Einen grünen Daumen brauchen nicht nur Hobbygärtner – viel früher, bei der Verpackung des Saatguts, rückt das Thema Nachhaltigkeit in den Fokus. Recyclefähige und kompostierbare Materialien sind auf dem Vormarsch. Das stellt besondere Anforderungen an den automatisierten Verpackungsprozess. Dabei kommen für Schüttgüter, wie Blumensamen, vertikale Schlauchbeutelmaschinen zum Einsatz. Die einzelnen Schritte des vollautomatisierten Prozesses müssen nicht nur nahtlos ineinandergreifen und so einen hohen Durchsatz ermöglichen, sondern die Maschine muss dabei auch noch möglichst energieeffizient betrieben werden. „Hinzu kommt, dass heutzutage vermehrt nachhaltige Papierverpackungen statt Folien zum Einsatz kommen“, erläutert Alexander Hack, Strategic Portfolio Manager bei SEW-Eurodrive. Was zunächst nach einer einfachen Umstellung klingt, stellt viele Maschinenbauer aber vor neue Herausforderungen. Denn das Papier reißt leichter als Folien. Maschinen müssen den Verpackungsprozess besonders sensibel steuern, um zu verhindern, dass die Verpackungen beschädigt werden oder es zu Ausfällen kommt. Hinzu kommt der wichtigste Punkt beim Betrieb der Schlauchbeutelmaschinen: umfassende Sicherheit für Mensch und Maschine.
Übergreifende Automatisierungslösung
Wie lassen sich alle diese Anforderungen einfach umsetzen? Vor dieser Frage stehen Maschinenbauer, wenn es darum geht, ihre vertikalen Schlauchbeutelmaschinen zu automatisieren. Es gibt zwar viele Lösungen am Markt – oftmals müssen sie die einzelnen Komponenten jedoch selbst zusammenstellen, um von einer ganzheitlichen Automatisierungslösung zu profitieren. Das kostet viel Zeit und am Ende sind die einzelnen Komponenten nicht durchgängig aufeinander abgestimmt. Dabei wird es immer wichtiger, die Verpackungsanlagen intelligent in die gesamte Produktionslinie einzubinden und eine durchgängige Kommunikation zu ermöglichen. Ohne übergreifende Lösung, die perfekt ineinandergreift und kommuniziert, ist das kaum möglich. SEW-Eurodrive hat darum eine ganzheitliche, modulare Automatisierungslösung für vertikale Schlauchbeutelmaschinen entwickelt, die Maschinenbauer entlastet. Das StarterSet VFFS umfasst Form-, Füll- und Schließautomatisierungslösungen für Schlauchbeutelmaschinen. Damit eignet es sich selbst für herausfordernde Abfüllprozesse und sorgt für hohe Ausfallsicherheit und Qualität beim Verpackungsprozess.
Modularer Baukasten für Antrieb und Steuerung
Hack betont: „Für uns war es wichtig, eine Art modularen und sehr fein kaskadierten Baukasten zu entwickeln. Konkret bedeutet das, dass unsere Kunden das StarterSet sofort einsetzen und nach ihren Anforderungen einfach und flexibel erweitern können – frei nach dem Motto: Alles kann, nichts muss.“ Aufeinander abgestimmte Software- und Hardwarepakete stecken in dieser vollumfassenden Lösung. Sie beinhaltet unter anderem Servomotoren der CMP50-Reihe, passende Servoplanetengetriebe PxG, kompatible Servoumrichter und die übergeordnete Steuerung für die Automatisierung und Bewegungssynchronisation. Darüber hinaus enthält das Set abgestimmte I/O-Module, ein webbasiertes HMI-Operator-Panel zur einfachen Maschinenbedienung und Anzeige der Prozesse sowie die in der Steuerung eingebetteten Movikit-Softwaremodule. Als Erweiterung kommen komplette Safety-Module hinzu und erweiterte Sicherheitsfunktionen. „Unsere Kunden erhalten nicht nur die einzelnen Bestandteile, sondern eine gesamte Automatisierungslösung aus einer Hand.“, erläutert Hack.
Parametrierung statt Programmierung
Das Herzstück des Baukastens ist ein Software-Bundle aus Movikit-Softwaremodulen, die mit dem Controller kommen. Dieses maschinentypische und umfangreiche Softwarepaket beinhaltet vorgefertigte Module, die von einfachen Antriebsfunktionen bis hin zu anspruchsvollen Motion-Control-Funktionen eingesetzt werden können. In der vertikalen Schlauchbeutelmaschine sorgen die Softwaremodule z.B. für hohe Siegelqualität, ein perfektes Druckbild auf dem Produkt, die richtige Bahnspannung oder die exakte Dosierung von Schüttgut, wie Blumensamen. Diese Funktionen lassen sich in kurzer Zeit durch Parametrierung und Programmierung realisieren – denn Movikit-Module sind vorprogrammiert und können so einfach in Betrieb genommen werden.
„Somit senken wir den zeitlichen Aufwand auf Kundenseite und geben dennoch die Möglichkeit, individuelle Anpassungen vorzunehmen“, erklärt Hack. „Denn die Module sind flexibel gestaltbar.“ SEW-Eurodrive arbeitet dafür mit einem offenen Quellcode. Maschinenbauer können dadurch für die Maschine notwendige Dinge, wie individuelle Abläufe oder Prozessketten, frei anpassen. „Hier wird der gesamte Ansatz von unserem StarterSet abermals sichtbar: Modularität bei gleichzeitiger Flexibilität. Das spart auf der einen Seite viel Zeit, auf der anderen Seite müssen Maschinenbauer aber nicht auf Individualisierung verzichten“, resümiert der Strategic Portfolio Manager. Die Entwickler brauchen sich also nicht mit dem Programmieren von Standardfunktionen aufzuhalten, sondern können ihre Energie in Abläufe und Prozessketten stecken.
AutomationFramework mit zentraler Zustandsmaschine
Die im StarterSet enthaltenen Movikit-Module können darüber hinaus miteinander kombiniert und in Abhängigkeit gebracht werden. Möglich macht das der Softwarebaustein Movikit AutomationFramework. Dieser nach Packaging Machine Language (PackML) standardisierte State- und Mode-Manager bildet eine Hülle für das Anwenderprogramm und vereint die Movikit-Module. Was bedeutet das in der Praxis? Alle im AutomationFramework enthaltenen Movikit-Softwaremodule arbeiten mit dem gleichen State. Über eine zentrale Zustandsmaschine (State-Machine) laufen alle im Framework befindlichen Movikit-Softwarebausteine synchron – das heißt sie begeben sich gemeinsam in Warteposition oder starten gleichzeitig. Sobald ein neues Softwaremodul integriert wird, ist es Teil dieser Synchronisierung. Die Vorteile: Anlagenerweiterungen und -veränderungen werden vereinfacht.
Kommunikation über Maschinen hinweg
Darüber hinaus ist das Automation Framework kompatibel zum Kommunikationsstandard PackML – und durch den im Bundle enthaltenen OPC-UA-Server nach außen geöffnet. Zur Unterstützung einer durchgängigen Kommunikation gibt es innerhalb des PackML-Standards die Datenschnittstelle PackTag. Sie sorgt dafür, dass sowohl eingehende als auch ausgehende Maschineninformationen standardisiert sind. Somit können Maschinen unterschiedlicher Hersteller in einer Linie kommunizieren. Auch externe Visualisierungen der Daten sind so einfach möglich. Das reicht bis zur Verwendung von Visualisierungsbausteinen unterschiedlicher Maschinen einer Anlage. SEW-Eurodrive geht noch einen Schritt weiter: Der Softwarebaustein enthält auch eine Visualisierungsvorlage, die es ermöglicht, Abläufe einer Anwendung vor der Inbetriebnahme zu überprüfen und anzupassen – ganz ohne zusätzlichen Programmieraufwand.
Hohe Siegelqualität
Wo kommen bei der vertikalen Schlauchbeutelmaschine die im StarterSet enthaltenen Movikit-Module zum Einsatz? Z.B. bei der Versiegelung der einzelnen Produktpäckchen. Sie muss hochwertig sein, um die nötige Qualität des Endprodukts zu gewährleisten. Neben der Ausfallsicherheit steht die Siegelqualität stark im Vordergrund. Die richtige Temperatur und der passende Druck sind entscheidend, auch das verwendete Verpackungsmaterial, das Format und die Maschinengeschwindigkeit. Alles in allem handelt es sich hier um eine komplexe Regelung, um eine solide und sichere Schließung zu erzielen. Mit den im Movikit AutomationFramework enthaltenen Softwaremodulen lassen sich derartige Prozesse hochpräzise ausregeln – selbst bei großen Störgrößen. Das Movikit MultiMotion Camming steuert z.B. das Öffnen und Schließen der Schweißzangen sowie den Druck beim Verschließen der Beutel. Die Module benötigen keine komplizierte Programmierung und lassen sich in kurzer Zeit einfach parametrieren.
Maschinentypische Baukästen
Ein StarterSet ist nicht nur für vertikale Schlauchbeutelmaschinen erhältlich. SEW-Eurodrive bietet auch weitere maschinentypische Baukästen an – vom Anfang einer Verpackungsstrecke bis zum End-of-Line. Das Set ist nicht abgeschlossen, sondern lässt sich beliebig erweitern. Entsprechend der Entwicklungen des Marktes und auf spezielle Kundenforderungen wird das jeweilige StarterSet weiterentwickelt.
