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Industrielle Automation 6/2015

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Industrielle Automation 6/2015

Berührungslos führen

Berührungslos führen Reibungsloser Fertigungs- und Datenfluss in vollautomatischen Montagelinien dank RFID-Technologie 01 RFID-Schreib-/Lesegeräte erfassen die Identifikationsnummer und schreiben den Bearbeitungsstatus sowie die Zieladresse zurück und leiten die Werkstückträger in die richtigen Wege Benedikt Hartmann, Marcus Illgen Um zu produzierende Bauteile unterschiedlicher Varianten durch die zahlreichen Stationen einer vollautomatischen Montagelinie zu leiten, wird die RFID-Technologie eingesetzt. Sie ermöglicht durch berührungslos lesbare und beschreibbare Transponder, dass der Status der ausgeführten Montageschritte, die Zieladressen und bei Bedarf auch Prüfergebnisse mitgeführt werden. Auf diese Weise können hohe Leseraten und eine Fehlerquote nahe Null realisiert werden. An vollautomatischen Montagelinien stellt sich oft die Frage, wie die Automatisierungstechnik die zu fertigenden Produkte fehlerfrei durch die notwendigen Stationen leitet und dabei den Montagefortschritt erfasst sowie dokumentiert. Vor allem an komplexen Linien mit diversen Stationen, die oft auch mehrere Vormontagevorgänge für diverse Produktvarianten Benedikt Hartmann, Vertriebsbeauftragter bei der Siemens AG in Würzburg; Marcus Illgen, Promotor Simatic IDENT bei der Siemens AG in München integrieren, ist es nicht leicht, den Überblick über den Fertigungsfluss zu behalten. Die Preh IMA Automation GmbH hat eine zuverlässig funktionierende Lösung gefunden. Das Unternehmen aus Bad Neustadt an der Saale setzt auf RFID-Technologie – Radio Frequency Identification, ein berührungsloses Lesen und Beschreiben mobiler Datenspeicher (Transponder), die an umlaufenden Werkstückträgern befestigt sind. Der Anlagenbauer vertraut dabei auf durchgängige Automatisierungslösungen von Siemens und legt diese individuell nach den Anforderungen der Betreiber aus. Abhängig vom Gesamt- konzept wird mit einer zentralen oder mehreren verteilten Steuerungen gearbeitet. Individuelle Systemlösungen Basierend auf mechanisch und softwaretechnisch weitgehend standardisierten Modulen planen und realisieren die PIA-Mitarbeiter individuell an die Kundenanforderungen und die jeweilige Produkt stückzahl angepasste Lösungen. Diese reichen vom einzelnen Handarbeitsplatz über flexibel verknüpfbare Arbeitsplätze (PrehFlex) und einzelne Montagezellen (PrehCell) bis hin zu komplexen, vollautomatischen Montagelinien. Eine Anpassung an neue Varianten oder sich ändernde Produkt-lebenszyklen ist dabei jederzeit möglich. Ein Beispiel ist eine vollauto matische Montagelinie für manuelle Kfz- Sitzverstellungen. Diese ist für einen Partner bestimmt, der anspruchsvolle mechatronische Systeme und Komponenten an die Automobilindustrie liefert. Die Montagelinie setzt sich zusammen aus neun Bearbeitungszellen, die über ein umlaufendes Transportsystem verbunden sind. Alles in allem belegt diese Linie nur eine Grundfläche von 28 × 11 m. Den einzelnen Zellen 56 INDUSTRIELLE AUTOMATION 6/2015

MESSE I SPS IPC DRIVES 2015 02 Bild links: Die RFID-Technologie koordiniert den Fertigungsfluss komplexer, vollautomatischer Montagelinien von Preh IMA Automation (PIA) sind teils mehrere Vormontageplätze vorgelagert, die linear oder über Drehtische angebunden sind. Insgesamt besteht die Linie aus 60 Stationen zum Verbinden, Schweißen, Dosieren, Messen/Prüfen und Beschriften von derzeit einem guten Dutzend Produktvarianten. Einmal auf einen der 60 Werkstückträger aufgesetzt, durchlaufen die Bauteile die Zellen und Stationen in einer maximalen Taktzeit von fünf Sekunden. Koordination des Fertigungsflusses per RFID Die richtige Abfolge der Arbeitsschritte wird mithilfe von 26 RFID-Schreib-/Lesegeräten (Reader) vom Typ Simatic RF310R gesteuert. Sie lesen die auf einem mobilen Datenträger vom Typ RF340T gespeicherte Identifikationsnummer bzw. Zieladresse aus und melden diese zurück an die zugehörige Steuerung, die dann die Weichen für den weiteren Weg stellt. Der Transponder ist dabei am Werkstückträger befestigt. Gelesen und geschrieben wird ausschließlich bei ruhenden Werkstückträgern, getriggert durch Initiatoren oder Lichtschranken. Die maximale Übertragungsrate liegt bei 115 KBit/s, sodass die geforderten Taktzeiten nicht durch das RFID-System beeinflusst oder verlängert werden. Ist ein Bearbeitungsschritt abgeschlossen, wird die nächste Zieladresse auf den Datenträger geschrieben und der Werkstückträger auch nur an dieser Station angenommen. Fehlerhaft ausgeführte Schritte führen zum Ausschleusen des Bauteils aus dem Prozess und zum Weitertransport zu einem Analyseplatz. Dort entscheidet der Bediener, ob das Bauteil reparabel ist und wieder eingeschleust werden kann oder ob es aus dem Prozess genommen werden muss. In der beschriebenen Montagelinie werden die Bauteile am Ende der Montage geprüft, wenn alle Arbeitsschritte korrekt ausgeführt wurden. Die Daten wie Drehmomente und Drehwinkel werden über das Netzwerk an den Leitrechner übermittelt und archiviert. Zudem wird eine Seriennummer generiert, auf den Datenträger geschrieben und per Laser auf das Bauteil aufgebracht. So lassen sich die Teile später identifizieren und einer Charge zuordnen. Nahezu fehlerlose Identifizierung „Ein Vorteil des berührungslosen Lesens per RFID ist, dass die Ergebnisse nicht durch Verschmutzung der Optik, die Qualität des zu lesenden Codes oder sich ändernde Beleuchtungsverhältnisse beeinträchtigt werden können. Wir realisieren so Leseraten und Fehlerquoten nahe Null“, sagt Klaus Rüster, Abteilungsleiter Vertrieb Montageanlagen und Marketing bei Preh IMA Automation. „Hinzu kommt die Möglichkeit, Daten zurück auf die Transponder zu schreiben, wobei wir je nach Aufgabe oder Kundenwunsch nur den jeweiligen Status nach einer Bearbeitung (IO/NIO) oder aber auch Prüfergebnisse dokumentieren und mitführen.“ Die Transponder bieten mit ca. 8 KByte FRAM ausreichend Anwenderspeicher dafür. Sie können direkt auf Metall montiert und aus einer Entfernung von bis zu 0,2 m ausgelesen und beschrieben werden. Die ISO 15693-konformen HF-(Hochfrequenz)- Transponder sind mit Abmessungen von 25 × 15 × 48 mm für den Einsatz in und an kleineren Werkstückträgern prädestiniert. Zuverlässige und langlebige Automatisierungslösungen Die Anbindung der RFID-Leser an die jeweilige Zellensteuerung, hier durchgängig Simatic S7-300, ist über Profibus-Anschaltbaugruppen ASM 456 via Steckverbindung realisiert. An jede dieser Baugruppen können zwei RFID-Reader angeschlossen werden – alternativ auch Kameras der Baureihe Simatic MV420/MV440. Weitere Komponenten sind tragbare Simatic Mobile Panel 177 PN zur Visualisierung und Bedienung der Zellen und wahlweise Simatic Industrie-PCs zur Ansteuerung mehrerer Stationen bzw. Simatic Panels für einzelne Stationen. Hinzu kommen Simatic Rack-PCs, die als Prüfrechner und Visualisierungssystem für die Gesamtanlage fungieren. Eine Besonderheit ist die Drehmomentprüfung der Sitzverstellungen, wobei über Umrichter Sinamics S120 angetriebene Servomotoren Simotics S-1FK7 das Gegenmoment simulieren. Bei Automatisierungslösungen muss in der Regel eine technische Verfügbarkeit von über 85 % zugesichert werden. Damit sind Zuverlässigkeit und Langlebigkeit immer sehr wichtig. Fotos: 01/02 Werkfoto Preh IMA Automation/Fotolia www.siemens.de Sicherheitstechnik für den Maschinenbau www.euchner.de NEU CTP Transpondercodierter Sicherheitsschalter mit Zuhaltung Höchste Sicherheit, Kategorie 4/PL e Zuhaltekraft 2600 N Manipulationssicher Schmale Bauform mit Schutzart IP 67/ IP69 Robustes Gehäuse mit Metallkopf Reihenschaltung von bis zu20Geräten SPS NÜRNBERG 24.-26.11.2015·Halle 7/Stand 440 EUCHNERGMBH+CO. KG I KOHLHAMMERSTRASSE16 I 70771LEINFELDEN-ECHTERDINGEN I 0711 7597-0 I INFO@EUCHNER.DE

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