Software hält die Montage flexibel in Fluss
Aus weitgehend standardisierten Baugruppen und Modulen besteht die individuelle Montageanlage der Zukunft. Diesem Trend passen sich auch Steuerungstechnik und Montageautomation mit modularen Steuerungs- und Softwarekonzepten an.
Klare technische Linie: Individuelle Anlagen, deren Montagestationen über viele Produktgenerationen einsetzbar sind, markieren die Weiterentwicklung in der Montagewelt. „Kleine Stückzahlen zu einem wettbewerbsfähigen Preis zu montieren, erfordert dabei ein hohes Maß an Flexibilität und Modularität in der Montageanlage“, betont Christian Roels, Leiter Produktmarketing Steuerungstechnik bei Phoenix Contact in Blomberg.
Bei kleinen Stückzahlen wird die Flexibilität des Handarbeitsplatzes gebraucht, bei steigenden Losgrößen zählen semiautomatische Einheiten. Erst bei hohen Stückzahlen kommen vollautomatische Montagezellen zum Einsatz. Handlingstationen, Fördereinrichtungen und Prozesseinheiten sind im Einzelnen modular aufgebaut, haben einheitliche Schnittstellen und durchgängige Steuerungen. Handarbeitsplätze werden in „hybriden“ Anlagen mit Automatikstationen kombiniert.
Das modulare Design bei der Gestaltung von Montagelinien erlaubt die einfache Integration unterschiedlicher Prozesse in eine gesamte Anlage. Das hat natürlich auch spürbare Auswirkungen auf die Steuerungstechnik: „Denn vom jeweiligen Anwendungsfall ist es abhängig, welche Folgeoperationen wie etwa Montieren oder Palettieren möglichst parallel zur Hauptzeit des Prozesses erledigt werden“, ergänzt Roels.
Der Trend in Montagetechnik und Maschinenbau geht deshalb zur Zeit in zwei unterschiedliche Richtungen: zentrale und verteilte Steuerungskonzepte. „Eigentlich zwei divergierende Trends, die zunächst konträr zueinander stehen. Die Praxis zeigt jedoch, dass je nach Applikation und Anwendungsfeld beide Lösungen ihre Berechtigung haben und sich in Zukunft etablieren werden“, konkretisiert der Steuerungsexperte. Es sei sogar zu erwarten, dass beide Trends immer mehr auch in Kombination zum Einsatz kommen. Das werde nicht zuletzt durch die fortschreitende Verbreitung der Ethernet-Kommunikation gefördert.
Und das hat Konsequenzen für die Hard- und Software, die immer modularer aufgebaut sein werden, wie Roels mit dem Beispiel einer flexiblen Montagelinie zeigt: Ein Produkt wird der Linie zugeführt, in einem bis mehreren Arbeitsschritten verarbeitet, auf seine Qualität geprüft und am Ende der Bearbeitung weitergereicht. Die Linie kann wiederum in einer Fabrik in einem gesamtheitlichen Materialfluss eingebettet sein oder eigenständig betrieben werden. Typische Komponenten sind eine Rollenbahn, eine Materialzuführung, die Vor- und Endmontage, eine Prüfeinheit, eine weitere Rollenbahn sowie ein Leitstand oder eine zentrale Steuerung. „Alle diese Module sind mit kleinen dezentralen Steuerungen ausgestattet und lassen sich autark programmieren und in Betrieb nehmen sowie per Ethernet miteinander vernetzen“, betont er. Große und bisher schwer wartbare Steuerungsprogramme lassen sich somit in kleine und leichter wartbare Applikationsteile zerlegen, was wiederum zu höherer Flexibilität im Maschinendesign, kürzeren Inbetriebnahmezeiten, höherer Anlagenverfügbarkeit bzw. kürzeren Stillstandszeiten führe.
Ein weiterer Grund für modulare Steuerungskonzepte ist die Integration von komplexen Aufgaben wie Qualitätsendprüfung mit mathematischen Algorithmen oder optischen Kontrollsystemen. „Hierfür und auch für die Visualisierung werden immer häufiger Industrie-PCs eingesetzt. Das kann bis zur vollständigen Integration der Steuerungsaufgaben in den PC führen, wobei eine Soft-SPS die Prozesssteuerung für die unterlagerten Module übernimmt und mit den autarken Steuerungen der Einzelmodule kommuniziert“, meint der Phoenix-Contact-Mitarbeiter. Dafür werde Ethernet statt einfacher Ein-/Ausgabe zwischen den Modulen erforderlich, was allerdings eine Umstellung bisheriger Konzepte erfordere: „Mehrere Programme, je Steuerung mindestens ein Programm, müssen bearbeitet werden.“
Einfache Bedienung trotz verteilter, modularer Automatisierung und PC-basierte Lösungen prägen für den Blomberger Steuerungsexperten die nahe Zukunft der Steuerungstechnik in der Montage. Alle Programme würden dabei trotz dezentraler Strukturen in einem Projekt zusammengefasst, dies verbessere die Übersichtlichkeit. „Modernes Software-Engineering folgt somit den Anforderungen der Anwender, besonders bei der Dezentralisierung von Steuerungen und der Integration innovativer Module“, lautet Christian Roels Fazit.ACHIM SCHARF/KIP
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