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Clever verpacken mit Softwarereglern

Automatisierung einer Blow-Fill-Seal-Maschine
Clever verpacken mit Softwarereglern

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Der Name kocher-plastik steht für Verpackungsmaschinen, mit denen in einer Anlage Kunststoffbehälter geblasen, befüllt und versiegelt werden können. Pharmaunternehmen setzen diese leistungsfähigen BFS-Maschinen ein, um Erzeugnisse wie Infusionslösung oder Augentropfen sicher und zuverlässig abzufüllen. Mithilfe einer hoch integrierten Automatisierungslösung mit Softwarereglern gelang es kocher-plastik, Kosten einzusparen und gleichzeitig Qualität sowie Ausstoß der Maschinen zu erhöhen.

Nach der kompletten Umrüstung einer ersten Maschine stellt Helmut Schneider von der kocher-plastik Maschinen GmbH fest: „Wir haben aufgrund der Umstellung auf die B&R-Automatisierungslösung ein Plus an Zuverlässigkeit, Performance und Wiederholgenauigkeit erzielt“. Der verantwortliche Mann für die Steuerungstechnik bei kocher-plastik erwartet, dass sich die neue Automatisierungstechnik, die nun schrittweise in alle Maschinen des Herstellers integriert wird, schnell rechnet.

Diese kurze Amortisationsphase begründet der Steuerungsexperte mit dem guten Preis-Leistungs-Verhältnis des B&R-Portfolios und dem Wegfall zahlreicher, bislang erforderlicher separater Peripheriekomponenten sowie des dafür erforderlichen Verdrahtungsaufwands: „Bisher haben wir zum Beispiel in unseren Form-, Füll- und Verschließmaschinen aus der Bottelpack-Familie jeweils dedizierte Hardwareregelungen für die Werkzeughydraulik und die Werkzeugbeheizung eingesetzt. Für die zur Kontrolle der Füllmenge genutzte Zeit-Druck-Dosierung mussten wir sogar vom damaligen Steuerungslieferanten ein Sondermodul entwickeln lassen, um die für eine genaue Regelung unabdingbar kurzen Zykluszeiten erreichen zu können.“
Spezielle Regelungshardware entfällt
Die Hydraulik-, Heizungs- und Füllmengen-Regelungen haben direkten Einfluss auf den Durchsatz und die Produktionsqualität der Maschinen, die vornehmlich in der aseptischen Abfüllung von Flüssigkeiten in Plastikbehälter wie Ampullen oder Infusionsflaschen eingesetzt werden.
Durch die Realisierung der Regelung als reine Softwarelösung und die Integration der Regelungen in eine B&R-Steuerung aus dem X20-System wird als externe Peripherie nur noch ein Standardausgangsmodul aus der X20-Serie benötigt. Doch damit nicht genug. Fast schon selbstverständlich für B&R-Steuerungen: Auf der kompakten und leistungsfähigen Steuerung laufen auch die Regelungen für die elektrischen Servoachsen (ACOPOSmulti). Integrierte Sicherheitsfunktionen ergänzen die homogene und frei programmierbare B&R-Lösung.
Allein die Platzeinsparung im Hauptschaltschrank schätzt Helmut Schneider auf etwa 15 %. Doch noch entscheidender für das Unternehmen ist neben der deutlichen Kosteneinsparung die Zukunftsfähigkeit der Lösung. „Fakt ist, dass wir hier ein optimales Automatisierungssystem mit ausgezeichneten Regelungen vorliegen haben“, freut sich der Leiter der Steuerungstechnik. „Darüber hinaus können wir mit dem System Funktionen umsetzen, die mit der alten Technik nicht realisierbar waren.“ Als Beispiel nennt er die Möglichkeit, während eines Synchronlaufs stufenlos von einer Positionsregelung auf eine Druckregelung umschalten zu können.
Im Falle der dedizierten Regelungen war dies nicht möglich, da jeder Wechsel einen Neustart erfordert hätte und damit der Prozess unzulässigerweise hätte unterbrochen werden müssen.
„Die neue Automatisierungslösung ermöglicht es uns, neue Wege zu beschreiten und weitere Optimierungspotenziale zu erschließen, um so unsere Maschine und die Produktionsqualität noch weiter zu verbessern“, zeigt sich Helmut Schneider überzeugt.
Mehr Flexibilität bei der Materialwahl
Qualität ist in der Verpackungsindustrie zu einem wesentlichen Teil gleichbedeutend mit der Qualität des Finishs, also im Falle der Bottelpack mit dem Erscheinungsbild der Flasche bzw. des Kunststoffbehälters, wie der Fachmann von kocher-plastik betont: „Ein entscheidender Pluspunkt des neuen Automatisierungssystems liegt auch darin, dass es uns erlaubt, zukünftig neue Kunststoffe zu verarbeiten und beispielsweise die Oberflächeneigenschaften der Verpackungen nochmals zu verbessern – ein Aspekt, der für unsere Kunden sehr wichtig ist.“
Ein weiterer Pluspunkt der konsequenten Integration und der Realisierung der Regleralgorithmen als Software: Der Maschinenbauer und nicht der Hardwarelieferant hat die volle Kontrolle über das Know-how. Ganz nebenbei vereinfacht sich auch die Wartung des Systems, da nicht mehr jede einzelne Regelung umständlich über ein Modem eingebunden werden muss, sondern alle Daten in der Steuerung vorliegen, auf die über Ethernet und Internet problemlos zugegriffen werden kann.
Als Visualisierungsplattform nutzt kocher-plastik schon länger den Industrie-PC APC620 und maßgeschneiderte Touch-Displays. „Wir schätzen die absolute Zuverlässigkeit der Hardware“, macht Helmut Schneider deutlich. „Vor der Einführung der B&R-Hardware hatten wir mit Qualität und langfristiger Ersatzteilversorgung zu kämpfen.“
Der Zukunft einen Schritt voraus
Es lag daher nahe, dass die Verantwortlichen das B&R-Produktportfolio durchforsteten und mit den zuständigen B&R-Betreuern vor Ort Kontakt aufnahmen, als es um die Modernisierung der Steuerungsplattform ging. „Anstoß für die Neuentwicklung der Automatisierungslösung war eine Maschine, die so viele Achsen aufwies wie noch keine andere zuvor. Dabei stieß die alte Steuerung an ihre Grenzen.“
Da der bisherige Lieferant nach mehreren Monaten noch keine Lösung des Problems aufzeigen konnte, sahen sich die Verantwortlichen bei kocher-plastik nach Alternativen um. „Dabei konnten wir schnell feststellen, dass B&R die gestellten Anforderungen abdecken kann – noch dazu günstiger und mit wesentlich kürzeren Reaktionszeiten“, verrät der Manager von kocher-plastik.
Bewährtes musste trotzdem nicht aufgegeben werden. So wurde eine Ventil-Insel über Profibus DP angebunden. „Im Gegensatz zur Vorgängerlösung war es auch möglich, den Motor eines Fremdherstellers einzubinden. Mit einfachem Parametrieren ist es zwar auch nicht getan, aber es ist uns auf jeden Fall gelungen“, fügt Helmut Schneider an.
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