Röntgeninspektionssysteme
Projektieren in Bestzeit
Immer genauer, schneller und flexibler: An Röntgeninspektionssysteme stellen Hersteller hochpreisiger oder sicherheitsrelevanter Produkte sehr hohe Anforderungen. Der Anbieter Nordson Matrix erfüllt sie auf Basis eines Modulkonzepts, das sich von der Mechanik bis zur Steuerungsprogrammierung erstreckt. Den hohen Individualisierungsgrad unterstützen dabei moderne Automatisierungsbausteine.
Bild: Stephan Nordson MatriXEntspannte Zeiten müssen das gewesen sein, als die ersten Röntgeninspektionssysteme auf den Markt kamen. "Damals wussten wir kaum, was ppm bedeutet", so F&E-Leiter Martin Sokolowski augenzwinkernd. Heute geht es bei Nordson Matrix nicht nur um steigende Auflösung in Höchstgeschwindigkeit. Auch die Maschinen entstehen in Bestzeit, obwohl keine der anderen gleicht. Den hohen Individualisierungsgrad stellt dabei Automatisierungstechnik aus dem Hause Wago sicher sowie die Engineering-Software e!Cockpit.
Bild: Stephan Görlich/vor-ort-foto.deBreites Branchenspektrum
Die Inspektionsanlagen dienen der Qualitätskontrolle von Elektronikbauteilen ebenso wie von medizinischen Implantaten oder von Gussteilen. Die Referenzliste reicht entsprechend von der Automobil- und Medizinbranche bis hin zum Bereich der Consumer Electronics. Seit 1998 - damals noch unter dem Namen Macrotron Process Technologies - produziert der Hersteller aus Feldkirchen mit rund 100 Mitarbeitern die automatisierten Maschinen, von Anfang mit Wago-Technik. Ursprünglich suchten die Ingenieure der Maschinen ein Ethernet-fähiges I/O-System. Bei Wago wurde man fündig, entschied sich aber kurze Zeit später für die neuen Feldbuscontroller. Zunächst wurden sie ohne SPS-Programm als reine Remote-I/Os eingesetzt. Doch den Entwicklern war schon damals bewusst, dass sich zukünftige Echtzeitanforderungen an die Steuerungsaufgaben nicht ausschließlich mit einer PC-Anwendung und einem TCP/IP-basierten Remote-I/O realisieren lassen würden. So wurde in den folgenden Jahren auch die SPS-Funktionalität mehr und mehr genutzt. Mit jeder neuen Generation der Wago-Controller ließ sich der für die Weiterentwicklung der Maschinen nötigen Performance-Zuwachs abdecken.
Automatisierung sichert Wettbewerbsfähigkeit
Die Automatisierungsverantwortlichen des Maschinenbauers sind stark gefragt: Steuerungen programmieren, Schaltpläne generieren, für eine integrierte Automatisierung sorgen, die mit der fortschreitenden Miniaturisierung der Elektronik und zahlreichen weiteren Anforderungen der diversen Kundengruppen mithält - ihre Arbeit gewährleistet die Wettbewerbsfähigkeit des Unternehmens. Die Abnehmer erwarten dabei nicht nur, dass die Maschinen zur Qualitätssicherung sehr kurze Zykluszeiten unterstützen und mit einer hohen Auflösung arbeiten. Sie wollen zudem die Automated Inline X-ray Inspection Systems, kurz AXI, wie auch die anderen Nordson-Matrix-Maschinen für die zerstörungsfreie Prüfung zeitnah nach ihrer Bestellung erhalten.
Bild: Stephan Görlich/vor-ort-foto.deModular zu schnellen Entwicklungszeiten
Solch kurze Lieferzeiten bei Sondermaschinen stellen hohe Anforderungen an das Maschinenkonzept und die Projektierung. Christoph Bestle, der Elektroplanung, Schaltplanerstellung und SPS-Programmierung bei Nordson Matrix verantwortet, nutzt für die Programmierung des I/O-Systems 750 die Entwicklungsumgebung Wago-I/O-Pro für Steuerungssysteme auf Basis von Codesys 2. Den hohen Projektierungsaufwand, der etwa für neue Anwendungsfelder wie die sogenannten Final Assembly Tests von verpackten hochpreisigen Consumer-Produkten wie Smartphones oder von Medizinprodukten anfällt, konnte er mit diesem System gut stemmen. Die I/O-Komponenten oder Stepper-Controller von Wago betrachtet er als Module, die er - ebenso wie etwa die Sicherheitskomponenten von Pilz - für die Automatisierung im Rahmen der modularen Maschinenkonzepte je nach Anforderung kombinieren kann. Das IEC61131-kompatible Programmiersystem bringt dem Maschinenbauer einen großen Vorteil: in Form einer integrierten Visualisierung. Bestle dazu: "Wir installieren das Engineering Tool auf jeder Maschine. Das macht uns flexibel, wenn kleine Anpassungen im Feld nötig sind." Durch die Integration der neuen Wago-Controller gelingt es den Entwicklern zugleich, die Weichen zum Einsatz moderner Engineering-Software zu stellen. So ermöglicht die Steuerung PFC200 als Migrationsprodukt den Wechsel vom Codesys-2-basierenden I/O-Pro auf das neue System e!Cockpit, das auf Codesys 3 aufbaut. Da die SPS beide Software-Generationen unterstützt, erfolgte der Übergang auf e!Cockpit ohne aufwendige Änderung der Hardware-Planungen oder Stücklisten.
Komfort für Programmierer und Endanwender
Nordson Matrix sieht den Wechsel auf das Codesys-3-basierende Tool als wichtigen Entwicklungsschritt. "e!Cockpit ist wesentlich moderner, insbesondere im Vergleich zum alten Projektierungstool", so Bestle. Allein das Look&feel der neuen Entwicklungsumgebung als auch der Komfort bei der Projektierung hätten ihn überzeugt. Die Software unterstützt neben Hardware-Konfiguration und Programmierung auch Simulation, Visualisierung sowie Inbetriebnahme. Über die integrierte Visualisierung sagt Bestle: "Sie erleichtert unseren Technikern und vor allem unseren Endkunden die Diagnose und Fehlersuche, insbesondere wenn es um Schnittstellenprobleme geht." Parallel profitiert er selbst auch von dem integrierten Tool, für dessen Projektierung er direkt aus dem SPS-Programm zugreifen kann. Ein erstes großes Projekt mit e!Cockpit hat er bereits erfolgreich durchgeführt: eine Computertomographie-Inspektionsmaschine, mit deren Hilfe Batterien für Consumer-Artikel inspiziert werden. Damit auch komplexe Projekte in kurzer Zeit realisierbar sind, unterstützt die Engineering-Software an vielen Ecken. Mit der Netzwerkansicht lassen sich die klassischen Protokolle wie Modbus leicht planen und programmieren. Durch Drag&Drop- und Copy&Paste-Funktionen gelingt das intuitiv. Bei der Applikationserstellung kann der Maschinenbauer künftig auch weiterhin von der hohen Wiederverwendbarkeit von Software-Modulen profitieren und das bewährte Baukastenkonzept weiter unterstützt. Viel Einarbeitung ist bei e!Cockpit nicht nötig - vor allem für diejenigen, die wie Bestle bereits IEC61131-Kenntnisse haben. Für Komfort und Geschwindigkeit sorgen die vorgefertigten Bibliotheken und das sogenannte Ribbon-Design mit übersichtlicher Menüleiste. Nur die für den jeweiligen Arbeitsschritt relevanten Funktionen rücken in den Vordergrund. Das erhöht die Übersicht und spart Zeit.
Bild: Stephan Görlich/vor-ort-foto.deViele Einflussmöglichkeiten
Einige Punkte sind aus Bestles Sicht noch offen. Eine Überarbeitung des Lizenzmodells wäre wünschenswert, um die bewährte Flexibilität im Feld beibehalten zu können. Dann steht dem Generationswechsel der Entwicklungsumgebung nichts mehr entgegen. Auch Nordson-Matrix-F&E-Leiter Martin Sokolowski begrüßt es, hier zu den Early Birds zu gehören. "Wir sind bereit, diesen Schritt möglichst bald zu gehen. Die Einsatzdauer unserer Produkte im Feld beträgt sechs bis zehn Jahre. Je früher wir die verbesserte Engineering-Software einsetzen, desto länger sind wir supportfähig. In dieser frühen Phase von e!Cockpit können wir uns zudem intensiv einbringen und damit Maßstäbe und Trends setzen." Sokolowski hat unmittelbar eine Anregung: "Für das Thema Versionskontrolle haben wir noch keine optimale Lösung gefunden." Unterschiedliche Varianten eines Projekts zu archivieren, auf frühere Versionen per Rollback wieder zurücksetzen zu können - in der Software-Entwicklung ist das alles längst Usus. So etwas wünscht sich Sokolowski zur Qualitätssicherung auch in e!Cockpit, beispielsweise als Plug-in. Er betont: "Das könnte auch im Feld den Aufwand nennenswert reduzieren." Im Sinne der langfristigen Partnerschaft will Wago diesen Wunsch baldmöglichst umsetzen.
"Futter für Big-Data-Ansätze"
Welche Bedeutung hat Industrie 4.0 in Ihrem Umfeld, Herr Sokolowski?
Martin Sokolowski, Nordson Matrix: Schönes Schlagwort - aber in der Praxis begegnen wir dem nahezu nicht. Lediglich in der Halbleiterfertigung gibt es bereits erfolgreiche Standardisierungsbestrebungen. Ich vermute, dass sich da am ehesten Industrie 4.0 umsetzen lässt. Eine flächendeckende Etablierung wird vermutlich noch dauern. Doch die Entwicklung wird dorthin gehen. Es ist wichtig, sich bereits frühzeitig damit auseinanderzusetzen und auch Bausteine bereitzustellen, die Industrie 4.0 ermöglichen. Doch ich erwarte keine nennenswerte Anwendung in den nächsten fünf Jahren.
Ihre Inspektionssysteme liefern eine Fülle an Daten. Futter für Big-Data-Ansätze?
Sokolowski: Grundsätzlich ja. Es geht darum, wie man diese Datenmengen beherrschbar machen und Rückschlüsse daraus ziehen kann. Daten sammeln ist relativ einfach. Korrelationsmöglichkeiten und Statistiken, die Rückkopplungen in die Prozesse unserer Kunden ermöglichen, gehören die Zukunft. So können wir - bei heute üblichen Qualitätsanforderungen von weniger als 5ppm - weiterhin Fortschritte erreichen.
Immer genauer, schneller und flexibler: An Röntgeninspektionssysteme stellen Hersteller hochpreisiger oder sicherheitsrelevanter Produkte sehr hohe Anforderungen. Der Anbieter Nordson Matrix erfüllt sie auf Basis eines Modulkonzepts, das sich von der Mechanik bis zur Steuerungsprogrammierung erstreckt. Den hohen Individualisierungsgrad unterstützen dabei moderne Automatisierungsbausteine.
Bild: Stephan Nordson MatriXEntspannte Zeiten müssen das gewesen sein, als die ersten Röntgeninspektionssysteme auf den Markt kamen. "Damals wussten wir kaum, was ppm bedeutet", so F&E-Leiter Martin Sokolowski augenzwinkernd. Heute geht es bei Nordson Matrix nicht nur um steigende Auflösung in Höchstgeschwindigkeit. Auch die Maschinen entstehen in Bestzeit, obwohl keine der anderen gleicht. Den hohen Individualisierungsgrad stellt dabei Automatisierungstechnik aus dem Hause Wago sicher sowie die Engineering-Software e!Cockpit.
WAGO Kontakttechnik GmbH & Co. KG
Dieser Artikel erschien in SPS-MAGAZIN 9 2016 - 09.09.16.Für weitere Artikel besuchen Sie www.sps-magazin.de
