Aufrufe
vor 1 Jahr

Industrielle Automation 4/2016

  • Text
  • Automation
  • Industrielle
  • Industrie
  • Unternehmen
  • Software
  • Einsatz
  • Produkte
  • Produktion
  • Sensorik
  • Sensoren
Industrielle Automation 4/2016

SENSORIK UND MESSTECHNIK

SENSORIK UND MESSTECHNIK 03 Moderne Systeme für die Produktion werden am Institut für Produktionsmanagement, Technologie und Werkzeugmaschinen (PTW) der TU Darmstadt entwickelt 02 Das Institut (PTW) der TU Darmstadt zeigt, wie sich Produkte in der Fertigung verfolgen lassen, zum Beispiel per RFID-Transponder Routineaufgaben übernehmen und sich auch selbst steuern, muss der Mensch vermehrt dann eingreifen, wenn es Probleme gibt. Es wird sich also die Rolle der Mitarbeiter hin zum Entscheider und Problemlöser verändern. Bedarfsgerechte Informationen Doch die Schnittstellenoptimierung reicht noch weiter: In der Fertigung der Industrie 4.0 werden sich Mitarbeiter anmelden und bedarfsgerecht mit Informationen versorgt. Selbst die Losgröße 1 ist damit kein umständlicher Spezialfall mehr, wie die Lernfabrik der TU bereits zeigt: Für jeden Mitarbeiter werden je nach Qualifikation verschiedene Montagevideos abgerufen und auf die weißen Arbeitstische projiziert. Die Videos sind für eine variantenreiche Fertigung mit realen Produkten aufgenommen und lassen sich per Baukastensystem variieren. Ziel von Industrie 4.0 ist es, dass der Prozess sich dem Mitarbeiter anpasst – nicht umgekehrt. Das erleichtert die Arbeit und beschleunigt Prozesse. Vernetzung der Maschinen und Systeme Neben der Vernetzung von Mensch und Maschine geht es bei Industrie 4.0 um die Vernetzung von Geräten untereinander. Stichworte sind das „Internet der Dinge“ oder „M2M-Kommunikation“ (machine to machine). Das fängt damit an, dass Produkte mit einem Transponder, Chip oder Code versehen werden, der an jeder Maschine ausgelesen und mit weiteren Informationen angereichert werden kann. In der Darmstädter Lernfabrik ist ein RFID-System zur Funkübertragung von Daten zwischen Maschine und Produkt bereits im Einsatz – mit kleinen Abstrichen: Zum Beispiel hat das Rohmaterial am Anfang noch keinen eigenen Transponder, da dieser das Fräsen nicht überstehen würde. Dafür lässt sich der Kleinladungsträger, in dem es sich durch die Halle bewegt, verfolgen. Damit kann der Weg des Bauteils durch die Ferti­ gung bereits dargestellt und die Grundlage für eine integrierte Qualitätskontrolle geschaffen werden. Im Zusammenspiel mit weiteren gesammelten Informationen kann der Energieverbrauch pro Produkt kalkuliert werden. Einsparmöglichkeiten sind so leicht zu erkennen. Praktisches Beispiel: intelligente Messkettensteuerung Ein zentrales Element dieser vernetzten Produktion ist die Steuerung der Messkette, bei der die Daten aller eingesetzten Sensoren zusammenfließen und verarbeitet werden. Wie das konkret aussehen kann, lässt sich Wir haben keine Lernfabrik auf der grünen Wiese hochgezogen, sondern bauen auf dem Stand auf, der in vielen kleinen und mittelständischen Unternehmen wiederzufinden ist. Das heißt, die moderne Produktion wird nicht als Idealbild aus dem Nichts geschaffen, sondern die vorhandenen Geräte und Prozesse werden nachträglich optimiert. Andreas Wank, wissenschaftlicher Mitarbeiter des PTW und Projektverantwortlicher am Beispiel des Industriemessverstärkers PMX des Darmstädter Messtechnik-Unternehmens HBM erklären, der als Wegbereiter in diesem Bereich gilt. Der Messverstärker ist eines von vielen Geräten verschiedener Hersteller, die die digitalisierte Produktion auf dem Uni-Campus zum Leben erwecken und sich für die Aufrüstung bestehender Produktionsketten besonders eignen. Das intelligente Datenerfassungssystem überwacht und steuert die gesamte Messkette der Produktion (Stichwort „Condition Monitoring“) und sorgt dafür, dass wichtige Unterstützungsprozesse wie Qualitätsmanagement und Instandhaltung optimiert werden. Darüber hinaus ist der PMX mit einer webbasierten Software mit moderner Bedienoberfläche ausgestattet. Per integriertem Industrial-Ethernet- Anschluss können mit PMX die Produktionsanlagen in Echtzeit vernetzt werden. Zudem erkennt PMX mithilfe elektronischer Datenblätter (Transducer Electronic Data Sheets – kurz „TEDS“) die Sensoren in der Messkette und kann diese automatisch parametrieren, sodass alles gleich wieder einsatzbereit ist. Ausfälle, Abweichungen und Redundanzen werden ebenfalls erkannt, gemeldet oder umgangen. Prozesse und Personaleinsatz werden effizienter. Außerdem „lernt“ das System: Ziel ist eine Selbstoptimierung anhand vorgegebener Kennzahlen. Mithilfe solcher moderner Systeme können Herstellungskosten gesenkt sowie Qualität und Geschwindigkeit gesteigert werden. Fotos: Institut für Produktionsmanagement, Technologie und Werkzeugmaschinen (PTW) der TU Darmstadt/HBM www.hbm.com 12 INDUSTRIELLE AUTOMATION 4/2016

SENSORIK UND MESSTECHNIK Sensoren mit Durchblick Wie sich Ultraschall-Einwegschranken in erschwerten Produktionsbedingungen behaupten Sensorsysteme, die selbstständig auf unterschiedliche Situationen reagieren, sind heute in vielen Bereichen der Industrie zu finden. Hierzu zählen u. a. Ultraschall- Einwegschranken. Sie eignen sich ideal für Anwendungen, in denen transparente Objekte erkannt und gezählt werden müssen. Ultraschall-Näherungsschalter haben ihren festen Platz in der Automatisierungstechnik gefunden. Allerdings setzt die Schallgeschwindigkeit in der Luft den Sensoren Grenzen in den erzielbaren Schaltfrequenzen. Standardmäßig liegen diese je nach Reichweite der Sensoren zwischen 2 Hz und 30 Hz. Einige spezielle Typen erzielen eine Schaltfrequenz bis zu 250 Hz. Ultraschall- Einwegschranken hingegen, die mit getrenntem Sender und Empfänger arbeiten, können Schaltfrequenzen bis zu 500 Hz erreichen. Microsonic als Spezialist für Ultraschall-Sensorik in der industriellen Automatisierungstechnik bietet seine Ultraschall- Einwegschranke sowohl im quaderförmigen Miniaturgehäuse als auch im zylindrischen M18-Gehäuse an. Darüber hinaus verfügt die Baureihe über einen Schaltausgang in PNP-Schalttechnik und deckt einen Arbeitsbereich von 10 bis 2 500 mm ab. Objekte berührungslos auf engstem Raum erfassen Die Einwegschranke besteht aus zwei baugleichen Einheiten, die einmal als Sender und einmal als Empfänger betrieben werden. Über den Steuereingang erkennen die beiden Einheiten, ob sie als Sender oder Empfänger arbeiten sollen: Liegt Pin 2 auf +UB, arbeitet diese Einheit als Sender. Dieser sendet zyklisch Schallimpulse aus, die vom Empfänger erfasst werden. Unterbricht ein Objekt den gepulsten Schallstrahl zwischen Sender und Empfänger, wird der Schaltausgang des Empfängers gesetzt. Die kleine, quaderförmige Ews-15/CD ist kompatibel zu vielen Lichtschranken und erleichtert den Umstieg auf die Ultraschall- Einwegschranke vor allem bei kritischen Anwendungen. Die robusten Ultraschall-Einwegschranken kommen in den unterschiedlichsten Anwendungen zum Einsatz. Sie eignen sich, um berührungslos auf engstem Raum und unter erschwerten Produktionsbedingungen Objekte zuverlässig zu erkennen oder Abläufe zu überwachen. So zählen sie z. B. Objekte oder Behältnisse auf Förderbändern auch bei hoher Geschwindigkeit oder übernehmen die Anwesenheitskontrolle von Objekten mit unregelmäßiger Oberfläche sowie bei staubiger Umgebung. Des Weiteren können die Einwegschranken für die Stauüberwachung in Abfüllanlagen bei Flaschen, die Detektion von Verpackungen oder die Folienrisskontrolle genutzt werden. Flaschen zählen und Folienrisse überwachen Gerade für das schnelle Zählen und sichere Erkennen von Flaschen in Abfüllanlagen der Getränkeindustrie ist eine kurze Reaktionszeit der Ultraschall-Einwegschranken gefragt. Die Ews-Familie meistert diese Herausforderung mit einer hohen Schaltfrequenz von bis zu 500 Hz. Der Ansprechverzug kann sogar weniger als 2 ms betragen. Dank dieser Voraussetzungen können nicht nur Flaschen mit einer hohen Zählfrequenz, sondern auch sehr schmale Lücken zwischen zwei Flaschen bei hoher Maschi- nengeschwindigkeit erfasst werden. Häufig müssen Glas- oder Plastikflaschen erkannt werden, die aufgrund von Material und Transparenz kapazitive und optische Sensoren vor ein nahezu unlösbares Problem stellen; Ultraschall-Einwegschranken hingegen nicht. Auch wird in Abfüllungsanlagen für das Spülen der Flaschen Wasser versprüht. Erschwerte Produktionsbedingungen machen der Ultraschall-Einwegschranke nichts aus. An einer Verpackungsmaschine ist eine hochtransparente Folie mit nur 10 µm Stärke auf Bahnriss zu überwachen. Aufgrund der Taktung des Vorschubs kommt es zu einem starken Wellenschlag in der Folie. Hier ist eine tastende Abfragung der Folie mit hilfe eines Ultraschall-Nährungsschalters nicht möglich, da der Schall aufgrund des starken Wellenschlags in der Folie weggespiegelt wird. Abhilfe schafft in dieser Applikation der Einsatz einer Ultraschall-Einwegschranke aus der Ews-Familie. Die Schallleistung des Senders ist so einzu stellen, dass die sehr dünne Folie den gepulsten Schallstrahl vollständig unterbricht. Dank des geringen Ansprechverzugs der Ews-25/ M18/CD von nur 2 ms spricht die Einwegschranke bei einem Folienriss sehr schnell und sicher an. www.microsonic.de INDUSTRIELLE AUTOMATION 4/2016 13

AUSGABE