Dezentrales IO-System Prüfanlagen flexibel automatisiert

Hager fertigt die Maschinen und Anlagen für die Prüfung seiner Produkte selbst. Das Team, das sich hierum kümmert, ist in Obernai beheimatet, einer Stadt im Osten von Frankreich.

Bei der Frage nach dem Installationskonzept für die Automatisierung der Prüfanlagen besteht die Herausforderung für das Team darin, dass keine Maschine wie die andere ist. Immer wieder sind neue Aspekte zu berücksichtigen. Unterschiedliche Produkte müssen auf verschiedenste Qualitätsmerkmale und Funktionen überprüft werden. Von den auf der ganzen Welt verteilten Produktionsstätten, in denen die Prüfanlagen zum Einsatz kommen, werden breit gefächerte Vorgaben gemacht, die zu berücksichtigen sind.

Nur wenige Bereiche der Installation können nach wiederkehrenden Mustern gestaltet werden. Nicht einfacher wird die Aufgabe dadurch, dass die IO-Dichte stets sehr hoch ist, der Platz aber knapp. Wichtig ist außerdem, dass die Maschinen in kurzer Zeit fertiggestellt werden müssen. Denn die Nachfrage nach Prüfanlagen innerhalb der Hager-Gruppe ist hoch, und die Zyklen für die Einführung von neuen Produkten sind eng getaktet und verbindlich.

Für das Installationskonzept bedeutet das, dass es flexibel sein muss. Die Verantwortlichen bei Hager entschieden sich letztlich für das Cube67-System von Murrelektronik.

Module am Prozess anbringen

Hager kann beim Cube67-System auf viele unterschiedliche IO-Module zurückgreifen. Je nach Bedarf wird eine Komponente mit vier oder acht Steckplätzen in die Installation eingebunden. In manchen Maschinen kommen Module mit M12-Steckplätzen zum Einsatz, häufig greift Hager aber auch auf die kompakten Module mit M8-Steckplätzen zurück. Das spart Platz und ermöglicht es, viele IO-Punkte auf wenig Raum einzusammeln.

Die Module werden direkt neben der Sensorik und Aktorik, mithin am Prozess angebracht, beispielsweise auf pneumatisch betriebenen Einheiten oder auf Greifern. Von dort aus verbinden die Elektrokonstrukteure die Sensoren und Aktoren mit kurzen Leitungen. Das soll den Aufwand für die Verlegung reduzieren und Kosten sparen.

Die Ports des Systems sind multifunktional. Die Elektrokonstrukteure können für jeden Steckplatz entscheiden, ob sie ihn als Eingang oder als Ausgang nutzen wollen. Sie können aus Standardmodulen somit maßgeschneiderte Mischmodule machen, mit denen sie sowohl die Sensorik und wie auch die Aktorik im näheren Umfeld eines Moduls einsammeln.

Durch die Multifunktionalität kann die Anzahl der Modulvarianten ebenso wie die Gesamtzahl der benötigten Module reduziert werden, was einen Kosten-, Platz- und Installationsvorteil mit sich bringt. Außerdem können die Hager-Elektrokonstrukteure Ventile mit den Cube67-Ventilinselanbindungen (Multipolstecker) direkt vor Ort ansteuern.

Eine Leitung für Daten und Energie

Die Module des Cube67-Systems werden mit nur einer Systemleitung mit dem Busknoten verbunden. Außerdem wird die Leitung von einem Modul zum nächsten weitergeschleift. Der Aufbau erfolgt als Stern-Linien-Topologie. Die Systemleitung überträgt sowohl die Daten wie auch die Energie für die Versorgung der Sensorik und der Aktorik. Es ist also nicht notwendig, zwei getrennte Leitungen zu den Modulen zu verlegen.

Dadurch können die Elektrokonstrukteure eine deutlich vereinfachte Installation erreichen. Sie benötigen nur halb so viele Leitungen und sind doppelt so schnell. Außerdem muss insgesamt weniger Platz für die Leitungsführung vorgesehen werden. Gerade in Schleppketten, in denen der Platz oft ausgesprochen knapp ist, stellt das einen Vorteil dar.

Die Cube67-Systemleitung bekommt Hager von Murrelektronik vorkonfektioniert in den erforderlichen Längen geliefert. Es ist also nicht notwendig, noch Stecker an die Kabel zu montieren. So kann Hager Zeit sparen und eine ganze Reihe von möglichen Fehlerquellen ausschließen. Die Funktionalität der vorkonfektionierten Leitungen wird außerdem bereits im Fertigungsprozess geprüft.

Problemursache finden und beheben

Für die Wirtschaftlichkeit der Hager-Maschinen ist eine hohe Verfügbarkeit von großer Bedeutung. Aus diesem Grund gilt es, Fehler schnell zu detektieren und zu beheben. Dazu nutzten die Elektrokonstrukteure die Diagnosemöglichkeiten des Cube67-Systems, die es dem Instandhaltungspersonal vor Ort ermöglichen, die Ursache eines Problems zu finden, zu analysieren und durch geeignete Maßnahmen zu beseitigen.

Die Techniker aus den Werken von Hager werden dazu von ihren Kollegen in Obernai geschult. Sollte sich wider Erwarten doch einmal eine nicht ganz einfach zu lösende Problemstellung ergeben, so kann sich das Team aus Obernai per Fernzugriff über das Internet einschalten.

Fit für den Profinet-Einsatz

Den Technologiewandel von Profibus zu Profinet haben die Verantwortlichen bei Hager bereits vor einigen Jahren bewältigt. Durch das Cube-Konzept des Protokollwechsels ohne Systemwechsel war es möglich, den Busknoten auszutauschen und die Anlagen damit fit für den Einsatz in einem übergeordneten Profinet-System zu machen. Unterhalb des Busknotens konnte die Struktur unverändert bleiben.

Der Aufwand für Dokumentation und Programmierung, aber auch für interne Prozesse wie Einkauf oder Vorratshaltung, war damit sehr gering. Auch aktuell arbeitet Hager mit dem Murrelektronik-Konzept. Während rund 80 Prozent der Maschinen und Anlagen für die Einbindung in Profinet-Systeme ausgelegt sind, finden sich immerhin auch 20 Prozent in Ethernet/IP-Umgebung wieder. Hier gilt, was schon bei der Umstellung von Bus auf Ethernet gelang: Den Busknoten austauschen und weiter mit den bekannten Prinzipien fortfahren.