Kurze Wege

Spezial

I/O – Maschinen in der Druckindustrie sind vielfältig vernetzt. Anbieter Beil verwendet zur Anbindung von Sensoren und Aktoren Turcks ultrakompakte I/O-Module TBEN-S. Das ermöglicht einer belgischen Druckerei die einfache Verdrahtung und Einbindung in die Steuerung.

03. November 2016

Vom ersten Druck mit beweglichen Lettern bis zum Offset-Druck war es ein weiter Weg. Beschäftigt man sich mit der Kunst des Buchdrucks in Europa, stößt man mit hoher Wahrscheinlichkeit auch auf den Namen Christoph Plantin. Der Belgier brachte den Buchdruck im 16. Jahrhundert in seiner Druckerei in Antwerpen zu hoher Blüte.

Das heute verbreitete Offsetdruckverfahren hat mit Plantins Schaffen aber nur noch wenig gemein. Es hat mit Radierungen oder Kupferstichen nichts zu tun, vielmehr werden die Druckplatten mit einer lichtempfindlichen Schicht im Computer-to-Plate-Verfahren (CTP) mit dem Druckbild belichtet. Die belichteten Teile sind fettannehmend und wasserabweisend, die nicht-belichteten Bereiche fettabweisend und wasserannehmend. Nachdem die fetthaltige Farbe auf die Platten aufgetragen wurde, werden die nicht zu druckenden Bereiche mit einer Wasserwalze abgewaschen. Übrig bleibt ein Negativ des Druckbilds auf der Druckplatte.

Für jede Farbe wird eine eigene Druckplatte belichtet. Zwischen Belichtung und Druckmaschine müssen diese jedoch häufig abgekantet werden, um sie später passgenau auf die Druckwalzen spannen zu können. Zudem werden Passermarken in die Platten gestanzt, um sie exakt in der Druckmaschine auf den Rollen auszurichten und zu fixieren. Schließlich stapelt ein Aufsteller die Druckplatten auf Wagen, mit denen sie schließlich zur Druckmaschine gelangen.

Die Stanz- und Biegemaschinen sowie die Dreheinheit und der Aufsteller für diesen Abschnitt des Druckprozesses stammen häufig von der Beil Registersysteme GmbH im bayrischen Abensberg. Das Unternehmen ist weltweit einer der wenigen Komplettanbieter für das Stanzen und Biegen von Druckplatten.

Datenübergabe per Ethernet

Für eine belgische Druckerei in der Nähe von Antwerpen produzierte Beil eine Stanz-Biegemaschine samt Drehtisch und Aufsteller. Die Schnittstellen zum System der Druckerei und der Druckmaschine sind entsprechend integriert. Das System ordnet die einzelnen Druckplatten den vorliegenden Druck-Jobs zu und stellt sicher, dass alle Platten in der richtigen Reihenfolge und Zeit an der Druckmaschine sind.

Die Datenübergabe zwischen den unterschiedlichen am Druckprozess beteiligten Maschinen ist heute mit Industrial Ethernet um einiges leichter und vor allem günstiger einzurichten als mit den klassischen Feldbussen. »Gerade wenn ich einen Monitor zur Visualisierung von Daten anschließen möchte oder einen Drucker, dann ist die Maschinenkommunikation mit Ethernet ein großer Vorteil gegenüber Feldbussen wie Profibus. Das wäre aufwendiger und teurer gewesen«, beschreibt Michael Denk, Elektrotechnik-Konstrukteur bei Beil, die Vorteile. »Ethernet bringt die Büro- und die Industriewelt näher zusammen.«

Nach dem Biegen werden die Druckplatten über ihren Data-Matrix-Code identifiziert und in den Beil-Aufsteller transportiert. Das Stanzen der Platten erfolgt bei der Anlage in Belgien bereits in der CTP-Maschine. Je nach Größe der Platten ist der Aufsteller mit Vakuumgreifern versehen, um die Platten behutsam aufzurichten. Nach 100 bis 120 Platten ist ein Wagen gefüllt. Dies wird dem Bediener über ein Licht- und Akustiksignal angezeigt. Über einen Signaltaster kann der Wagen entriegelt werden. Ein Laufzettel erleichtert die Identifizierung der Platten.

Zur Verankerung der Wagen am Aufsteller sind Elektromagnete montiert, die über den Taster ver- oder entriegelt werden. Ein induktiver Sensor erkennt, ob ein Wagen richtig positioniert ist. Wird ein entleerter Wagen vor dem Sensor positioniert, blinkt der Leuchttaster und der Wagen ist zum erneuten Befüllen wieder verriegelbar. Jeweils zwei Wagen stehen sich am Aufsteller gegenüber und bilden ein Modul. In der belgischen Druckerei sind insgesamt fünf Module vorhanden.

An jedem Modul sind zwei Elektromagnete als Aktoren, zwei Leuchttaster als Sensor und Aktor und zwei induktive Sensoren montiert. Es sind also insgesamt 40 Eingangs- und 40 Ausgangsignale vom Aufsteller zur Steuerung am Drehtisch zu führen. »Wir haben früher alle Signale direkt in die Schaltschränke verdrahtet. Bei manchen Anlagen sind das dann Kabellängen von 10 bis 15 Metern – und das für 40 Leitungen. Dann mussten wir eine Klemmenleiste aufbauen und benötigten an der ET200 wieder ein Modul, um die Informationen einzulesen«, beschreibt Michael Denk den klassischen Verdrahtungsweg. »Diesen ganzen Aufwand wollten wir uns sparen und durch eine dezentrale Lösung ersetzen.«

Statt der klassischen Punkt-zu-Punkt-Verdrahtung verwendete Beil Turcks TBEN-S-I/O-Module in Schutzart IP67. Die Profinet-Module sammeln die Signale direkt am Aufsteller und bringen sie zur Box-PC-Steuerung im Schaltschrank. Die TBEN-S-Module werden miteinander in Linientopologie verknüpft. »Wir ziehen heute nur noch ein Ethernet-Kabel und eine Power-Versorgung zum Schaltschrank. Die Montagezeit beim Kunden ist dadurch viel kürzer, da wir dort nur noch die Module untereinander mit zwei Steckern verbinden müssen und den ganzen Strang dann im Schaltschrank auflegen.«

Module direkt montierbar

Die TBEN-S-Module bauen sehr kompakt und konnten dank ihrer Breite von 32 Millimetern direkt auf den 40er-Profilen der Modulwagen montiert werden. Die Module benötigen so keinen Subbus mit zusätzlichem Profinet-Koppler. Jedes Modul ist ein autarker Profinet-Teilnehmer mit eigener Ethernet-Adresse. Webserver und zwei Ethernet-Ports für Linientopologie sind auch an Bord. Zudem spricht jedes TBEN-S Profinet, EtherNet/IP und Modbus TCP. Als Multiprotokoll-Geräte stellen sich die Module automatisch auf das auf dem Bus verwendete Ethernet-Protokoll ein. Da jedes Aufsteller-Modul vier Eingänge und zwei Ausgänge benötigt, passte die Signal-Verteilung des TBEN-S mit vier DI und vier DO hier perfekt. Die Signale der Endschalter an den Vakuumgreifern werden direkt auf den I/Os der Ventilinsel aufgelegt.

Hintergrund

Ein TIA-Portal von Siemens vereint in der Anwen-dung erstmals separate Projektierungs- und Visu-alisierungs-Tools zur Elektrokonstruktion in einer einzigen Software-Plattform. Die GSDML-Datei der TBEN-S-Module kann direkt im TIA-Portal eingele-sen werden. Die Konfiguration der Module ist über Drop-Down-Felder und per Drag-and-Drop möglich. Jedes Modul verfügt über eine eigene Ethernet-Adresse und lässt sich später leicht warten.

Erschienen in Ausgabe: 08/2016