PC-based Control für die Reifen- und Gummi-Industrie
Mit Beckhoff entscheiden sich die Maschinenbauer und Endkunden in der Reifen- und Gummi-Industrie für eine performante und maximal skalierbare Steuerungsplattform, die im gesamten Produktionsprozess durchgängig einsetzbar ist. Skalierbare Antriebstechnikhardware in Verbindung mit der Software TwinCAT Motion Control bilden die ideale Basis für Maschinen in der Materialvorbereitung und der Reifenkonfektion. Leistungsstarke Industrie-PCs in kompakter Bauform sind − im Zusammenspiel mit unserer Automatisierungssoftware TwinCAT und den robusten IP67-Modulen − die optimale Steuerungslösung für Vulkanisierpressen. Mit den Messtechnikklemmen und der Möglichkeit der Einbindung von C++ und MATLAB®/Simulink® in die Automatisierungssoftware TwinCAT liefert Beckhoff die Bausteine für die Prüfstandsautomatisierung. Die vertikale Integration in das Produktionsumfeld und die Anbindung an MES-Systeme erfolgt mit PC-based Control über Industrie-4.0-Standards und erfordert keine zusätzlichen proprietären Schnittstellen.
In langjähriger, enger Zusammenarbeit mit Maschinenbauern und Endkunden hat Beckhoff fundiertes Branchenwissen und Lösungskompetenz in der Gummi- und Reifenindustrie aufgebaut. Unser Expertenteam berät und unterstützt Sie vom Steuerungsdesign über die Realisierung und Inbetriebnahme Ihrer Maschine und steht Ihnen weltweit vor Ort zur Seite, wenn es um Beratung, technischen Support und Service geht. Beckhoff verfügt außerdem über fundiertes Branchen-Know-how im Schaltschrankbau für die Reifen- und Gummi-Industrie. Unsere Engineering-Abteilung erstellt den Schaltschrank exakt nach den spezifischen Vorgaben und Standards des Endkunden: Angefangen von den eingesetzten Komponenten, über deren Anordnung im Schaltschrank, die Klimatisierung und Lüftung, die Erstellung von ECAD-Plänen und Prüfprotokollen.
Systemkonfigurationen für die verschiedenen Bereiche der Reifen- und Gummiindustrie
Beispiel einer Steuerungsarchitekur für die Materialvorbereitung und den Reifenbau
Leistungsfähige Industrie-PCs und Control Panels bilden − zusammen mit der Software TwinCAT NC PTP − die Steuerungsplattform für das Motion-Control-System. Speziell für den Einsatz im Vorbereitungs- und Konfektionsbereich stehen in TwinCAT Standardfunktionen, wie Kurvenscheiben und Fliegende Säge, zur Verfügung. Die Integration von Condition Monitoring und Vision in TwinCAT ersetzt externe Lösungen zur Überwachung und Bildverarbeitung.
Die Servoantriebstechnik unterstützt nicht nur elektronische Motortypenschilder für Plug-and-play, sondern auch die Sicherheitstechnik. Antriebsparametrierung und Parameterspeicherung sind vollständig in TwinCAT integriert. Der Anschluss der Servomotoren erfolgt kostengünstig über die One Cable Technology, welche Power und Feedbacksignale in einem Standardmotorkabel kombiniert. Für Verstellachsen mit Absolutgebern steht mit den Servomotorklemmen auch eine kompakte Lösung für das I/O-System zur Verfügung.
Beispiel einer Steuerungsarchitektur für die Vulkanisation
Robuste Control Panels und kompakte Embedded-PCs bilden die Basis der PC-basierten Steuerung für die Vulkanisation. Der schnelle Feldbus EtherCAT und die EtherCAT-Box-Module in IP67 für Standard- und Safety-Signale, die EtherCAT-Klemmen für den erweiterten Temperaturbereich sowie hoch präzise, kalibrierte Temperaturerfassungsklemmen bilden die ideale Feldbusplattform für die Heizpressensteuerung.
Die Basissoftware für hydraulische und mechanische Vulkanisierpressen und die TwinCAT-Controller-Toolbox ermöglichen eine schnelle Time-to-Market. Die Archivierung der Produktionsdaten kann über eingebaute Massenspeicher, standardisierte Cloud-Protokolle sowie direkte Datenbankanbindung aus der SPS erfolgen.
Beispiel einer Steuerungsarchitektur für die Fördertechnik und das Materialhandling
PC-based Control mit den dezentralen EtherCAT-I/O-Klemmen und den EtherCAT-Box-Modulen der Serien EP/EPP eignet sich ideal für den Einsatz in Förderanlagen zum Transport der Reifen von der Maschine zu weiteren Verarbeitungsstationen. Zur Ansteuerung von Rollbahnsystemen steht die EtherCAT Box EP7402 zur Verfügung. EtherCAT erlaubt die Realisierung ausgedehnter Anlagen mit Abständen von bis 100 m zwischen den einzelnen I/O-Inseln. Auf Basis der Kabelredundanz von EtherCAT ist eine hohe Verfügbarkeit der Anlage gewährleistet.
Dezentrale Antriebskonzepte, wie sie in Förderanlagen häufig zum Einsatz kommen, lassen sich aufgrund der Multi-Feldbusfähigkeit der Beckhoff Automatisierungsplattform problemlos in die zentrale Steuerung integrieren. Über Gateways und Schnittstellen werden unterschiedliche Hardwarekomponenten, wie z. B. Scanner, RFID-Einheiten oder Kamerasysteme zur Produktverfolgung oder auch Robotersysteme angesteuert. Anstelle der verdrahteten Sicherheitskette tritt das dezentrale Sicherheitssystem TwinSAFE. Die TwinSafe-Komponenten lesen die sicheren Signale an der Anlage ein; der Datentransport zum PC erfolgt über das Safety-over-EtherCAT-Protokoll.
Beispiel einer Steuerungsarchitektur für die Endinspektion und Prüftechnik
PC-based Control mit steuerungsintegrierter Messtechnik ist die optimale Basis für Test- und Prüfmaschinen in der Reifenproduktion. Leistungsfähige Industrie-PCs, Control Panels mit Touchscreen und mechanischen Tasterfeldern, die EtherCAT-I/Os mit Gateways zu unterlagerten Feldbussystemen sowie TwinCAT zur Steuerung von Maschinenabläufen und Motion Control sind die Bestandteile einer schlanken, hochintegrierten Steuerungsarchitektur.
Ablaufsteuerung und Messtechnikaufgaben erfolgen mit PC-based Control auf einer durchgängigen Plattform. Für anspruchsvolle Messtechnikaufgaben kommen die schnellen und hochgenauen Messtechnikmodule der Serie ELM zum Einsatz. Die Integration der Messtechnik in die Steuerung bietet den Vorteil einer synchronen Signalerfassung und des vollen Datenzugriffs, d. h. alle Prozessinformationen und Messsignale stehen der Steuerung zu jeder Zeit und in vollem Umfang zur Verfügung. Darüber hinaus steht zur optischen Inspektion ein Vision-Portfolio in Hard- und Software zur Verfügung. Durch die Integration von C/C++ und MATLAB®/Simulink® in die Automatisierungssoftware TwinCAT eröffnen sich vielfältige Anwendungsgebiete in Test- und Prüfmaschinen für die Endinspektion.
Beckhoff Technologie-Highlights für die Reifen- und Gummi-Industrie
PC-based Control: die durchgängige Steuerungsplattform für die gesamte Reifenproduktion
Als leistungsstarke Steuerungsplattform für den gesamten Produktionsprozess, von der Feldebene über die Antriebe bis zur Leitebene, sorgt PC-based Control für eine optimale Systemkommunikation und einen effizienten Produktionsablauf in der Reifenproduktion. Das Grundsystem basiert auf einem leistungsfähigen Industrie-PC, einer performanten Feldbusanschaltung mit den angeschlossenen Peripheriegeräten für Sensorik und Aktorik sowie der Software für Engineering und Echtzeitsteuerung. Ergänzt wird die Beckhoff Steuerungsplattform durch ein umfangreiches Portfolio an Antriebstechnikkomponenten. Die Automatisierungssoftware TwinCAT vereint alle notwendigen Maschinenfunktionalitäten wie SPS, Motion Control, Robotik, Sicherheits- und Messtechnik, Vision, Kommunikation, IoT-Funktionen und HMI in einem einzigen Softwarepaket. Durch die Integration von Messtechnik und Condition Monitoring in die Steuerungsplattform wird die Prozessqualität verbessert und der Ressourcenverbrauch reduziert. Gleichzeitig wird durch permanente Überwachung und intelligente Diagnosemöglichkeiten die Verfügbarkeit der Maschine erhöht. Mit TwinSAFE steht eine EtherCAT-basierte, dezentrale Sicherheitslösung zur Verfügung: Verteilte Sicherheitsgeräte, wie Not-Halt oder Lichtschranken, sind über sichere EtherCAT-I/O-Module in die zentrale Steuerung integriert und minimieren so den Verkabelungsaufwand. Aufgrund der Modularität und Skalierbarkeit der einzelnen Komponenten lassen sich maßgeschneiderte, wirtschaftliche Lösungen erstellen – ganz gleich, ob es sich um die durchgängige Automatisierung einer neuen Produktionslinie oder das Steuerungsretrofit einer vorhandenen Maschine, um die Verwendung einzelner Komponenten oder eine vollständige Systemlösung handelt.
Auf unser Branchen-Know-how und unsere Lösungskompetenz können Sie vertrauen – weltweit
In langjähriger, enger Zusammenarbeit mit Maschinenbauern und Endkunden hat Beckhoff fundiertes Branchenwissen und Lösungskompetenz in der Gummi- und Reifenindustrie aufgebaut. Unser Expertenteam berät und unterstützt Sie vom Steuerungsdesign über die Realisierung und Inbetriebnahme Ihrer Maschine und steht Ihnen weltweit vor Ort zur Seite, wenn es um Beratung, technischen Support und Service geht. Beckhoff verfügt außerdem über fundiertes Branchen-Know-how im Schaltschrankbau für die Reifen- und Gummi-Industrie. Unsere Engineering-Abteilung erstellt den Schaltschrank exakt nach den spezifischen Vorgaben und Standards des Endkunden: Angefangen von den eingesetzten Komponenten, über deren Anordnung im Schaltschrank, die Klimatisierung und Lüftung, bis hin zur Beschriftung und zur Logistik.
EtherCAT als durchgängiges Feldbussystem
Die Anforderungen an die Kommunikationssysteme von Produktionsanlagen sind in den letzten Jahren drastisch gestiegen. Hier ist EtherCAT, das Echtzeit-Ethernet-System von Beckhoff, der optimale Feldbus. Aufgrund seiner hohen Kommunikationsgeschwindigkeit, der hochgenauen Synchronisation über die Distributed-Clocks-Funktion und seiner hohen Nutzdatenrate übernimmt er die gesamte Prozesskommunikation und ist I/O-, Sicherheits- und Antriebsbussystem in einem. Beckhoff liefert ein durchgängiges Produktspektrum für EtherCAT: von der Steuerung über die Feldbuskomponenten in IP20 und IP67 bis zum sicheren Servoantrieb. Da EtherCAT heute weltweiter Standard ist, kann der Maschinenbauer sich beispielsweise bei der Auslegung seiner Antriebslösung auf dem Markt bedienen und die für seine Applikation optimal geeigneten Komponenten in seine Steuerungsarchitektur integrieren. Klassische Feldbus- und Industrial-Ethernet-Systeme, wie PROFIBUS oder PROFINET und entsprechende Peripherien, sind über Gateways problemlos integrierbar. EtherCAT bildet ein Gateway zwischen den Prozess-I/Os und der Standard-Ethernet-Welt und kann damit für Tele-Service und Cloud-Applikationen genutzt werden.
eXtreme Fast Control (XFC): extrem schnell und hochpräzise
EtherCAT und die darauf basierende, schnelle Steuerungstechnologie eXtreme Fast Control (XFC) von Beckhoff optimieren verschiedenste Anwendungsbereiche in der Reifenindustrie: Sie sorgen für Vorteile bei der Überwachung von Temperatur und Druck bei der Vulkanisierung und an der Reifenprüfmaschine. Die Time-Stamp-Funktionalität der XFC-Technologie erlaubt die hochpräzise Erfassung von Messtasterereignissen. Gekoppelte Servoachsen werden über die Distributed Clocks von EtherCAT hochgenau synchronisiert. Messwerte zur Qualitätssicherung werden über Oversampling-Klemmen exakt erfasst. Schnelle Analog-I/Os und TwinCAT-Reglerstrukturen dienen zur Regelung von Prozessdrücken sowie zur hochpräzisen und schnellen Temperaturerfassung. Die in Mess- und Prüfmaschinen üblicherweise eingesetzte Spezialhardware lässt sich durch XFC-Standardkomponenten kostensparend ersetzen und in das EtherCAT-I/O-System integrieren.
Schaltschranklose Automatisierung mit dem MX-System
Das MX-System ermöglicht erstmals vollständig schaltschranklose Automatisierungslösungen im Maschinen- und Anlagenbau. Der aus einem Baukasten entstehende Verbund aus Baseplate und Funktionsmodulen vereint alle Aufgaben und Eigenschaften eines Schaltschrankes: Energieeinspeisung, -absicherung und -verteilung, Erzeugung und Überwachung von Hilfsspannungen, Ablaufsteuerung mit den Ein- und Ausgängen, Ansteuerung von Motoren und Aktuatoren sowie die Anschlussebene für die Feldgeräte. Die vollumfängliche Systemintegration aller Maschinenfunktionalitäten erfolgt über frei wählbare IPC-, Koppler-, I/O-, Drive-, Relais- und Systemmodule, die applikationsspezifisch konfiguriert und kombiniert werden können.
Der durchgehend systemische Ansatz ganzheitlich aufeinander abgestimmter und nach internationalen Standards zertifizierter Baugruppen verringert die Aufwände für Planung, Zusammenbau, Maschineninstallation sowie Instandhaltung enorm. Da erheblich weniger Komponenten als im klassischen Schaltschrankbau zur Realisierung der gleichen Anforderungen benötigt werden, wird das gesamte MX-System im Vergleich zu bisherigen Lösungen deutlich kompakter. Der Anlagen-Footprint wird reduziert, zudem erhöhen sich Anlagenverfügbarkeit und -flexibilität. In jeder Phase des Lebenszyklus einer Steuerungsanlage bietet das MX-System deutliche Vorteile gegenüber dem klassischen Schaltschrank.
Die Vorteile des MX-Systems für Reifen- und Gummi-Industrie auf einen Blick:
- hohe Schutzart IP67 für raue Umgebungsbedingungen
- Reduktion von Betriebskosten durch Einsparung von Schaltschrankkühlung
- skalierbares, modulares und hoch flexibles System
- ideal für modulare Maschinenkonzepte mit reduziertem Footprint
- Plug-and-Play reduziert Installationszeit und Inbetriebnahmeaufwand
Beckhoff Produkt-Highlights für die Reifen- und Gummi-Industrie
Mit der EtherCAT Box kommt die EtherCAT-Technologie ohne Schaltschrank zum Einsatz: Die robuste Bauweise der Module erlaubt den Einsatz direkt an der Maschine. Schaltschrank und Klemmenkasten werden so nicht mehr benötigt. Dies ist ein besonderer Vorteil, z. B. im Bereich der Vulkanisation, wo häufig beengte Platzverhältnisse herrschen, wenn in bestehenden Fabriken alte Maschinen durch größere, neuere ersetzt werden müssen. Die EP/EPP-Module kommen aber auch überall dort zum Einsatz, wo eine Verwendung von Klemmenkästen aus baulichen oder auch umgebungsbedingten Gründen, z. B. erhöhte Temperaturanfordungen, eher schwierig ist. Auch bei modularen Maschinenkonzepten spielen die EP/EPP-Module ihre Vorteile aus.
Sichern Sie sich Ihren Qualitätsvorsprung durch integrierte Messtechnik
Zur Einhaltung hoher Qualitätsstandards in der Reifenindustrie wird Messtechnik immer relevanter und zwar nicht erst beim abschließenden Prüfvorgang des Reifens, sondern bereits während der Produktion. Hochgenaue Regelungsprozesse und hochpräzise Messtechnik, z. B. mit einer Auflösung von 24 Bit und einer Messgenauigkeit von 100 ppm, sind direkt im Beckhoff I/O-System realisierbar. Die Messtechnikklemmen werden einfach in den Busklemmenstrang integriert und ohne den Einsatz zusätzlicher Hardware von der PC-Steuerung verarbeitet. Die lückenlose Verfolgung des Reifens über den gesamten Herstellungsprozess erfolgt über integrierte Schnittstellenmodule für Barcode- und RFID-Lesegeräte. Die Anbindung der Datenbanksysteme übernimmt der TwinCAT DataBase Server.
TwinCAT: die durchgängige Steuerungsplattform für effizientes Engineering
TwinCAT, die offene, skalierbare Automatisierungssoftware auf der Basis von Windows-Betriebssystemen, bildet das Herzstück der PC-basierten Steuerung. Mit ihr verfügt der Maschinenbauer über eine durchgängige und einheitliche Entwicklungsumgebung, mit der er sämtliche Steuerungsaufgaben lösen kann. TwinCAT unterstützt die Anbindung an alle gängigen Feldbusse und PC-Schnittstellen. Umfangreiche Softwarefunktionsbausteine mit verschiedenen Regelalgorithmen, Nocken- und Hydrauliksteuerungen, Fliegende Säge und Kurvenscheiben vereinfachen die Programmierung und decken alle Anforderungen der Reifen- und Gummi-Industrie ab.
Durch die Integration in Microsoft Visual Studio® bietet TwinCAT 3 hohe Freiheitsgrade bei der Programmierung: Neben den objektorientierten Erweiterungen der IEC 61131-3 stehen auch C und C++ sowie MATLAB®/Simulink® als Programmiersprachen für Echtzeitanwendungen zur Verfügung. Durch die Multi-Core-Fähigkeit von TwinCAT 3 ist dem weiteren Ausbau der Automatisierungsfunktionen von PC-Control quasi keine Grenze gesetzt.
Einfach und sicher in die Cloud
Moderne, auf Industrie 4.0 ausgerichtete Anlagenkonzepte bieten zahlreiche Vorteile hinsichtlich Prozesseffizienz, -kosten und -qualität. Für die standardisierte Kommunikation zwischen Maschinen und Leitrechnern und zur sicheren Datenübertragung in Cloud-Systeme haben wir entsprechende Schnittstellen standardmäßig in unsere Automatisierungsplattform integriert. Ältere Maschinengenerationen lassen sich mit den Ultra-Kompakt-Industrie PCs C60xx für die digitale Fabrik fit machen. Als kompaktes und leistungsfähiges IoT Edge Device übernehmen sie das Verdichten und Sammeln der Daten. Dank der offenen Schnittstellen der Beckhoff Architektur können die PCs der C60er-Reihe auch als Gateway für (mehrere) Fremdsteuerungen agieren. Für die Datenanalyse in der Cloud steht TwinCAT Analytics zur Verfügung.
Als Betriebssystem für die Beckhoff Industrie-PCs steht neben Windows auch TwinCAT/BSD zur Verfügung.
Antriebstechnik für das komplette Anwendungsspektrum
Die Beckhoff Antriebstechnik stellt, in Kombination mit den Motion-Control-Lösungen der Automatisierungssoftware TwinCAT, ein vollständiges Antriebssystem dar. Modular und hoch skalierbar bietet es für jeden Anwendungsbereich und jede Leistungsanforderung die richtige Lösung: von der ultrakompakten Servoklemme für die „kleine Antriebstechnik“ bis zu den EtherCAT-Servoverstärkern AX8000 und AX5000 für die mittlere bis obere Leistungsklasse. Die integrierte Regelungstechnik der AX-Baureihen unterstützt schnelle und hochdynamische Positionieraufgaben. Das umfangreiche Programm an linearen und rotatorischen Servomotoren ist optimal auf die Servoverstärker zugeschnitten und eignet sich für mehrachsige Positionieraufgaben mit hoher Dynamik und Genauigkeit.
Die Motorserie AM8000 zeichnet sich durch die One Cable Technology aus: Sie kombiniert Power und Feedbacksignale in einem Standardmotorkabel, sodass sich Material- und Inbetriebnahmekosten reduzieren und Reifenbaumaschinen kompakter und leichter gebaut werden können. Für Anwendungen, bei denen nur geringe Kräfte im Spiel sind, stellen die EtherCAT-Servoklemmen eine preiswerte und kompakte Alternative dar. Es stehen Lösungen bis 8 A im I/O-System sowie die Anschlussmöglichkeit von Schritt-, Servo-, DC- oder AC-Motoren in IP20 oder IP67 zur Verfügung.
Anschluss von Motoren direkt im I/O-System
Im Bereich der kompakten Antriebstechnik setzt Beckhoff auf Modularität und skalierbare Leistung: Diverse Anschaltungen im Format einer K-Bus- oder EtherCAT-Klemme (IP20) unterstützen den Anschluss von AC- und DC-Motoren sowie Schritt- und Servomotoren verschiedener Leistungsklassen. Für den schaltschranklosen Einsatz stehen die EtherCAT-Box-Module in IP67 für Schritt- und DC-Motoren zur Verfügung.
Die Servoklemmen der Serie EL72xx für das EtherCAT-I/O-System integrieren im Standard-HD-Klemmengehäuse einen vollständigen Servoverstärker für Motoren bis 200 W und eignen sich optimal für Anwendungen mit geringem Einbauraum. Die kompakte Antriebstechnik kommt insbesondere bei kleinen Verstellachsen und Wicklern in der Materialvorbereitung und in der Konfektion zum Einsatz. One Cable Technology und dezentrale Ansteuerung sparen Platz im Schaltschrank und reduzieren den Verdrahtungsaufwand.
- Die EtherCAT-Klemmen der Serie EL70xx sind für den direkten Anschluss von Schrittmotoren im niedrigen und mittleren Leistungsbereich vorgesehen. Mit einigen Parametern kann die Klemme an den Motor und die Anwendung angepasst werden.
- Die BLCD-Motorklemme EL7411 mit Inkremental-Encoder bietet eine hohe Regelungsperformance in sehr kompakter Bauform für den mittleren Leistungsbereich von BLDC-Motoren. Durch die schnelle Regelungstechnik und den Anschluss eines Inkremental-Encoders können sowohl sehr hohe Geschwindigkeitsprofile als auch dynamische Positionieraufgaben realisiert werden. Zahlreiche Überwachungsfunktionen bieten ein Höchstmaß an Betriebssicherheit. Mit der EtherCAT-Klemme EL7411 ist auch die Ansteuerung von Fremdmotoren problemlos möglich.