Schokolade in Form gebracht

Zur Produktpalette von Winkler und Dünnebier Süßwarenmaschinen zählen Hohlkörper-, Eintafel-, Mogul-, Fondant- und Hartbonbonanlagen sowie Extruder. Für die Produktentwicklung und die Vorbereitung des industriellen Einsatzes stellt das Unternehmen auch Labor- oder Pilotmaschinen her. Eine dieser Maschinen ist die Laborgießmaschine A999, mit der sich selbst komplexe, dreidimensionale Gießprozesse durchführen lassen. Von Rockwell Automation wird sie mit dem Kinetix-Achssteuerungssystem ausgerüstet. Herzstück ist eine CPU der Logix-Familie – die 61-er CPU. Kinetix wurde speziell für die ControlLogix-Steuerungsplattform entwickelt Antriebssteuerung und SPS bilden eine Plattform. Hauptvorteile des Systems sind eine kompakte Bauform, volle Integration in die ControlLogix-Umgebung – die komplette Handhabung erfolgt aus der Steuerung heraus, modularer Aufbau mit 1 bis 8 Servoantrieben sowie Flexibilität und einfache Montage. Die Montage der Servoverstärker erfolgt nur mit je einer Schraube auf der Montageschiene Power Rail. Mit der Montage ist der Verstärker automatisch mit allen benötigten Versorgungen verbunden. ControlLogix vereint Ablaufsteuerung, Achssteuerung und Prozesssteuerung in einem Gerät. Logix vereinfacht die Entwicklung, die Integration und den Betrieb jeder Steuerungsanwendung. Die Speicherverwaltung mit symbolischen Namen (Tags) anstelle kryptischer Adressen, der multidisziplinäre Befehlssatz zur vereinfachten Integration von Ablauf- und Achssteuerung und eine ganze Reihe weiterer Funktionen tragen dazu bei. Die symbolische Adressierung der ControlLogix wird Logix-typisch nicht lediglich in der Programmiersoftware hinterlegt, sondern ist im Speicher der Steuerung abgelegt. Damit wird die Konfiguration der Kommunikation sowohl zu dezentralen Feldgeräten als auch zu übergeordneten Überwachungs- und Visualisierungssystemen vereinfacht.

Die Rockwell-Produkte steuern in der Süßwarenmaschine den gesamten Prozess, was die Koordination von bis zu sieben Servo-Achsen bedeutet. Viele diffizile Schritte sind hier aufeinander abzustimmen, wie Bernd Plies, Leiter der Elektro- und Automatisierungstechnik bei Winkler und Dünnebier, bestätigt: „Wir haben hier im Einzelnen die Achsen für den Formentransport. Außerdem ist der Kopf in X-, Y- und Z-Richtung verfahrbar – das heißt, für das dreidimensionale Gießen haben wir jeweils einen Servoantrieb montiert. Schließlich bleiben drei Achsen für Kolbenantriebe, das sind die Dosierantriebe, die höchst präzise zueinander ablaufen.“ Diese Konfiguration mit drei Antrieben bietet den Vorteil, dass drei unterschiedliche Massen gleichzeitig dosiert werden können. Eine Praline mit drei verschiedenen Bestandteilen lässt sich also in einem einzigen Arbeitsgang, dem so genannten Triple-Shot, herstellen.

Die Laborgießmaschine ist die Kleinausführung einer Universaldosiermaschine und wird für Laboranwendungen oder Kleinproduktionen eingesetzt. „Wir haben diese Maschine in unserem Technikum für die Entwicklung und Weiterentwicklung der Produkte“, erläutert Plies. Zwar sind die Maschinen für den individuellen Einsatz im kleinen Rahmen gedacht, doch sind sie so aufgebaut, dass man die gewonnenen Ergebnisse quasi 1:1 auf Großanlagen portieren kann. Das Anlagenlayout und die Konzeption für die Laborgießmaschine sind zusammen mit Rockwell entstanden. Gemeinsame Entscheidungen bezogen sich beispielsweise auf die Antriebsauslegung und die Systemauswahl. Obwohl sich die Integration der Komponenten bei diesem komplexen Projekt zunächst schwierig gestaltete, mussten hier keine Motoren ausgetauscht werden. Die automatisierten Antriebe sind Standardprodukte.

Für die Dosierachsen der Laborgießmaschine kam ein neues Verfahren zur Anwendung, bei dem die Antriebe nicht über Einzelfahrbefehle – also über Positionierbetrieb – gesteuert werden. Bei der Laborgießmaschine wurde auf Kurvenscheibenbetrieb umgestellt – auf kubische Kurven. Diese Antriebstechnik wird auch bei großen Produktionslinien eingesetzt. Die größte Anlage, die bis dato automatisiert wurde, ist eine Hohlkörperanlage für die Pralinenherstellung, die über 48 elektronisch synchronisierte Servoachsen verfügt.

Wie Plies hervorhebt, basierte die Entscheidung für die Zusammenarbeit mit Rockwell Automation auf zwei Faktoren. Zum einen war die integrierte Programmierumgebung von Interesse. Das Power Programming ist ebenso attraktiv wie die Möglichkeit, die SPS und Motion Control in einem System zu haben. Die Anwendung der Power Programming-Module spart Ingenieurzeit, und die Produktionsanlage gewinnt an Flexibilität. Power Programming ist ein integrierter, modularer Designansatz zur Anwendungsentwicklung, der Programmiereffizienzen steigern und gleichzeitig die Kosten senken kann. Es werden Code-Module auf der Basis standardisierter Programmiermethoden und -modelle immer wieder verwendet, was eine Reduzierung der für ein Projekt erforderlichen Konstruktionszeit zur Folge hat. Für Maschinenbauer beschleunigen standardisierte Werkzeuge und Programmierkonzepte die Entwicklung und Installation und verbessern die Investitionsrendite. Für den Endbenutzer bedeutet das, dass er eine bessere, zuverlässigere Maschine erhält – und das schneller. Eine einheitliche Programmstruktur vom Konzept bis zur Code-Erstellung kann zudem die Wartung und Fehlersuche bzw. -beseitigung vereinfachen. Für eine schnelle Integration in Enterprise- und Asset-Management-Systeme bietet Power Programming eine effektive, werksweite Interoperabilität.

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Hannover Messe 2007 – Kompetenzzentrum Hygienic Design