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Industrielle Kommunikation Mit IO-Link sind Pressen schneller einsatzbereit

Autor / Redakteur: Will Healy III, Greg Soden* / Sariana Kunze

Warum etwas ändern, wenn die Maschinen doch laufen? Erfahren Sie, warum der kanadische Pressen-Hersteller Eagle trotzdem auf die bidirektionale Schnittstelle IO-Link gekommen ist und mit der Kommunikationsschnittstelle beispielsweise 1.100 t Stanzen ausstattet.

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Mehr als 15 mechanische Eagle-Press-1100-Tonnen-Stanzen wurden in Nordamerika mit einer IO-Link-Steuerungsarchitektur gefertigt und installiert.
Mehr als 15 mechanische Eagle-Press-1100-Tonnen-Stanzen wurden in Nordamerika mit einer IO-Link-Steuerungsarchitektur gefertigt und installiert.
(Bild: Balluff)

Warum etwas ändern, wenn die Maschinen doch laufen? Noch vor vier Jahren sah das Flodraulic- und Eagle-Press-Team keinen Anlass für eine Änderung beim Systemaufbau von Pressensteuerungen. Jamie Beneteau, heute Steuerungstechnik bei Eagle Press, erkannte damals das Optimierungspotenzial: „Der Aufbau eines Schalt- und Anschlusskastens dauerte damals bis zu einem ganzen Tag, Verkabelung und Montage einen weiteren halben Tag und mehr.“ Auch Andy Ritchie, Projektmanager bei Eagle Press, erinnert sich: „Damals mussten wir jeden einzelnen Anschluss im Schaltkasten klemmen und jede Menge Sensorkabel durchschleifen.“ Eine Presse brachte es im Schnitt auf vier Klemmenkästen: Einer am Bedienpult, ein zweiter oben am Querholm, ein dritter am Stößel und ein vierter in der Grube am Hydraulikaggregat. Mit vor Ort zu konfektionierenden Anschlüssen war jedes Kabel praktisch eine Sonderanfertigung. Die Behebung von Verdrahtungsfehlern oder losen Kabelverbindungen verschlang viel Zeit. Das alles zog die Inbetriebnahmephase unnötig in die Länge und minderte die Produktivität.

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Pressen schneller wieder betriebsbereit dank IO-Link

Neben induktiven Näherungssensoren waren in den Eagle-Pressen zudem eine ganze Reihe analoger Geräte zur Steuerung und Überwachung der Linearposition, Temperatur, Druck und Durchflussmenge im Einsatz. „Die Messung aktueller Temperaturwerte an Lagern und Buchsen ist durchaus von Bedeutung, wird der Betreiber doch so rechtzeitig auf Probleme hingewiesen, bevor die Presse Schaden nimmt“, erläutert Ritchie. Mit den gängigen Problemen bei Analogsignalen waren die Ingenieure vertraut. Gerade deshalb galt diesem Teil des Steuerungssystems besondere Aufmerksamkeit, wollte man doch Rausch- und Störeinflüsse ausschließen, die die Leistungsfähigkeit der Pressen beeinträchtigen. So machte sich ein Projektteam auf die Suche nach alternativen E/A-Steuerungslösungen. Über viele Jahre basierte die Steuerungsarchitektur von Flodraulic-/Eagle-Pressen auf dem Einsatz von IP20 E/A-Anschlüssen via Ethernet/IP. Eine neue Verkabelungslösung, weg von einzelnen Kabeln hin zu passiven Verteilern im Feld, konnte jedoch die grundlegenden Nachteile nicht beseitigen.

Mit IO-Link Installationsphase vereinfachen und verkürzen

Beneteau und Greg Heyd, Steuerungssystementwickler bei Flodraulic, schlugen Ritchie schließlich die Kommunikationsschnittstelle IO-Link vor. Die Installationsphase konnte vereinfacht und verkürzt werden – mit einer reduzierten Fehlerbehebung. Dies macht sowohl den Betrieb als auch die Wartung der Pressen einfacher. „Mit dem Tausch eines Kabels oder eines Sensors steht die Presse im Service- oder Gewährleistungsfall dank IO-Link schneller wieder betriebsbereit zur Verfügung. Sollte versehentlich ein Bauteil mit falscher Teilenummer eingebaut worden sein, teilt die Maschinensteuerung dies unmittelbar mit“, beschreibt Beneteau.

Was ist IO-Link?

IO-Link ist ein nicht-proprietärer Kommunikationsstandard, der inzwischen von mehr als 160 Komponentenherstellern und Unternehmen unterstützt wird. Damit steht Maschinenherstellern erstmals eine Automatisierungstechnologie zur Verfügung, die so einfach zu nutzen ist wie der USB-Standard bei Personal Computern.
Entwickelt wurde IO-Link, um intelligenten Sensoren eine einheitliche Plattform für den unkomplizierten Austausch mit der Automatisierungssteuerung zur Verfügung zu stellen. Der Sensor stellt nicht mehr nur Mess- oder Schaltwerte, sondern gleichzeitig vielseitig nutzbare Diagnose- und Parameterdaten zur Verfügung. In Kombination mit einem IO-Link Master können bei dieser Punkt-zu-Punkt-Verbindung die Parameter beispielsweise eines Drucksensors wie bei einem USB-System gespeichert und nach erfolgtem Austausch oder nach einer Konfigurationsänderung bequem neu geladen werden.

Analogsignale an der Maschine sind überflüssig

Mit IO-Link-Technik und -Komponenten kann Eagle Press heute herstellerübergreifende Lösungen realisieren, die sowohl den eigenen sowie den Kundenanforderungen entsprechen. IO-Link-Sensoren sind in Eagle-Pressen an zahlreichen Stellen im Einsatz: Bei der Schmier-, Kupplungs- und Kolbensteuerung dienen sie z. B. zur Überwachung des Hydraulikdrucks, der Temperatur und des Flüssigkeitsstands. Weitere Sensoren steuern eine Abfallrutschenklappe, das Gegengewicht und die hydraulische Überlastung. Ein linearer IO-Link-Positionssensor von Balluff misst die genaue Schließhöhe und leitet die exakten Messdaten via IO-Link-Master weiter, ohne dass die Auflösung oder Skalierung berechnet werden muss. „Mit dem Einsatz von IO-Link haben wir Analogsignale an der Maschine komplett überflüssig gemacht“, freut sich Ritchie und ergänzt: „Mit IO-Link entfallen die Schaltkästen am Querhaupt, am Stößel- sowie am Schmierölgehäuse in der Grube. I/O-Hubs machen Sicherungen und Schütze mit integriertem Kurzschlussschutz an der Maschine überflüssig.“

Verkabelung um mehr als 60 % reduzieren

Mit dem Einsatz von IO-Link hat Eagle Press die Anlagenwartung für den Betreiber optimiert, da der Austausch verschlissener oder beschädigter Teile einfach ist, IO-Link parametriert nach einem Wechsel die Sensoren automatisch. „Diagnostizierbarkeit bis auf Prozessebene macht die Fehlerbehebung nun effektiver. Das ist eindeutig auf die Verknüpfung der installierten E/A-Module zurückzuführen, die eine einfache Diagnose ermöglichen und die Verkabelung um mehr als 60 % reduzieren“, weiß Beneteau.

Bei 15 Anlagen IO-Link Bestandteil der Pressensteuerung

Mit den via Ethernet/IP, IO-Link-Mastern und IO-Link-Slave-Geräten zur Verfügung gestellten Zustands- und Diagnosedaten lässt sich der gesamte Produktionsprozess messbar optimieren. „Dank IO-Link erkennt und dokumentiert die Anlagensteuerung nun die Ursachen für Ausfälle, Leerlaufzeiten, die Anzahl der Teile und welcher Anlagenbediener für den Produktionsablauf verantwortlich ist “, erklärt Beneteau. Selbst kritische Daten wie Gesamtanlageneffektivität (GAE) oder Overall Equipment Effectiveness (OEE) sowie Ausfallzeiten stehen via IO-Link und Ethernet nun zur Verfügung. Seit IO-Link fester Bestandteil der Pressensteuerung von Eagle Press ist, wurden in Nordamerika auf Basis dieser Technologie bereits 15 Anlagen gebaut und in Betrieb genommen. Jamie Beneteau ist überzeugt: „IO-Link hat nicht nur eine neue Maschinenoptik geschaffen und für ein einheitliches Design unserer Pressen gesorgt. Mit IO-Link lassen sich im Zuge der Konstruktion, bei Aufbau und Montage sowie bei Umbau und Wiederinbetriebnahme flexible und modulare Lösungen realisieren.“ Zudem konnte der kanadische Hersteller feststellen, dass seit der Umstellung der Presse auf IO-Link die Serviceeinsätze stark zurückgegangen sind.

SPS: Halle 7A, Stand 303

* Will Healy III, Balluff, KY, USA, Strategic Marketing Manager for Stamping & Welding, und Greg Soden, Balluff Canada, Ontario, Industry Manager for Stamping & Welding

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