Verpackungskünstler

Visualisieren - Verpacken zählt unter den Anlagenbauern als das Metier mit Zukunft. Doch die Attraktivität dieser Königsdisziplin bleibt dem Wettbewerb nicht verborgen. Wer heute Verpackungsmaschinen anbietet, muss also seinen Kunden einigen Zusatznutzen in Sachen Bedienen und Beobachten bieten.

30. Juni 2005

Ein weltweit erfolgreiches Unternehmen auf dem hart umkämpften Verpackungsmarkt ist die Fawewa Maschinenfabrik GmbH & CoKG. Das Programm des 100 Leute starken Unternehmens aus Engelskirchen-Ründeroth reicht von der Herstellung und Zuführung der Verpackung über das Dosieren, Abfüllen und Verschließen bis hin zur Sammelverpackung der Ware. Abgefüllt und verpackt werden trockene Produkte mit unterschiedlicher Konsistenz wie z.B. Mehl, Zucker, Waschpulver, Holzkohle und vieles mehr. Die Verpackungsgröße erstreckt sich von 100-Gramm-Beuteln bis hin zu 25-Kilo-Säcken.

Sammelpacker sind den Verpackungsmaschinen nachgeschaltet. Ihre Aufgabe ist es, die einzelnen Standbodenbeutel zu ›Sammelpackungen‹ zusammenzufassen. Die Sortierung (2 x 3, 2 x 4, 1 x 5, ...) ist dabei abhängig von der Beutelgröße. Um diese Sammelanordnung wird dann eine Schrumpffolie oder ein Kraftpapier zur Stabilisierung gelegt.

Der Schrumpffoliensammelpacker vom Typ ›UP/3P‹ zeichnet sich besonders durch die flexible Anpassung auf verschiedene Sammelanordnungen und Beutelgrößen aus. Für den Endkunden bedeutet das eine schnelle Formatumstellung, was die Rüstzeiten deutlich minimiert, sowie die Verfügbarkeit erhöht. Zusätzlich übernimmt der Sammelpacker auch das Umfalten der sog. HL-Verschlüsse, wodurch eine gute Palettierbarkeit erreicht wird. Die hohe Flexibilität und Leistung wird durch den Einsatz von Servotechnologie sowie die Verwendung eines ›Stollenbandes‹ als Sammelkammer erreicht. Eine weitere Besonderheit des UP/3P ist die Aufteilung der Gebindesammlung in Vor- und Hauptsammlung. Der Vorteil dieses Verfahrens ist, dass eine 100%-Kontrolle der Beuteleingabe ins System erfolgt und dadurch die Zuverlässigkeit wesentlich erhöht wird.

Bei der Auswahl eines geeigneten Visualisierungssystems für den Sammelpacker waren für Fawema folgende Kriterien wichtig:

- einfache Schnittstelle zum Servosystem - möglichst direkten Zugriff auf die Daten des Achscontrolers sowie geringst möglicher Aufwand bei der Programmierung der Kommunikation

- Web-Funktionalität des Panels sowie eine einfache und leistungsfähige Fernwartungs- und Diagnosemöglichkeit

- Ein einfaches und möglichst offenes Engineering-Tool, mit dem einmal erstellte Seiten oder Objekte schnell und einfach wiederverwendet werden können und sich somit die Engineering-Kosten mittelfristig deutlich senken lassen.

All diese Forderungen konnten mit der Touch-Display-Steuerung ›MC-HPG300‹ sowie dem Engineering-Tool ›EPAM‹ von Moeller erfüllt werden.

Das Steuerungskonzept des Sammelpackers besteht aus einem MC-HPG300, welches für die komplette Visualisierung und Bedienung, Rezeptur und Formatverwaltung zuständig ist, einem Multiachssystem mit fünf Servoachsen und zwei Frequenzumrichtern. In der E/A-Ebene setzt Fawema schon einige Jahre auf das Remote-IO-System WinBloc von Moeller.

Das PC-basierte MC-HPG300 ist ein 10,4"-Infrarot-Touch-Display mit einer integrierten Steuerung sowie Ethernet und CANopen als Schnittstellen OnBoard (Profibus Dp, MPI optional). Die Front ist in kratzfestem und bruchsicherem Glas ausgeführt. Das Gerät ist lüfterlos und ohne rotierendes Medium. Als Speicher dient ein wechselbares CompactFlash. Als Betriebssystem wird das Echtzeitbetriebssystem ›VxWorks‹ verwendet. Damit ist das Gerät hervorragend für den rauen Industrieeinsatz geeignet. Die Projektierung der Visualisierung erfolgt, anders als bei anderen Herstellen, unter Excel. Das Zauberwort heißt hier ›EPAM‹ - Easy Page Mashine. EPAM ist ein von Moeller geliefertes AddIn, was unter Excel eingebunden wird. Danach stehen alle für eine Visualisierung notwendigen Objekte in Excel zur Verfügung. In der Tabelle erfogt nun die textuelle Beschreibung der Visualisierung. Während dieser Projektierungsphase stehen alle Möglichkeiten die Excel bietet, wie z.B. Drag&Drop, dem Programmierer zur Verfügung. Ebenso können einmal erstellte Masken oder Objekte sehr einfach durch ›Copy&Paste‹ wiederverwendet werden. Dies hat eine deutliche Reduzierung der Engineeringzeit zur Folge.

»Ein weiterer Weiterer Vorteil von EPAM ist«, so Gerd Pollnow, verantwortlicher Programmierer für das Projekt Sammelpacker, »dass ein Standard-Tool wie Excel zur Programmierung der Visualisierung verwendet wird.« Damit entfallen die Installation von ›Spezialsoftware‹ und die meist damit einhergehenden Probleme. »Außerdem ist EPAM ein offenenes System, was jederzeit sehr einfach durch kundenspezifische Funktionen ergänzt werden kann«, ergänzt Gerd Pollnow. Grund hierfür ist, dass EPAM Visual Basic Makros zugrunde liegen, die einfach und schnell ergänzt werden können. Eine komplette Simulation der erstellten Visualisierung auf dem PC runden das System ab. Dabei können nicht nur die Funktionen und der Aufbau der Masken auf dem PC getestet werden, sondern es kann auch eine direkte Prozessanbindung zum Gerät hergestellt werden und so mit einer Online-Verbindung getestet werden.

Das wichtigste Kriterium für die Entscheidung, das Moeller MC-HPG300 einzusetzen war jedoch, die einfache Kommunikation zum Servo-System. Beide Systeme, das MC-HPG300 sowie der Achs-Controller arbeiten mit einem VxWorks-Betriebssystem und einer CodeSys-Laufzeit. Beide Systeme können Ethernet-TCP/IP basiert mittels des integrierten ›3S-SymArti-Treibers‹ Daten austauschen. Entscheidend hierbei ist jedoch, dass dafür keine einzige Zeile Programmcode nötig ist. Die Runtime der Visualisierung EPAM kommuniziert aus sich heraus mit allen symbolischen Variablen, die ihr über eine Global-Deklaration im Programm des Achs-Controllers zur Verfügung gestellt werden.

Für die Projektierung bedeutet dies, ein so genanntes ›Symbol-File‹, welches die Globalen Variablen des Achs-Controllers enthält, wird in Excel eingelesen und die IP-Adresse des Achs-Controllers wird in einem Tabellenblatt eingetragen. Den Rest erledigt EPAM. Voraussetzung dafür ist eine gemeinsame Datenbasis in Form eines Symbolfiles, was das Projekt sowie das Zusammenspiel zwischen der Visualisierung und dem Achs-Controller herstellerübergreifend transparent machen. Web-Server und FTP-Server OnBoard erleichtert die Fernwartung. Durch WEB-EPAM wird die einmal erstellte Visualisierung automatisch und ohne Mehraufwand WEB-fähig. Hierfür wird über den integrierten Web-Server des MC-HPG300 ein Java-Applet geladen, das dann ein 1:1-Abbild der Visualisierung in jedem Java-fähigen Browser darstellt. Dadurch wird eine ›Remote-Bedienung‹ von beliebiger Stelle aus über Ethernet möglich - und das ohne Mehrkosten, da der Web-Server immer Bestandteil der Geräte ist.

Dies war für Fawema im aktuellen Projekt ein entscheidender Vorteil, da von einem PC an einer vorgeschalteten Verpackungsmaschine ohne Aufwand ein direkter Zugriff mittels eines Browsers auf die Visualisierung des Sammelpackers, und damit auf den aktuellen Status, möglich war.

Alle für das System notwendigen Daten wie z.B. Betriebssystem, Visualisierung, Rezepturen oder Maschinenparametersätze sind auf einer CompactFlash gespeichert. Der ebenfalls integrierte FTP-Server ermöglicht auch hier einen freien Zugriff auf alle Daten. Beispielsweise können vordefinierte Maschinenparametersätze auf das Flash geladen oder geloggte Prozessdaten vom Flash in den PC kopiert werden. Auch eine Online-Änderung der Visualisierung ist möglich. Sollte einmal keine Online-Verbindung zu einer bereits ausgelieferten Maschine bestehen, ist dennoch ein Update oder eine Veränderung sehr einfach durch verschicken eines neuen Compact-Flash möglich. Service Einsätze für Programmänderungen/ -ergänzungen werden damit deutlich reduziert. G. Pollnow zieht ein positives Fazit: »Mit dem MC-HPG300 und dem Projektierungstool EPAM von Moeller haben wir endlich ein programmiererfreundliches System gefunden. Bei der Projektierung werden die für die Visualisierung notwendigen Objekte und Daten einfach, klar und strukturiert in ein Excel-Tabellenblatt eingetragen. Das Suchen von Objekten oder Eigenschaften in vielen Konfigurationsmasken entfällt bei EPAM komplett, was uns die Projektierung erheblich erleichtert. Wichtig für uns war auch die ›schmale‹ Installation auf dem Arbeits-PC. Lediglich ein AddIn wird in Excel hinzugefügt. Dies spart Zeit schon bei der Installation, da man hier unabhängig von den Windows-Versionen ist. Schnelles und zielgerichtetes Arbeiten war mit EPAM sofort möglich.«

Erschienen in Ausgabe: 03/2004