Der „Balemaster“ schreddert Papier und presst es zu Würfeln mit zwei Metern Seitenlänge. Ein Lasersensor, angeschlossen an ein intelligentes I/O-Modul, überwacht den Auslauf.

Der „Balemaster“ schreddert Papier und presst es zu Würfeln mit zwei Metern Seitenlänge. Ein Lasersensor, angeschlossen an ein intelligentes I/O-Modul, überwacht den Auslauf. Turck

Da der Aspekt der Nachhaltigkeit bei DS Smith sehr wichtig ist, verarbeitet das Unternehmen im eigenen Recycling-Bereich den bei der Produktion entstehenden Ausschuss weiter. Dieser wird noch direkt im Werk für den Abtransport und die Weiterverarbeitung vorbereitet. Dazu schreddert eine Abfallpresse Verschnitte und fehlerhaften Verpackungen, presst sie zu Würfeln und schiebt sie kontinuierlich in den Lagerraum.

Was jedoch fehlte war eine Rückmeldung der Presse, wann die Ballen den Maximalwert erreicht haben und weggeräumt werden müssen. Um den Fortschritt der Maschine zu überprüfen musste stets ein Mitarbeiter seine Arbeit unterbrechen, da die Maschine in einem Raum steht, in dem niemand dauerhaft arbeitet. Der zuständige Kollege konnte lediglich anhand des zugeführten Materials abschätzen, wie viele Ballen die Maschine in der Stunde produziert. Kam er zu früh, ging Arbeitszeit verloren; kam er zu spät, war das Wegräumen mit einem Gabelstapler zusehends erschwert. Im schlimmsten Fall würden die Ballen die dünne Wand zur angrenzenden Halle eindrücken und schließlich durchstoßen.

Einfacher Lichttaster reicht nicht aus

Der Lasersensor überwacht den Fortschritt der Papierballen und übermittelt beim Überschreiten des Grenzwerts ein Signal an das I/O-Modul.

Der Lasersensor überwacht den Fortschritt der Papierballen und übermittelt beim Überschreiten des Grenzwerts ein Signal an das I/O-Modul. Turck

Damit dies nicht geschieht, wollte DS Smith ein System, das über den Fortschritt der Ballen informiert. Philipp Freppon, Mitarbeiter der Instandhaltung, stellte fest, dass ein gewöhnlicher Lichttaster für diesen Zweck nicht ausreicht. Um die Abschaltung zu gewährleisten, war ein Sensor erforderlich, der nicht nur eine Schaltinformation liefert, sondern auch die Entfernung misst und so nur in einem bestimmten Entfernungsfenster schalten sollte. Andernfalls würde der Sensor auch vorbeilaufende Kollegen oder Mitarbeiter erfassen, die mit einem Gabelstapler Ballen entfernen. Erschwerend kam hinzu, dass sich der Sensor nicht seitlich montieren lies, da sich an der in Frage kommenden Wand ein Rolltor befindet. Somit schieden einfache Lichttaster, Lichtschalter oder eine Lichtschranke als Lösung aus.

Dezentrale Intelligenz ohne Schaltschrank

Dezentrale Intelligenz: Das I/O-Modul steuert die Applikation direkt im Feld und ohne Schaltschrank.

Dezentrale Intelligenz: Das I/O-Modul steuert die Applikation direkt im Feld und ohne Schaltschrank. Turck

Mit dieser Problemstellung wandte sich Freppon an Manfred Ernst, Fachberater Automatisierungstechnik, beim Elektrogroßhändler Sonepar. Dieser empfahl einen messenden Lasersensor, der zusammen mit einer Steuerung die Daten auswertet und ein entsprechendes Signal auslöst. Ernst empfahl die TBEN-S-I/O-Module von Turck mit der integrierten Programmierumgebung ARGEE, mit denen er bereits Erfahrungen gesammelt hatte.

Neben acht universell konfigurierbaren Ein-/Ausgängen verfügt das Modul über die Möglichkeit, Ein- und Ausgänge mit Aktionen und Bedingungen zu verknüpfen und so einfache Applikationen autark zu steuern. Die dafür benötigte Programmierumgebung ist ab Werk vorinstalliert und macht aus den I/O-Modulen intelligente Field Logic Controller (FLC). Anwender konfigurieren das Modul per Web-Browser.

Der Test eines LTF12-Lasersensors mit angebundenem I/O-Modul überzeugte Freppon: „Ich dachte zunächst, ich bräuchte zusätzlich zum Sensor auch einen Schaltschrank.“ Doch dann kam das TBEN-S-Modul mit ARGEE ins Gespräch. Das hat direkt den Erwartungen entsprochen, denn es ist kompakt, passt überall hin und hat mit IP67 eine hohe Schutzklasse, sodass es keinen Schaltschrank benötigt.

I/O-Module übernehmen SPS-Funktionen

Turcks Field Logic Controllern (FLC)-Technologie bringt die Logik in die Feldebene. Möglich macht dies die browserbasierte Programmierumgebung ARGEE. Sie basiert auf HTML5 und JavaScript. Mit ihr programmieren Nutzer Bedingungen und Aktionen auf einfachem Wege. Alle FLC-Geräte können eigenständig Applikationen steuern, arithmetische, Timer-, Counter- und Binärschalter-Funktionen ausführen sowie über Profinet, EtherNet/IP und Modbus/TCP Daten mit übergeordneten Steuerungen austauschen. Die vollvergossene Gehäuse erfüllen Schutzarten bis IP69K, wobei der Temperaturbereich von -40 bis 70°C reicht. Das Modell TBEN-L verfügt über bis zu 16 digitale Kanäle – TBEN-S hat bis zu 8 digitale oder 4 analoge Kanäle. Zudem gibt es Sondermodule für RFID und IO-Link. Zwar wird die Programmierumgebung nicht jede SPS vollständig ersetzen, aber die Engineering-Software ermöglicht neue Wege in der Steuerungstechnik.

Timer-, Counter- und Binärschalter-Funktionen per I/O-Modul

Die Signalleuchte mit Sirene informiert die Mitarbeiter in der Nachbarhalle optisch und akustisch über den Zustand der Presse

Die Signalleuchte mit Sirene informiert die Mitarbeiter in der Nachbarhalle optisch und akustisch über den Zustand der Presse Turck

Neben logischen Verknüpfungen mit Boole‘schen Operatoren übernehmen die Module Berechnungen, Timer-, Counter- sowie Binärschalter-Funktionen und tauschen Daten mit übergeordneten Steuerungen aus. Das Modul selbst wird mit einem Netzwerk verbunden, welches wiederum an einem Desktop-Computer hängt, über dessen Browser die Programmierung läuft. „Die Programmierung ist intuitiv“, schildert Freppon seine Erfahrung. „Zur Programmierung des Systems wählt man immer einen Ein- und Ausgang, was diese Verbindungen tun soll sowie die gewünschte Aktion, die dadurch ausgeführt werden soll. Das alles erfolgt zwar über einen Browser, aber dennoch braucht es keine permanente Internetverbindung.“ Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass es keine zusätzliche Software auf dem Computer des Kunden benötigt, denn ARGEE ist eine serverlose Webanwendung. Einmal abgespeichert, lässt sich das Programm jederzeit nutzen.

Timer verhindert Fehlalarm

Manfred Ernst, Sonepar: „Schaltschrank oder Gehäuse sind für das TBEN-S-Modul nicht erforderlich, das ist für mich der wesentliche Vorteil

Manfred Ernst, Sonepar: „Schaltschrank oder Gehäuse sind für das TBEN-S-Modul nicht erforderlich, das ist für mich der wesentliche Vorteil Turck

Bei DS Smith befindet sich der Sensor auf der Papierpresse und schaut von oben auf einen Punkt fünf Meter vor dem Maschinenausgang. Dabei programmierte Freppon ebenfalls einen Timer von 45 Sekunden als Bedingung. Dieser Zeitfaktor verhindert Fehlmeldungen durch Personen im Lichtstrahl oder durchfahrende Stapler. Zudem signalisiert eine TL50-LED-Ampel von Turcks Optosensorik-Partner Banner Engineering außerhalb der Halle den Status der Maschine.

Meldet der Sensor also 45 Sekunden lang „Strahl unterbrochen“, springt die Ampel von Grün auf Gelb und die integrierte Sirene ertönt, wodurch sie die Mitarbeiter auch in der Nachbarhalle über das Erreichen des maximalen Ballen-Fortschritts informiert. Die rote Lampe leuchtet nur bei einer Störung der Abfallpresse vom Typ „Balemaster“. Auf diese Weise können die Mitarbeiter ihrer Arbeit nachgehen und müssen erst eingreifen, wenn sie das Signal hören beziehungsweise sehen. Anzahl und Farben der Stapelleuchten-Elemente stellte Philipp Freppon individuell zusammen. In diesem Fall wählte er eine klassische Ampel mit drei Leuchteinheiten in Rot, Gelb, Grün und dem Sirenenelement.

Ein Vorteil des LTF12-Sensors liegt in seiner Erkennung von Objekten: Ab einer Entfernung von 0,5 bis zwölf Metern erfasst er Objekte unabhängig von Materialbeschaffenheit und Farbe, auch aus spitzen Blickwinkeln oder bei einem Umgebungslicht bis 40 000 Lux.

SPS IPC Drives 2017: Halle 7, Stand 250