Sinamics S210, Bild: Siemens

Dynamisch und reproduzierbar genau verstellt werden die Druckwerke über jeweils fünf Einachs-Umrichter Sinamics S210 von Siemens. Bild: Siemens

| von Johanna Gebhardt und Matthias Frank, Siemens

Die schier unendliche Design-Vielfalt bei Tischservietten lässt erahnen, dass im Druck oft kleine bis mittlere Losgrößen die Regel sind und die Maschinen entsprechend oft umgerüstet werden. Je häufiger, umso wichtiger wird es, dass dies schnell und präzise vonstattengeht, um unproduktive Nebenzeiten und Anfahrausschuss zu minimieren. Mit dieser Maßgabe hat das Unternehmen Serv-o-tec aus Langenfeld (Rheinland) eine vollautomatische Druckwerkverstellung für ihre bewährten Servietten-Druck- und Falzmaschinen entwickelt. Diese verkürzt Formatwechsel von gut 30 Minuten bei händischer Einstellung auf etwa zehn Minuten und damit die Nebenzeiten deutlich. Hinzu kommt eine bis zu 80 % niedrigere Ausschussquote beim (Wieder-)Anfahren.

Komfortabel und kosteneffizient – möglich macht dies ein innovatives Servoantriebssystem von Siemens, eine sehr kompakte Einheit aus dem Einachs-Umrichter Sinamics S210 und dem darauf abgestimmten Servomotor Simotics S-1FK2. Letzterer ist mit Nennleistungen von 50 W bis 7 kW verfügbar und mit niedrigen Achshöhen ideal für den Einsatz unter beengten Platzverhältnissen. Sein niedriges Eigenträgheitsmoment prädestiniert den Motor für hoch dynamische Anwendungen. Umrichter und Motor sind über ein einziges steckbares Kabel miteinander verbunden. Die hoch flexible Leitung mit nur neun Millimeter Durchmesser integriert vier Leistungsadern sowie je eine für das Gebersignal und die Bremsensteuerung. Der Stecker am Motor ist drehbar ausgeführt. In Summe macht das sowohl die Montage und Verdrahtung als auch die Wartung sehr einfach und komfortabel.

Maschinensicherheit verbessert

Die Ein-Kabel-Anschlusstechnik und die kompakten Komponenten sparen Platz im Schaltschrank, in den Kabelkanälen und in der Maschine. So ließen sich bei der ersten Anwendung insgesamt 36 Umrichtermodule in einem Schaltschrankfeld (1 200 mm) und ebenso viele Servomotoren problemlos an den Druckwerken unterbringen. Weil zur Verstellung kein manueller Eingriff mehr nötig ist, wurden die Druckwerke gekapselt und dadurch die Maschinensicherheit wie der Personenschutz weiter verbessert. Über jeweils fünf Servos werden die sechs Druckwerke und ein Glättwerk nun in einem Verstellbereich von maximal 60 mm auf Hundertstel Millimeter genau angestellt und die optimierten Positionsparameter für Seitenregister und Spindelverstellung der Druckwalze sowie der Rasterwalze gespeichert. Über einen weiteren Einachs-Antrieb lässt sich der Querfalz bei Bedarf im laufenden Betrieb nachjustieren. Sodass alle wichtigen Anlagenteile quasi auf Knopfdruck verstellt und in die Referenzpositionen gefahren werden. Die hohe Dynamik und Regelgüte der Kompaktantriebe sorgt für schnelles, reproduzierbar genaues Verstellen ohne Überschwinger. Gerade bei Bahngeschwindigkeiten von bis zu 300 m/min minimiert dies alles den Anfahrausschuss drastisch.

Die erste Antriebsregleroptimierung erfolgt mithilfe einer One-Button-Tuning-Funktion im Inbetriebnahme-Tool Sinamics Startdrive im TIA Portal oder alternativ über den integrierten Webserver des Antriebs. Die relevanten Motordaten werden über das elektronische Typenschild automatisch ausgelesen, was Übertragungsfehler ausschließt. Dann wählt man das zur Maschine passende dynamische Verhalten (Einfach, Standard, Dynamisch) des jeweiligen Antriebs aus und das System ermittelt dafür die optimalen Regelparameter. Diese lassen sich einfach auf vergleichbare Umrichter-Motor-Paare übertragen, was die ohnehin schnelle Inbetriebnahme mehrerer Antriebe noch weiter beschleunigt.

Alles einfach integrierbar

Die zusätzlichen Antriebe der automatischen Druckwerkverstellung und deren Ansteuerung ließen sich einfach in das bewährte Automatisierungskonzept integrieren, das je nach Maschinenausstattung mitunter mehr als 70 Antriebe zählt. Serv-o-tec setzt schon seit einigen Jahren bevorzugt auf Steuerungs- und Antriebstechnik von Siemens und auf eine klare Aufgabenverteilung. Ablauflogik- und Sicherheitsfunktionen (Not-Halt, Schutztüren etc.) übernimmt eine fehlersichere Simatic S7-1500F, Antriebsfunktionen ein High-End Motion Controller Simotion D455-2. Auf der Ein-/Ausgabeebene im Feld ist das dezentrale Peripheriesystem Simatic ET200SP gesetzt, das einen gemischten, ebenfalls Platz sparenden Aufbau von Standard- und Safety-Baugruppen unterstützt.

Um die Bedienerführung noch komfortabler und übersichtlicher zu machen, wurde die zentrale Visualisierung erstmals auf ein Simatic HMI Comfort Panel Pro mit 22“ Touchscreen in Schutzart IP65 unter Simatic WinCC Comfort portiert. Über Profinet und Profisafe – also ohne aufwändige Verdrahtung – angebunden ist zudem eine 22“-Extension-Unit, für bis zu 12 kundenspezifische, frei parametrierbare Bedienelemente wie Push Buttons oder Schlüsselschalter.

Alles verbindende Klammer ist das gemeinsame Engineering im Totally Integrated Automation Portal, kurz TIA Portal. Damit konnten alle Komponenten und Maschinenfunktionen mit einheitlichem Look-and-feel auf einer gemeinsamen Plattform schnell und komfortabel konfiguriert, projektiert und programmiert werden. Das TIA Portal ermöglicht zudem eine durchgängige Diagnose aller Anlagenteile und damit schnelle Fehlerlokalisierung und  behebung auch aus der Ferne.  aru

Bleiben Sie informiert

Diese Themen interessieren Sie? Mit unserem Newsletter sind Sie immer auf dem Laufenden. Gleich anmelden!

Der Eintrag "freemium_overlay_form_keg" existiert leider nicht.