PC-based Control und EtherCAT in neuer Generation Sortiermaschinen
Dimac entwirft und entwickelt innovative Lösungen für die 100-%-Prüfung von Verbindungselementen und kleinen Metallteilen. Das Unternehmen hat EtherCAT und PC-based Control von Beckhoff als die tragenden Säulen der nächsten Generation Sortiermaschinen identifiziert, mit der die Konzeptmaschine La Mille – das tausendste Dimac-Projekt – noch schneller, leistungsfähiger und dabei offen für die Integration zusätzlicher Systeme wird.
Dimac srl mit Sitz im italienischen Tortona ist nach eigener Aussage eines der wenigen Unternehmen weltweit, das sich auf die Herstellung von schnellen Maschinen für die 100-%-Sortierung und -Qualitätskontrolle von kleinen Metallteilen und Verbindungselementen spezialisiert hat. „Schnell heißt bis zu 1.200 Teile pro Minute“, präzisiert Guido Noce, Geschäftsführer von Dimac. Mit einem Exportanteil von über 70 % und mehr als 1.000 installierten Maschinen beliefert das Unternehmen die wichtigsten amerikanischen und europäischen Hersteller von Verbindungselementen − mit dem Automobilsektor als einem der wichtigsten Märkte. Neben Schrauben, Muttern und Unterlegscheiben wird mit den Maschinen von Dimac eine breite Palette an Komponenten inspiziert. Diese reicht von Motoren, Airbags und anderen elektromechanischen Komponenten über Jeansknöpfe bis hin zu winzigen Brillenschrauben und Kettenglieder.
Hohe Flexibilität und Geschwindigkeit
Die Bandbreite an unterschiedlichen Teilen und Stückzahlen verlangt eine flexible und leistungsfähige Automatisierungslösung für die Sortier- und Prüfanlagen. Denn die Steuerungstechnik bestimmt am Ende die Geschwindigkeit und Zuverlässigkeit der Maschinen. Daher initiierte Dimac mit der La Mille ein ehrgeiziges Projekt mit dem Ziel, die bestehende Automatisierungslösung komplett neu aufzusetzen, um Leistung und Zuverlässigkeit der Maschinen weiter zu steigern.
„Die Zuverlässigkeit unserer Maschinen ist das Ergebnis eines Konzepts, das auf einer einzigen Software basiert, die bei Varianten und neuen Funktionen immer wieder ergänzt wurde“, erklärt Guido Noce. Die vielen Erweiterungen hatten bei der vorherigen Lösung im Laufe der Jahre zu Einschränkungen bei Betrieb und Verwaltung der Software geführt. Nach 25 Jahren sich überlappender Softwareschichten war es an der Zeit, einen Technologiesprung einzuläuten. „Durch eine Marktanalyse unter Automatisierungsanbietern haben wir mit PC-based Control von Beckhoff und EtherCAT die besten Antworten auf unsere Bedürfnisse gefunden“, betont Enrico Ottaviano, technischer Leiter von Dimac. Dazu ergänzt Guido Noce: „Mit La Mille wollen wir das Beste, das der Markt aus unserer Sicht heute zu bieten hat, umfassend testen. Ziel ist, eine Automatisierungsplattform zu schaffen, welche die nächsten Maschinengenerationen von Dimac prägen wird.“
Leistung und Offenheit gaben den Ausschlag
„Wir haben PC-based Control von Beckhoff und EtherCAT in erster Linie wegen ihrer Offenheit und Leistungsfähigkeit ausgewählt“, stellt Enrico Ottaviano heraus. Er suchte nach einer Lösung, die keine bestimmte Topologie vorschreibt oder das Unternehmen an einen Lieferanten oder eine begrenzte Gruppe von Herstellern bindet. Das offene EtherCAT-Protokoll mit vielen Anbietern entsprechender Master, Geräte, Aktoren und Lösungen erfüllt diese Bedingung. Zudem sollten die Zykluszeiten und Aktualisierungsintervalle der dezentralen Peripherie deutlich kürzer sein als bisher. Im Hinblick auf künftige Entwicklungen ist es das Ziel, die Zykluszeiten von 10 ms auf etwa 1 ms zu reduzieren. Dazu Guido Noce: „Schon bei den ersten Tests wurde uns klar, dass wir mit der Leistungsfähigkeit des EtherCAT-Protokolls die geforderte Performance erreichen.“
Ein weiterer wichtiger Aspekt war die Möglichkeit, offene und standardisierte Software und Entwicklungsumgebungen wie z. B. IEC 61131-3 zu nutzen. „Das TwinCAT-Softwaresystem von Beckhoff wurde von uns genau wegen dieser Eigenschaften ausgewählt“, ergänzt Enrico Ottaviano. Als Steuerung setzt Dimac einen Embedded-PC CX5240 mit einem Prozessor Typ Intel Atom® mit 1,6 GHz Taktfrequenz (quad-core) ein; für die Bildverarbeitungsanwendung derzeit einen weiteren Industrie-PC. In der ersten Phase wollte das Projektteam sicherstellen, dass die Bildverarbeitung keinen externen Einflüssen unterliegt.
Mehrwert auch für Endanwender
Für den Maschinenanwender bedeutet das Steuerungskonzept der La Mille eine höhere Geschwindigkeit der Sortieranlagen bei zusätzlichen Prüfkriterien. „Unsere Lösung erhöht die Produktivität, die Anzahl der Stationen und die Anzahl der Prüfungen, die unsere Maschine künftig ausführen können“, sagt Guido Noce. Darüber hinaus ermöglicht die Offenheit von EtherCAT die Integration weiterer Komponenten. Anwender profitieren auch von der erheblich verbesserten Benutzerfreundlichkeit auf Basis von TwinCAT HMI, z. B. bei der Diagnose und Konfiguration. Zudem integriert Dimac die Bildverarbeitungssoftware in die Visualisierung und kann somit alle Maschinenfunktionen auf einem Beckhoff Control Panel zusammenführen.
Produktionsnahe Prüfungen
Die 100-%-Prüfung und -Sortierung von Teilen erfolgt normalerweise erst nach der Produktion. Im Produktionsprozess selbst werden die wichtigsten Parameter eines Bauteils nach wie vor manuell gemessen sowie anhand von Stichproben im Labor kontrolliert. Jedoch wächst bei produzierenden Unternehmen das Interesse, die Daten der Sortiermaschinen in die produktionsnahen Prüfprozesse zu integrieren sowie die objektiven und zuverlässigen Daten für eine kontinuierliche Qualitätsverbesserung und vorausschauende Wartung zu nutzen.
Um die klassischen, von Bedienern durchgeführten Prüfungen mit Lehren und Messdornen durch automatisierte Stichproben zu ersetzen, arbeitet Dimac bereits daran, Cobots, Linearachsen und Transportsysteme in ihr Maschinenkonzept zu integrieren. Dazu Guido Noce: „Wir sehen PC-based Control und EtherCAT als Schlüsseltechnologien für diese Applikationen, die wir wegen zu hoher Entwicklungskosten bislang oft nicht realisieren konnten.“ PC-based Control stellt die erforderlichen Funktionen systemintegriert zur Verfügung: Steuerung, Bildverarbeitung, Motion, Safety, HMI, Konnektivität und Interoperabilität. Unterstützt werden Enrico Ottaviano und sein Team dabei vom Support von Beckhoff. „Wir sind, was die technische Expertise wie auch die Reaktionszeiten betrifft, mit dem technischen Support sehr zufrieden. EtherCAT und PC-based Control als Automatisierungsarchitektur werden die neue Maschinengeneration von Dimac auf ein neues Niveau hinsichtlich Leistung, Zuverlässigkeit und Datenanalysefähigkeit heben“, betont Enrico Ottaviano.