automation-de.com
13
'26
Written on Modified on
Dezentrale Automatisierungsarchitektur für Verpackungssysteme
Nordfels setzt das MX-System von Beckhoff für eine dezentrale Automatisierungslösung in einer Verpackungsanlage ein, um Schaltschrankgrößen zu reduzieren und Flexibilität sowie Energieeffizienz zu verbessern.
www.beckhoff.com
Anwendungsbereich: Verpackungsautomatisierung / Maschinensteuerung
Industriesektor: Chemie / Pulverbeschichtung / Sondermaschinenbau
Die Automatisierung von Downstream-Prozessen in der chemischen Produktion stößt in bestehenden Anlagen oft auf physische Grenzen. Nordfels, ein österreichischer Spezialist für Hochleistungsmaschinenbau, wurde vom Pulverlackhersteller TIGER Coatings beauftragt, einen manuellen Kartonverschließprozess durch eine vollautomatische Lösung zu ersetzen. Das Projekt erforderte die Implementierung eines Systems, das in der Lage ist, Innensäcke zu verschließen, Kartons zu versiegeln, zu wiegen, zu etikettieren und das Material zu palettieren.
Eine zentrale betriebliche Herausforderung war der „Brownfield“-Charakter des Standorts, bei dem die neuen Maschinen in eine bestehende Produktionslinie mit extrem begrenztem Platzangebot integriert werden mussten. Darüber hinaus forderte TIGER Coatings Echtzeit-Datenübertragung, Modularität und hohe Energieeffizienz, um modernen Industriestandards zu entsprechen.
Dezentrale Antriebstechnik und Hybridarchitektur
Um den Konflikt zwischen hohen funktionalen Anforderungen und geringem Bauraum zu lösen, setzte Nordfels auf eine Hybridarchitektur unter Verwendung des MX-Systems von Beckhoff. Dieses modulare System ermöglicht eine schaltschranklose Automatisierung, indem technische Komponenten direkt an den Prozessort verlagert werden.
Die technische Lösung umfasste zwei separate dezentrale Einheiten:
- Unterbau-Einheit: Verwaltet den Transport der Kartons und steuert zehn Achsen für Förder- und Handlingsysteme.
- Oberbau-Einheit: Diese in einem staubgeschützten Gehäuse untergebrachte Einheit verwaltet die Mechatronik zum Verschließen der Säcke und steuert zwölf Servoachsen für Mehrachsportale.
Durch die Dezentralisierung der Antriebssteuerung und der 48-V-Stromversorgung reduzierte Nordfels das Volumen des zentralen Schaltschranks um mehr als 50 % im Vergleich zu herkömmlichen Konstruktionen. Der Einsatz der One Cable Automation (OCA) vereinfachte die Implementierung weiter, da Leistung, Kommunikation und Feedbacksignale über einen einzigen Hybridsteckverbinder übertragen werden.
Integration und technische Zusammenarbeit
Das Herzstück der Systemintelligenz ist ein Embedded-PC CX5330 für die Maschinensteuerung, ergänzt durch einen ultrakompakten Industrie-PC C6030, der als Edge-Server für die KI-basierte Qualitätssicherung fungiert. Dieser Aufbau gewährleistet eine horizontale und vertikale Integration über EtherCAT, PROFINET und OPC UA und ermöglicht einen nahtlosen Datenfluss zum übergeordneten ERP-System.
In der Designphase unterstützte der Lösungsanbieter Nordfels durch das Tool „MX-System Designer“. Diese Software erleichterte die Erstellung von Stücklisten und CAD-Daten, während Experten von Beckhoff bei der Optimierung der dezentralen Konfiguration halfen. Die Durchgängigkeit der TwinCAT-Programmierumgebung ermöglichte es den Entwicklern, ohne zusätzlichen Engineering-Aufwand von traditionellen Schaltschrank-Layouts auf dezentrale Module umzustellen.
Leistungsergebnisse und betriebliche Vorteile
Die Umstellung auf eine dezentrale Architektur brachte dem Endanwender mehrere quantifizierbare und objektive Vorteile:
Integration und technische Zusammenarbeit
Das Herzstück der Systemintelligenz ist ein Embedded-PC CX5330 für die Maschinensteuerung, ergänzt durch einen ultrakompakten Industrie-PC C6030, der als Edge-Server für die KI-basierte Qualitätssicherung fungiert. Dieser Aufbau gewährleistet eine horizontale und vertikale Integration über EtherCAT, PROFINET und OPC UA und ermöglicht einen nahtlosen Datenfluss zum übergeordneten ERP-System.
In der Designphase unterstützte der Lösungsanbieter Nordfels durch das Tool „MX-System Designer“. Diese Software erleichterte die Erstellung von Stücklisten und CAD-Daten, während Experten von Beckhoff bei der Optimierung der dezentralen Konfiguration halfen. Die Durchgängigkeit der TwinCAT-Programmierumgebung ermöglichte es den Entwicklern, ohne zusätzlichen Engineering-Aufwand von traditionellen Schaltschrank-Layouts auf dezentrale Module umzustellen.
Leistungsergebnisse und betriebliche Vorteile
Die Umstellung auf eine dezentrale Architektur brachte dem Endanwender mehrere quantifizierbare und objektive Vorteile:
- Platzoptimierung: Die Grundfläche des zentralen Schaltschranks wurde um über 50 % reduziert.
- Energieeffizienz: Pneumatische Achsen wurden durch Servoachsen ersetzt, was den Energieverbrauch erheblich senkte.
- Wartung und Robustheit: Die dezentralen Einheiten bieten eine robuste Bauweise, die komplexe Klimatisierungssysteme, wie sie oft für große Schaltschränke erforderlich sind, überflüssig macht.
- Prozessqualität: Die Integration der „Powder Thief“-Probenahme und einer KI-basierten Überwachung gewährleistet eine präzise Farbverifizierung für jede Charge.
Dieses Projekt dient als technisches Vorbild für künftige schaltschranklose Maschinendesigns und zeigt, dass die Investitionskosten mit traditionellen Lösungen vergleichbar bleiben, während gleichzeitig eine überlegene Modularität und Echtzeit-Konnektivität geboten werden.
Zusätzlicher Kontext
Das in dieser Anwendung eingesetzte MX-System stellt einen fundamentalen Wandel von traditionellen IP20-Schaltschränken hin zu modularen Komponenten in IP67 dar. Dieser Übergang ermöglicht den Verzicht auf interne Verdrahtung und die Reduzierung des gesamten Platzbedarfs der Maschine. Im Wettbewerbsvergleich reduziert dieser dezentrale Ansatz den Zeitaufwand für die Elektroinstallation und Inbetriebnahme gegenüber standardmäßigen zentralisierten Architekturen erheblich.
Bearbeitet von Romila DSilva, Redakteurin bei Induportals, mit Unterstützung von KI.
Zusätzlicher Kontext
Das in dieser Anwendung eingesetzte MX-System stellt einen fundamentalen Wandel von traditionellen IP20-Schaltschränken hin zu modularen Komponenten in IP67 dar. Dieser Übergang ermöglicht den Verzicht auf interne Verdrahtung und die Reduzierung des gesamten Platzbedarfs der Maschine. Im Wettbewerbsvergleich reduziert dieser dezentrale Ansatz den Zeitaufwand für die Elektroinstallation und Inbetriebnahme gegenüber standardmäßigen zentralisierten Architekturen erheblich.
Bearbeitet von Romila DSilva, Redakteurin bei Induportals, mit Unterstützung von KI.
