Elektronische Positionsanzeige Mit IO-Link-Schnittstelle überwacht Formate verstellen

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Damit Verpackungsanlagen an wechselnde Formate angepasst werden können, bietet sich überwachte Formatverstellung mit Hilfe von elektronischen Positionsanzeigen an. Eine einfache Integration gelingt dabei mit einer IO-Link-Schnittstelle.

Pulverförmige Milchnahrung für Babys ist ein sensibles Produkt, das schonend und sicher in entsprechende Folienbeutel und Umverpackungen abgefüllt werden muss. Bei Infant Formula werden Packungsgrößen von 200 bis 800 g verpackt. Zunächst wird das Pulver parallel in zwei Schlauchbeutelmaschinen in Beutel gefüllt und auf zwei Bahnen dann einer horizontalen Kartoniermaschine zugeführt. Hier werden ein oder zwei Beutel in einer Faltschachtel platziert und mit einem Dosierlöffel versehen, bevor die Schachtel verschlossen wird. Im Anschluss gelangen die ladenfertigen Schachteln in die Endverpackungsmaschine und werden in einen Transportkarton verpackt.

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Wichtig bei komplexen Anlagensystemen ist, trotz spezifischer Produktcharakteristika über eine möglichst hohe Flexibilität zu verfügen, um verschiedenste Varianten von Produkten, Schlauchbeutel- und Kartongrößen produzieren zu können. Es kommt also auf eine reibungslose Formatverstellung bei verschiedenen Verpackungsgrößen an, um möglichst effizient und prozesssicher zu produzieren. Rovema, Hersteller von Verpackungsanlagen, bietet für derlei Verpackungsprozesse umfassende Turn-Key-Systeme an und setzt sowohl bei den Kartoniermaschinen als auch bei den Schlauchbeutelmaschinen auf die elektronischen Positionsanzeigen AP10 mit IO-Link-Schnittstelle von Siko zur überwachten und sicheren Formatverstellung. Innerhalb einer solchen Turn-Key-Anlage können bis zu 40 Verstellpunkte nötig sein, um alle Funktionen auf eine Produktvariante anzupassen.

Als IO-Link-Device einfacher in Maschinensteuerung integrierbar

Die Verstellung mit rein mechanischen Positionsanzeigen ist anfällig für Fehler und Ungenauigkeiten. Mit den elektronischen Positionsanzeigen lassen sich sogar nicht nur die Kosten für den Controller sparen, sondern sie lassen sich auch als IO-Link-Devices einfacher in die Maschinensteuerung integrieren. Ingo Hamel, Head of Innovation R&D bei Rovema, erläutert: „IO-Link ist ein Kommunikationsstandard, der sich im Automatisierungsbereich immer stärker durchsetzt. Daher war es naheliegend, dies auch für die Formatverstellung anzudenken und bei Siko anzufragen. Uns verbindet bereits eine langjährige Zusammenarbeit im Bereich der mechanischen Positionsanzeigen.“ Moritz Müller, Produktmanager Positionline bei Siko, nahm die Anregung auf: „Wir arbeiteten ebenfalls bereits mit IO-Link und entwickelten so die AP10 mit IO-Link-Schnittstelle.“

Zukunftsfähige Kommunikationstechnologie

Profinet und IO-Link in der Produktion fest verankern

40 Verstellpunkte auf neue Maße anpassen

Entsprechend der jeweiligen Verpackungsgrößen müssen stets alle 40 Verstellpunkte entlang einer Anlage auf die neuen Maße angepasst werden. Die meisten Verstellpunkte liegen hierbei im Bereich Kartonierer und Endverpackung, weniger bei der Schlauchbeutelmaschine. Für ein neues Format wird das zugehörige Rezept in der Steuerung angewählt, wodurch alle elektronischen Positionsanzeigen die neuen Sollwerte direkt über die IO-Link-Schnittstelle mitgeteilt bekommen und diese auf dem hinterleuchteten Display lesbar anzeigen. Die LEDs der Anzeigen schalten umgehend auf Rot, da nun die aktuelle Position nicht mehr stimmt. Der Bediener stellt jetzt mechanisch alle Punkte auf die neuen Werte ein – ein weiterer Vorteil: Die Positionsanzeigen signalisieren über die LEDs und das LCD mit Pfeilen die Richtung zum Sollwert, sodass ersichtlich ist, wohin der Bediener verstellen muss. Stimmen Position und Sollwerte überein, wechselt die LED-Anzeige auf Grün. Denn die Anlage lässt sich nur dann wieder starten, wenn alle entsprechenden Positionsanzeigen grün leuchten. Tatsächlich wird den Positionsanzeigen für die Sollwerte in diesem Fall um einen nominalen Wert herum ein gewisser Toleranzbereich vorgegeben, innerhalb dessen der Bediener Feinjustagemöglichkeiten hat und die Positionsanzeigen grün leuchten. Verlässt er den Bereich, schaltet die Anzeige auf Rot um. Dieser Spielraum kann bei Packmittelschwankungen im Kartonagebereich vorteilhaft sein.

Schnelle Integration und Diagnose mit IO-Link

IO-Link ist ein Kommunikationsstandard, der international auf dem Vormarsch ist. Als standardisiertes Protokoll ist IO-Link herstellerunabhängig. Entsprechend können dazu Devices und Master als Kommunikationsteilnehmer entwickelt werden. Die Integration ist über einfache Punkt-zu-Punkt-Verbindungen auf der untersten Netzwerkebene möglich und der Verdrahtungsaufwand im Vergleich zu Feldbusschnittstellen äußerst gering. Die AP10-Anzeigen gelten als IO-Link-Devices, die jeweils an einem Port an einen IO-Link-Master angesteckt werden, der in der Regel acht Ports umfasst. Vom Master aus verläuft die Kommunikation mit der Steuerung über ein anderes Hochleistungsprotokoll, in diesem Fall Sercos III (auch Ethernet/IP ist bei Rovema im Einsatz). Die Gründe dafür, nicht durchgängig für die Kommunikation z. B. Ethernet/IP zu verwenden, nennt Moritz Müller: „IO-Link ist die kostengünstigere Schnittstelle, die zudem geringere Anforderungen an die Verdrahtung stellt und somit einfach angeschlossen werden kann.“ Hinzu kommt laut Müller auch eine einfache Diagnosefunktion. Es wird über IO-Link schnell ersichtlich, welches Gerät womöglich einen Fehler hat oder optimiert werden müsste. Dazu können die Positionsanzeigen im laufenden Betrieb ausgetauscht werden, ohne einen ganzen Netzwerkring aufzutrennen. Dank der sternförmigen Steckverbindung zum IO-Link-Master lässt sich das betroffene Gerät einfach abstecken und durch ein neues ersetzen. Die Parametrierung kann dann vom IO-Link-Master aus direkt in das neue, baugleiche Gerät geladen und somit übernommen werden.

Industrielle Kommunikation

IO-Link auf dem Weg zum globalen Industrie-4.0-Standard

Bei allen Rovema-Maschinen und -Systemen sind die elektronischen Positionsanzeigen zur überwachten Formatverstellung eine Option, die gut angenommen wird. Infant Formula ließ 40 Verstellpunkte mit AP10-Anzeigen ausrüsten: schnellere Umrüstzeiten und geringerer Dokumentationsaufwand, da alles elektronisch hinterlegt und abrufbar ist. Auch die höhere Prozesssicherheit durch das Rot-/Grün-LED-System ist vorteilhaft. Derweil nutzen ca. 50 % der Rovema-Kunden bei der Kartonier- und Endverpackungstechnik die Option zur überwachten Formatverstellung.

* *Michaela Wassenberg, freie Journalistin

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