankenden Nachfrage unterworfen. Hinzu kommen ein enormer Wettbewerbs- und Preisdruck. Was die Branche angesichts dieser Rahmenbedingungen braucht, sind intelligente und preisgünstige Automatisierungslösungen. Genau dies bietet Beckhoff mit PC-based Control. Das betrifft neue Anlagen ebenso wie bestehende, bei denen die Maschinen oft mechanisch in gutem Zustand sind, der Steuerungs- und Antriebsbereich jedoch nicht mehr dem Stand der Technik entspricht. Ein Retrofit kann hier die notwendige Anpassung an die Marktanforderungen bringen und die Produktivität und Zuverlässigkeit der Maschinen um ein Vielfaches steigern. Viele Betriebe sind nicht durchgängig automatisiert und arbeiten daher sehr personal- und kostenintensiv. Nur durch den Einsatz modernster Produktionstechniken lässt sich jedoch die vom Endverbraucher erwartete Qualität der Erzeugnisse dauerhaft mit der Rentabilität und Profitabilität der Produktionsstätten vereinbaren.

Die Anforderungen der Reifenindustrie an die Steuerungstechnik sind klar definiert: schnelle Zykluszeiten, präzise Positionierung, flexible Programmierung und Parametrierung, ausreichend Speicher für große Prozessabbilder, eine zentrale Steuerung für Ablauf- und Positioniersteuerung, anwenderfreundliche Bedienoberflächen, Integration in Shop-Floor-Netzwerke, offene Schnittstellen – und das alles zu niedrigen Kosten. Die eingesetzten Steuerungskomponenten müssen außerdem extremsten Industriebedingungen mit hohem Verschmutzungsgrad und hohen Temperaturen, wie sie z. B. bei der Vulkanisation herrschen, standhalten.

Preisgünstige Lösungen für hohe Perfomance
Mit seinem umfangreichen Angebot an robusten, leistungsfähigen Industrie-PCs in kompakter Bauform, ohne Lüfter und ohne rotierenden Massenspeicher, industrietauglichen Control Panels, dem breiten Spektrum an I/O-Komponenten, dem Highspeed-Feldbus EtherCAT sowie modernster Servoantriebstechnik bietet Beckhoff ein durchgängiges, aufeinander abgestimmtes, skalierbares Steuerungssystem für die Gummi- und Reifenindustrie.

Durch den Einsatz hochwertiger, industrietauglicher Komponenten gewährleisten die Beckhoff Industrie-PCs absolute Zuverlässigkeit für den 24-Stunden-Betrieb. Modernste Prozessoren stellen genügend Rechenleistung zur Verfügung, um Ablaufsteuerung, Regelung und Motion Control auf einer einzigen Plattform abzuwickeln. Auch die langjährige Erfahrung von Beckhoff mit Embedded-Systemen kommt der Reifenbranche, in Form eines umfangreichen Angebots an Embedded-PCs unterschiedlicher Leistungsklassen, zugute. Für jede Steuerungsaufgabe lässt sich aus Standardkomponenten eine maßgeschneiderte Lösung, bezüglich Rechenleistung, Komplexität und Kosten, finden.

Ergänzt wird der IPC durch eine industrietaugliche Anzeigeeinheit in Schutzart IP 67. Die Beckhoff Control Panel sind als „Front-End“ die optische Visitenkarte einer jeden Reifenproduktionsmaschine. Individuell abgestimmt auf die Erfordernisse der jeweiligen Anwendung, erhält der Kunde eine optimale Bedieneinheit. Die räumliche Trennung von bis zu 100 m zwischen Anzeige-/Bedieneinheit und Steuerungsrechner bietet dabei höchstmögliche Flexibilität.

Durchgängigkeit und Offenheit
Alle Prozesse, von der Steuerung, über die Regelung von Druck und Temperatur, Motion Control und HMI, laufen auf einer zentralen CPU; das schafft ein Optimum an Transparenz und Flexibilität für den Anwender. Die hohe Prozessorleistung der PC-Technik erlaubt die Integration aller Funktionalitäten und ersetzt damit aufwändige und teure Spezialhardware. Die zentrale Steuerung, mit dezentraler I/O-Ebene, verringert außerdem den Verkabelungsaufwand sowie Stillstandzeiten. Hinzu kommen Kosten- und Systemvorteile, beispielsweise dadurch, dass die Visualisierung auf dem gleichen IPC läuft, mit dem auch die Maschinensteuerung erfolgt.

Hohe Performance dank EtherCAT
EtherCAT, die schnelle Echtzeit-Ethernet-Technologie für die Industrieautomatisierung steigert die Update- und Reaktionszeiten um mindestens den Faktor 10 gegenüber den klassischen Feldbustechnologien. Neben dem Standard-Ethernet-Port werden in der PC-Steuerung keine speziellen Einsteckkarten benötigt. Konventionelle Feldbussysteme, wie z. B. PROFIBUS oder CANopen werden einfach über Gateways in das EtherCAT-I/O-System integriert. Einfache und bewährte Anschlusstechnik reduziert den Verkabelungsaufwand und damit die Kosten.

Die EtherCAT-basierte Steuerungstechnologie XFC (eXtreme Fast Control Technology) von Beckhoff optimiert weitere Anwendungsbereiche in der Reifenindustrie, wie die hochpräzise Erfassung von Messtasterereignissen mit Time-Stamps, das hochgenaue Synchronisieren von gekoppelten Servoachsen, das Erfassen von Messwerten zur Qualitätssicherung mit Hilfe von Oversampling-Klemmen, die schnelle Regelung von Prozessdrücken durch schnelle Analog-I/Os und TwinCAT-Reglerstrukturen sowie die hochpräzise und schnelle Temperaturerfassung durch Temperatureingangsklemmen in 4-Leiter-Technik. In Zukunft dürfte Spezialhardware in Mess- und Prüfmaschinen gänzlich durch EtherCAT-I/Os ersetzbar sein.

TwinCAT – eine Software für alle Funktionen
TwinCAT, die Automatisierungssoftware von Beckhoff, ist eine reine Software- SPS
und -Motion-Control-Lösung für den PC. Die Programmierung der SPS erfolgt nach dem international gültigen IEC 61131-3-Standard. Offene Kommunikationsschnittstellen unterstützen die Integration in bestehende Visualisierungs-, Leit- und Datenbanksysteme. Prozessverfolgung oder Fernwartung sind daher einfach zu realisieren. Umfangreiche TwinCAT-Bibliotheken mit verschiedenen Regelalgorithmen, Nocken- und Hydrauliksteuerungen, „Fliegender Säge“ und Kurvenscheiben vereinfachen die Programmierung. Insbesondere die Verkettungsmöglichkeiten von Master- und Slaveachsen in nahezu beliebigen Strukturen und die leistungsfähigen und vielfältigen Motion-Funktionen decken alle Anforderungen der Reifenindustrie ab: Lineare Master-Slave-Kopplungen mit variablen Koppelfaktoren dienen zum winkelsynchronen Auflegen von Karkass- und Gürtellagen auf die Wickeltrommel. Die Kurvenscheibenfunktionalität, erlaubt z. B. das winkelabhängige Wickeln von Spulbandagen auf die Wickeltrommel. Die in TwinCAT integrierte Messtasterfunktion ermöglicht das Erfassen von Istpositionen „on the fly“, zur Bestimmung von Lage und Länge von Gewebe- und Gürtellagen auf Zufuhr- und Spleißbändern.

Sicherheit integriert
In den letzten Jahren spielen die Betriebssicherheit und der Arbeitsschutz eine immer größere Rolle bei der Maschinenkonstruktion. Mit TwinSAFE bietet Beckhoff eine einheitliche Systemlösung für eine optimale Synergie zwischen Automatisierungs- und Sicherheitstechnologie. Die in den Feldbus integrierte Safety-Lösung verringert außerdem den Platzbedarf im Schaltschrank und den Verdrahtungsaufwand.

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