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Der Projektauftrag

Der Projektauftrag bestand darin, eine Schweißanlage für Kunststoffverbindungsrohre zu automatisieren. Im Wesentlichen hatte die Anlage die Aufgabe die Einzelteile zu positionieren, zu plastifizieren (aufheizen) und anschließend zusammenzufügen.Wie meist war die generelle Forderung: „Es muss schnell gehen und darf nur wenig kosten.“ Zu den Anforderungen kam noch, dass eine kompakte und kostengünstige Steuerung zum Einsatz kommen sollte.

Die Projektdurchführung

Als Fügen bezeichnet man in der Fertigungstechnik Verfahren, die zwei Bauteile dauerhaft miteinander verbinden. Für Kunststoffe kommt dabei vorwiegend das Schweißen und Kleben zum Einsatz. Schweißen setzt ein Vermögen zur Schmelzbildung voraus, daher kommen für dieses Verfahren meist nur Thermoplaste in Frage. Die Wärme zum Aufschmelzen des Materials kann mittels einer elektrischen Induktionsheizung, heißer Druckluft, Reibung der Moleküle gegeneinander, Licht- oder Laserstrahlung zugeführt werden.

Beim Schweißvorgang werden die Rohre manuell eingelegt, ebenso wie die Rohrverteiler. Danach werden ein Niederhalter und der Anschlag angefahren, sowie der Heizspiegel. Mit dem Heizspiegel wird das Plastifizieren eingeleitet, als das Heizen und die Schmelzbildung. Nach der Heizperiode und der Schmelzbildung werden der Verteiler und der Heizspiegel zurück gefahren und der Heizspiegel wieder abgehoben. Der Verteiler wird zum Fügen, also Verschweißen gebracht. Nach dem der Niederhalter wieder verfahren und Rohrniederhalter sowie der Anschlag angehoben sind, ist der Fügevorgang beendet und die Teile können entnommen werden. Aus Sicherheitsgründen sollte der Start über eine Zweihandbedienung ausgeführt werden.

Um die komplexen Bewegungen ausführen zu können, kommen die Simatic S7 1200 Steuerung und das HMI Basic Panel KTP600 zum Einsatz. Die S7 1200 Steuerung ist modular und kompakt, vielseitig einsetzbar und für eine komplette Bandbreite an Applikationen geeignet. Sie bietet ein skalierbares und flexibles Design. Sie verfügt über eine integrierte Profinet-Schnittstelle, die für eine reibungslose Kommunikation mit dem Basic Panel der KTP-Baureihe sorgt. Das Engineering-System Simatic Step 7 Basic V11 wird für die Projektierung und Programmierung der Cotroller, die Konfiguration der Kommunikation mit Panels, CPU-CPU-Kommunikation und Diagnose eingesetzt. Zudem unterstützt die Steuerung ein gesteuertes Positionieren und Geschwindigkeitsprofile für Schrittmotoren oder Servoantriebe, wie sie für die Schweißanlage von Kunststoffverbindungsrohre benötigt werden. Diese Funktionen können leicht mit den PLCopen-konformen Motion Control-Funktionsblöcken abgebildet werden. Absolut- und Relativbewegungen sowie Referenzfahrmodi und Tippbetrieb werden ebenfalls unterstützt.

Das Projektfazit

Nach der Einarbeitungsphase in das TIA Portal, welche etwa zwei bis drei Tage dauerte, war es in kurzer Zeit möglich das Projekt zu erstellen. Durch das durchgängige und konsistente Datenmanagement und gemeinsame Dienste für Steuerungs- und HMI-Projektierung könnte die Applikation schnell und kostengünstig realisiert werden. Mithilfe des zentralen Engineering Framework TIA Portal ist eine vergleichbar, kompakte und kosteneffiziente Automatisierungslösung möglich.