Use Case Wie die Automatisierung komplexer CPG-Maschinen gelingt

Redakteur: Sebastian Human

Mit PacDrive 3 will Schneider Electric die anspruchsvolle und wettbewerbsstarke Automatisierung in der Verpackungsindustrie fördern. Wie kann die Technologieplattform eine präzise Motorvorsteuerung und Motionfunktionalität unterstützen?

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Auch die Automatisierung der Verpackungsindustrie kann von einer durchgängigen Vernetzung profitieren.
Auch die Automatisierung der Verpackungsindustrie kann von einer durchgängigen Vernetzung profitieren.
(Bild: gemeinfrei / Unsplash)

Um heutzutage in der Verpackungsindustrie wettbewerbsfähig zu sein und das auch in Zukunft bleiben zu können, sind Unternehmen der CPG-Branche (Consumer Packaged Goods) auf leistungsstarke, präzise und flexible Anlagen angewiesen. Hohe Anforderungen an die Produktvielfalt – wie beispielsweise an die Varianz von Form, Material oder Größe – verlangen nach schnellen Umrüstzeiten und komplexen Maschinenabläufen. Mit der Technologieplattform PacDrive 3 hat Schneider Electric eine Lösung entwickelt, die auf eine leistungsfähige Automatisierung zugeschnitten ist.

Performanz und Umfang des Portfolios an Antrieben, Robotertechnik, Controllern und Softwaretools richten sich insbesondere an die anspruchsvollen Aufgaben der Verpackung von Konsumgütern. Zu den Vorteilen zählen die Motionfunktionalität für bis zu 2.600 (zentrale oder dezentral getriebene) Servomotoren oder Roboterachsen, eine vollständig integrierte Ethernet-basierte Echtzeitkommunikation mit Sercos III sowie eine Softwareumgebung für die komplette Maschine. Anwender können damit unter anderem von smarten, schnellen sowie weniger fehleranfälligen Engineering- und Inbetriebnahme-Prozessen profitieren. Zusätzlich sollen Unternehmen auch spürbar reduzierte Steuerungs-Hardware, präzise Performance und beschleunigte Time-to-Market-Zeiten realisieren können. Die aktuellen Neuerungen von PacDrive 3 umfassen Einkabel-Servomotoren sowie weitere Funktionalitäten für die Lexium 62 Servoantriebe.

Zu den Maschinenherstellern, die bereits von PacDrive 3 profitieren, zählen unter anderem auch die deutschen Verpackungsmaschinenhersteller Senning und Somic. Beiden ist es mit der Lösung gelungen, sowohl die Maschinenleistung als auch den Engineeringprozess zu steigern. Das auf die Tissue-Industrie spezialisierte Unternehmen Senning konnte mit PacDrive 3 nach Angaben von Schneider Electric sogar einen neuen Weltrekord aufstellen.

Mehr Effektivität, Flexibilität und Effizienz

Bereits in der Planungs- und Entwicklungsphase von Neubauten, Modernisierungen oder Erweiterungen einer maschinellen Anwendung unterstützt das Softwareprogramm EcoStruxure Machine Expert den Engineering-Prozess. Simulationen, Modul-Bibliotheken und Demo-Projekte sind darin inbegriffen und ermöglichen bereits während der Planung die optimale Gestaltung an Hardware. Dadurch können Antriebsstränge optimal und exakt ausgelegt werden. Der Nutzer weiß somit immer, welche Hardware an welcher Stelle benötigt wird und kann mit geringem Zeitaufwand ein effizientes Ergebnis erzielen.

Der Machine Expert bietet außerdem noch weitere Möglichkeiten. Ist das Tool zu Beginn einmal implementiert, begleitet es den gesamten Lebenszyklus einer Maschine von Konstruktion über Programmierung bis zur Inbetriebnahme. Hiervon soll auch der Endkunde profitieren: Innerhalb einer einheitlichen Softwareumgebung lässt sich die gesamte Anlage von zentraler Stelle aus überwachen. Mit einem weiteren Feature – dem SimAdvisor – kann der Zustand der realen Hardware kontinuierlich mit dem virtuellen Abbild abgeglichen werden. Abweichungen vom theoretischen Idealzustand der Anlage können so erkannt und vorbeugende Wartungsmaßnahmen eingeleitet werden. Die Wahrscheinlichkeit von unkalkulierbaren Maschinenausfällen und -stillständen sowie von Folgedefekten aufgrund verschlissener Materialien minimiert sich auf diese Weise stark.

Weiterhin soll der Advisor seine Anwender dazu befähigen, Umstellungen der Hardware rein softwareseitig und während des laufenden Betriebs zu simulieren. Auf diese Weise wird die richtige Auswahl der notwendigen Komponenten erheblich vereinfacht und Umrüst- sowie Markteinführungszeiten lassen sich verkürzen. Auch ist es möglich, wichtige Investitionsentscheidungen datenbasiert abzusichern.

Sortiment an Technologien

Zusätzlich zur Software sollen Unternehmen nach Wunsch von Schneider Electric auch von einem umfangreichen Hardwareportfolio rund um PacDrive 3 profitieren. Der Konzern bietet hierzu ein breit gefächertes Sortiment an – von Motionsteuerung über Automatisierung und Human-Machine-Interfaces bis hin zu Frequenzumrichtern sowie komplexer Robotik.

Eine einzige Steuerung kann bis zu 130 Achsen regeln – das reduziert die Menge an montierter Hardware im Vergleich zu herkömmlichen Systemen. In Kombination mit der Controller-to-Controller-Kommunikation können Firmen bis zu 2.600 reale Motionachsen betreiben. Eine hohe Rechenleistung sowie die Erfassung und Übertragung von Echtzeitdaten sollen die vielen Achsen mit einer dynamischen und präzisen Vorsteuerung bewegen. Das wirkt sich positiv auf die Bewegungsgenauigkeit und Produktionsleistung einer Anlage aus, außerdem ist diese Arbeitsweise materialschonend. Aus der sinnvollen, präzisen und genau berechneten Ablaufstruktur resultiert eine optimierte Energieeffizienz, denn jede Bewegung ist berechnet und es entstehen keine überflüssigen Arbeitsabläufe.

Die integrierten Komponenten sind mit dem Green Premium Eco Label ausgezeichnet und damit eine ideale Lösung für alle Betriebe, die neben den Kundenanforderungen den Fokus auf Effizienz und geringe Umweltbelastung legen.

Senning erreicht Weltrekord

Das Unternehmen Senning ist ein Maschinenbaubetrieb für Herstellungs- und Verpackungsmaschinen sowie komplette Produktionslinien, die in der Tissue-Industrie zum Einsatz kommen. Die Fertigungsstraße S.PM 820 (in Verbindung mit der Gebindeverpackungsmaschine 660 TG) basiert technisch auf der Technologieplattform PacDrive 3 von Schneider Electric. Sie ist dazu in der Lage, pro Minute bis zu 8.000 Papiertaschentücher in 850 Einzelpackungen und 100 Gebinde zu verpacken – ein Weltrekord. Durch den Einsatz von PacDrive 3 profitiert Senning dabei von einer einheitlichen Softwareumgebung für Engineering, Programmierung und Inbetriebnahme sowie von leistungsstarken Controllern und Antrieben für den exakten Betrieb der komplexen Bewegungsabläufe.

Sennings Kunden wiederum profitieren insbesondere von der hohen Leistungsfähigkeit und Präzision der Maschinen. Die Technologie ermöglicht außerdem Platzersparnisse im Schaltschrank, da beispielsweise nur ein zentrales Netzteil notwendig ist. Dank der optimalen Energieausnutzung kann der Nutzer nunmehr nachhaltiger und kosteneffizienter wirtschaften. Dies wird mittels der rechenleistungsstarken Motionsteuerung unterstützt, die hochgradig effizient und präzise arbeitet.

Produktivitätssteigerung bei Somic

Ein weiteres Beispiel für die erfolgreiche Implementierung ist Somic, ein führender Hersteller kompakter und schneller Verpackungslinien. Der Betrieb und dessen Kunden profitieren von PacDrive 3 durch eine messbare Produktivitätssteigerung.

Durch die PacDrive 3 Technologie von Schneider Electric – eine Softwareumgebung und Hardware wie Industrie-PC, Maschinensteuerung und Servoantriebe beziehungsweise -motoren – erreichte beispielsweise die Verpackungsanlage von Kaffeekapseln eine Produktivitätssteigerung von 200 Prozent bei einer Nutzungsfläche von 50 Prozent. Diese verarbeitet nunmehr 1400 Kapseln pro Minute und gilt damit als schnellste Maschine ihrer Art. Besonderes Augenmerk gilt dem Schaltschrank der Anlage: da Somic verstärkt auf dezentrale Antriebstechnologie setzt, ist dieser absolut minimiert ist und muss nicht gekühlt werden.

Weiterhin ist eine vorbeugende Wartung dank Augmented Reality – dem EcoStruxure Augmented Operator Advisor – realisierbar. Dadurch können etwa Schaltschränke virtuell geöffnet und Servicetechniker direkt zu den neuralgischen Punkten geführt werden. Dabei stehen ihnen alle notwenigen Dokumentationen vor Ort zur Verfügung. Auch das Bedienpersonal kann anhand von How-To-Do-Videos einfache Instandhaltungsaufgaben durchführen, beispielsweise den Wechsel eines Formteils. Das optimiert den Service und reduziert Ausfallzeiten. Schlussendlich führt dies zur kontinuierlichen Verbesserung während des Betriebes und einer kürzeren Time-to-Market.

Den Kunden der leistungsstarken Verpackungsmaschinen sollen sich durch der Integration der EcoStruxure Machine-Lösungen von Schneider Electric 40 Prozent Energieeinsparungen sowie maximale Leistung bei minimalen Abmessungen bieten.

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