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| betacontrol gmbh; Freudenberg (Deutschland) | | Embedded & PC-based | Eine echtzeitfähige Software-PLC auf einem ultrakompakten Industrie-PC ist die innovative Antwort eines führenden Anbieters auf die weiter steigenden Anforderungen an die Präzision und Flexibilität seiner bewährten Messsysteme für Halbzeuge und Bahnwaren in der Kunststoffe, Metalle, Papier und Textilien verarbeitenden Industrie: Resultat: Höchste Regelgenauigkeit bei noch kürzeren Messzyklen und komfortabler ?Live"-Visualisierung der Messergebnisse. All dies auf der Basis durchgängiger Standardkomponenten des Weltmarktführers für Automatisierungstechnik.
An unterschiedlichste Messanwendungen adaptierte Systemlösungen sind seit gut drei Jahrzehnten das Metier der Betacontrol GmbH (Freudenberg). Mit heute rund 25 Mitarbeitern hat sich das Unternehmen als Technologieführer und weltweiter Anbieter innovativer Dicken- und Flächengewichtsmesstechnik und darauf abgestimmter verfahrenstechnischer Dienstleistungen etabliert. So tragen Systeme von Betacontrol maßgeblich dazu bei, die Qualität von Kunststoff- und Metallfolien, Papieren, Textilien, Schaumstoffen, Bodenbelägen oder Vliesen auf konstant hohem Niveau zu halten.
Um individuelle Kundenanforderungen einfach, schnell und kostenoptimiert erfüllen zu können, setzen die Siegerländer schon seit Jahren konsequent auf modulare Konzepte und etablierte Standards. Das gilt auch für die produktgerechte Sensorik und die verteilten Intelligenzen auf der Automatisierungsseite, um qualitätsrelevante physikalische Größen wie Flächengewicht, Dicke, Dichte, Feuchte, Länge, Weg und Geschwindigkeit präzise zu erfassen, in engsten Toleranzen zu regeln, effizient auszuwerten und zu archivieren. Dabei nutzt Betacontrol gezielt die Vorteile der Hard- und Softwareprodukte von Siemens Automation and Drives (A&D) für eine durchgängige Architektur und komfortables Engineering.
Automatisierung als Motor der Innovation
Der Markt stellt wachsende Anforderungen, um die Produktivität zu steigern und Kosten zu sparen. Gesicherte Produktqualität bei erhöhten Anlagengeschwindigkeiten bedingen kürzere Messzyklen mit sofortiger Auswertung und lückenlosem Nachweis der Messergebnisse. Das im Lauf der Jahre wiederholt innovierte Hard- und Softwarekonzept zur Steuerung und Visualisierung der Traversen und Messköpfe von Betacontrol kommt dieser Herausforderung in seiner jüngsten Ausprägung Indicon One S 03 auf beispielhafte Weise entgegen.
Mit diesem System hat der Hersteller zugleich den Wechsel zu einer echtzeitfähigen Software-PLC für die Ansteuerung des Messkopfs und zu einem noch leistungsfähigeren Box PC für die Visualisierungs- und Archivierungsaufgaben vollzogen - beide aus dem Simatic-Spektrum von Siemens A&D.
Der bevorzugte Einsatz von Automatisierungstechnik des namhaften Ausrüsters hat handfeste technische und logistische Gründe. ?Wir sind ein relativ kleines, aber weltweit tätiges Unternehmen, das sich auf die globale Verfügbarkeit zugelieferter Komponenten verlassen muss", sagt Michael Hecht, Geschäftsführer von Betacontrol. Neben der breiten Akzeptanz des Partners und der zuverlässigen Ersatzteilversorgung an jedem Kundenstandort weltweit sei außerdem die aktive Unterstützung während der Entwicklungsphasen entscheidend: ?Das schont unsere Personalressourcen und hat wiederholt zu innovativen Lösungen beigetragen."
Messen mit Methode...
Verfahrenstechnische Herzstück aller Messsysteme der Siegerländer ist der Messkopf mit dem auf die jeweilige Anwendung abgestimmten Sensor. Quer zur Folienabzugsrichtung verfahrend und auf einer steifen, kastenförmigen Traverse montiert erfasst er in Millimeterabständen innerhalb weniger Millisekunden aktuelle Produktdaten, um diese an die Steuerung bzw. Regelung zu übergeben, die bei Abweichungen vom Sollwert in den Prozess eingreift und beispielsweise die Heiztemperatur eines Extruders oder den Lippenspalt einer Austragdüse entsprechend korrigiert. Bei einer maximal erfassbaren Bahnbreite von derzeit 13 m müssen bei jedem Messumlauf 13.000 Messwerte aufgenommen und verarbeitet werden.
Im Gegensatz zu herkömmlichen, analogen Messköpfen kann der radiometrische Flächengewichtssensor Deka Smart von Betacontrol aus erfassten Daten intern einen Mittelwert bilden und diesen gewandelt und linearisiert über eine Profibus-Anbindung weitergeben. Dies geschieht völlig unabhängig von der Anzahl der Busteilnehmer - wie digitalen Ein /Ausgängen, dem Gleichstromantrieb des Messkopfs und der Extruder-Düsenregelung - immer mit der maximalen Geschwindigkeit von 12 MBit/s.
...jetzt auch in Echtzeit
Empfänger der Daten ein Mitglied der neuen Embedded Automation Produktfamilie von Siemens: Microbox 420-RTX.
Die Microbox 420-RTX besteht aus der echtzeitfähigen Software-PLC Simatic WinAC RTX 2005, die auf einem robusten und ultrakompakten Embedded Industrie-PC vorinstalliert ist. ?Mit dieser Kombination erreichen wir bei typischen Messanwendungen unserer Kunden einem um den Faktor 3 verbesserte Erfassungsgeschwindigkeit", betont Hartmut Neitzke, Softwareentwickler bei Betacontrol.
Für den schnellsten Task bei der Messwertaufnahme und Traversensteuerung wurden damit nur noch zwei bis drei statt bisher sechs bis acht Millisekunden gemessen. ?Das ermöglicht eine noch schnellere, präzisere Regelung und schafft Ressourcen für zusätzliche Aufgaben bzw. größere Datenmengen oder Produktbreiten."
Neitzke zufolge erreiche man mit dem neuen System fast die Steuerungsleistung einer Hardware-SPS, ohne auf den gewohnten Komfort und die Durchgängigkeit beim Engineering verzichten zu müssen: Betacontrol nutzt zur Programmerstellung die - zur Simatic S7 400 codekompatible - Software-PLC Structured Control Language (SCL) und verschaltet die selbst erstellten Bausteine grafisch mit Continuous Function Chart (CFC). Komplexe Berechnungen, wie des Produktprofils im Wendepunkt der Messtraverse, lassen sich mit Hilfe des WinAC Open Development Kits (ODK) sehr einfach auf die Windows-Ebene übertragen, um sie dort in gängigen Softwaretools zu realisieren.
Alles auf einer Karte...
Die Microbox 420-RTX wird von Siemens einsatzfertig mit dem auf die Anwendung zugeschnittenen Betriebssystem Microsoft Windows XP Professional embedded (XPe) geliefert. In der um 20 bis 35 % abgespeckten Version läuft das Betriebssystem nicht nur äußerst stabil, sondern beansprucht einschließlich vorinstalliertem WinAC RTX 2005 nur noch rund 500 MB, die auf einer CF -Karte gespeichert sind.
Dieser Datenträger spart wiederum die sonst erforderlichen rotierenden Teile, wie Festplatte und Lüfter. So kann der Kompakt-IPC unter rauesten Betriebsbedingungen im direkten Umfeld der Maschine eingesetzt werden. Das Gerät steckt problemlos Temperaturen bis 50°C weg, was insbesondere an Extrusionslinien zählt und einer der Auslöser war, darauf umzusteigen. Darüber hinaus ist der Microbox-PC erhöht vibrations- und schockbeständig und mit einem Ganzmetallgehäuse auch unempfindlich gegenüber elektromagnetischen Einflüssen.
...und sicher in jeder Lage
Mit ihrem 25 KB großen SRAM bietet die Microbox 420-RTX selbst ohne unterbrechungsfreie Stromversorgung Datenremanenz bei Spannungsausfällen. Damit lassen sich wichtige Daten auf dem Mikrorechner halten, um nach Unterbrechungen ein nahtloses Wiederanfahren zu ermöglichen und so die Verfügbarkeit und Produktivität zu maximieren.
Da sich Betriebssystem und Anwendungssoftware schreibgeschützt auf einer CF Karte befinden, haben schließlich auch Viren keine Chance, sich auf dem Rechner auszubreiten: Nach einem Neustart ist der ursprüngliche Zustand schnell wieder hergestellt. Verständlich, dass sich Softwareentwickler Hartmut Neitzke eine vergleichbare Embedded-Lösung auch für das überlagerte Visualisierungssystem wünscht.
Verteilte Intelligenzen
Der Kompakt-IPC ist in einem Schaltkasten direkt an der Anlage montiert und kommuniziert über eine der beiden integrierten Ethernet-Schnittstellen mit der Visualisierung des Softwaresystems Indicon One S 03, die auf einem überlagerten Simatic Box PC 627 arbeitet und auf Simatic WinCC von Siemens fußt. Das bewährte SCADA -System stellt sämtliche Funktionalitäten zum Bedienen und Beobachten, für die Datenarchivierung sowie leistungsfähige Standardschnittstellen bereit, einschließlich OLE , ActiveX und OPC . Damit ist es offen für Erweiterungen und lässt sich flexibel auch an überlagerte MES - bzw. ERP -Systeme anbinden.
Betacontrol verteilt die Aufgaben Visualisieren und Steuern ganz bewusst auf zwei leistungsfähige Schultern. Zum einen kann die WinAC-Steuerung auf diese Weise notfalls autark weiterlaufen, zum anderen schafft diese Lösung ideale Voraussetzungen für die modulare, kundenspezifische Erweiterung um zusätzliche Messtraversen. Unterstützt wird dies durch die Vorverarbeitung der Messdaten im jeweiligen Microbox-PC vor Ort und die daraus resultierende Entlastung der überlagerten Visualisierung.
?Die Echtzeitfähigkeit der WinAC-Software auf der Microbox 420-RTX erhöht die Leistungsfähigkeit unseres Systems ein weiteres Stück," ergänzt Hartmut Neitzke, sodass wir die tatsächlich produzierte Qualität auf der Basis aktueller Messdaten unter WinCC nahezu ,live' visualisieren können." Neuer Standard dafür ist ein von der Rechnereinheit um bis zu 5 m abgesetzt installierbares Flat Panel FP77 Touch. Die Trennung mache die Applikation noch ein kleines Stück verfügbarer, weil ein defektes Panel schnell und einfach durch ein anderes oder vorübergehend auch durch einen herkömmlichen Röhrenmonitor ersetzt werden könne.
Die Archivierung von Prozessdaten erfolgt über die WinCC-Option User Archives, die das Abspeichern zusammengehörender Anwenderdaten in Form von Datensätzen ermöglicht - wobei Betacontrol im Fall des Box-PC 627 immer auch die Raid-Option nutzt und auf zwei Festplatten sichert. Der Anwender kann abgespeicherte historische Daten jederzeit auf den Bildschirm holen und somit schnell auf eventuelle Rückfragen zur Qualität seiner Produkte antworten.
Flexibilität für Top-Qualität
Zu den ersten Anwendern des aktuellsten Betacontrol-Systems gehört die Siegling GmbH (Hannover) einer der führenden Anbieter von Flachriemen und Transportbändern aus Kunststoff für die Antriebs- und Leichtfördertechnik. ?Bei den hohen Qualitätsstandards unserer Transilon-Förderbänder kommt es bei der Beschichtung auf eine möglichst gleichmäßige Flächengewichtsverteilung an", sagt Dr. Neele Neelen, Geschäftsführer des Unternehmens. ?Dies um so mehr, wenn unsere Bänder direkter Bestandteil von Produktionsprozessen sind."
Siegling suchte daher nicht nur nach sehr hoher Regelgüte und größtmöglicher Konstanz, wie dies die Echtzeitmessung mit Deka Smart bietet, sondern auch nach einer Lösung, um die reale Gewichtsverteilung der Bänder über die gesamte Fläche darzustellen. ?Die Siemens-Technik als durchgängige, offene Basis des Betacontrol-Systems ermöglicht uns eine sehr flexible Anpassung an derart anspruchsvolle Kundenanforderungen."
Hinzu kommt die Investitionssicherheit des Indicon-Systems durch den konsequenten Einsatz von Standardkomponenten. Mit Blick auf künftige Innovationen denkt Hartmut Neitzke währenddessen schon an die Einbindung weiterer Produkte aus dem Portfolio von Siemens A&D, wie zur durchgängigen und drahtlosen Kommunikation über Profinet bzw. Industrial Wireless LAN oder zur optischen Qualitätssicherung mittels optischen Sensor Systemen.
erschienen in: IPCworld 4/06 |
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