Beckhoff Die ganze Fertigung wird durch Produktkennzeichnung völlig transparent

Autor / Redakteur: Shane Novacek / Helmut Klemm

Ein sogenanntes Smart-Identity-System zur Produktkennzeichnung und -verfolgung gewährt einen Überblick über den Durchsatz und die Effizienz von Produktionsanlagen. Webfähige Geräte machen die Anlagendiagnose und -steuerung per Fernzugriff möglich.

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Das Smart-Identity-System zur Produktkennzeichnung und -verfolgung erlaubt den Fernzugriff mit webfähigen Geräten. Dabei können Daten gesichtet, Vorlagen und Etiketten verändert und Befehle ausgelöst werden.
Das Smart-Identity-System zur Produktkennzeichnung und -verfolgung erlaubt den Fernzugriff mit webfähigen Geräten. Dabei können Daten gesichtet, Vorlagen und Etiketten verändert und Befehle ausgelöst werden.
(Bild: C³ Corporation)

Die Entwicklung innovativer Druck- und Etikettierlösungen ist eines der Hauptgeschäftsfelder der US-amerikanischen C3 Corporation. Das Unternehmen mit Sitz in Appleton (Wisconsin, USA), profitiert von der frühen Einsicht, dass sich die intelligente Produktverfolgung als Schlüssel zu einer effizienten Fertigung erweisen wird. Inzwischen hat die Company auf der Basis einer PC-basierten Steuerungstechnik ein Identifikationssystem – das Unternehmen spricht von Smart-Identity-System – entwickelt, das umfassende Remote-Konnektivität zur Verfügung stellt, sodass über webfähige Geräte wie Smartphones und Tablet-PC jederzeit auf Anwendungen zugegriffen werden kann.

Von C3 konzipierte Produktverfolgungssysteme werden bereits in einer Vielzahl von Branchen verwendet, zum Beispiel bei der Schaum- und Urethanproduktion, in der Papier- und Verpackungsbranche, der Lebensmittel- und Getränkeindustrie, aber auch bei der Oberflächenbearbeitung. „Wir arbeiten sehr eng mit unseren Kunden zusammen“, sagt Joe van de Hey, der Geschäftsführer des US-amerikanischen Unternehmens, „denn unser Ziel ist es, das gesamte Werk des jeweiligen Kunden zu verstehen, vom Fertigungsbereich bis zur obersten Managementebene. Nur so können wir Engpässe ausmerzen und die Effizienz steigern.“

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Smart-Identity-System

Das neu entwickelte Smart-Identity-System zur Produktkennzeichnung und -verfolgung mithilfe datenintensiver Etiketten ist im Bereich der Integrationsdienstleistungen gut etabliert. „Der Kunde erhält damit einen genauen Überblick über seinen Produktionsdurchsatz und die Anlageneffektivität“, erläutert Drew Demerath, Application und Database Engineer bei C3. „Und per Fernzugriff kann er von jedem webfähigen Gerät aus Befehle auslösen, Vorlagen und Etiketten verändern, eine zuverlässige Diagnostik durchführen und auf Daten zugreifen. Die Offenheit der PC-Control-Plattform versetzt uns außerdem in die Lage, unsere Druck- und Etikettierlösung an die spezifischen Bedürfnisse unserer Kunden anzupassen.“

Kostengünstige Anbindung an übergeordnete ERP-Systeme

Die Steuerungsplattform des Systems besteht aus einem Embedded-PC CX2020 mit einer 1,4-GHz-Intel-Celeron-CPU, der Automatisierungssoftware Twincat 3 sowie Ethercat als Echtzeit-Kommunikationssystem. „Der Embedded-PC mit den direkt angeschlossenen Ethercat-I/O-Klemmen erlaubt flexible Veränderungen des Systemdesigns. Das ist ein großer Vorteil, da alle unsere Applikationen kundenspezifisch und anwendungsabhängig sind“, betont van de Hay. „Außerdem bietet die PC-basierte Steuerungslösung eine optimale vertikale und horizontale Integration – das bedeutet, dass die Anbindung an ERP-Systeme ebenso einfach wie kostengünstig zu realisieren ist.“

Die Konnektivität der Steuerung erlaubt den Zugriff über mobile Geräte sowie die Verbindung zur Cloud, sodass von überall auf Daten zugegriffen werden kann, sofern das Kundennetzwerk VPN-fähig ist. Darüber hinaus hat C3 damit begonnen, das M2M-Kommunikationsprotokoll OPC UA zu implementieren, sodass die Nutzer der Smart-Identity-Systeme unternehmensweit dieselben Daten zum gleichen Zeitpunkt mit eingebauter Sicherheit und Datenverschlüsselung sehen können.

Eine Hardware-Lösung als schlüsselfertiges Komplettpaket

„Auf der Grundlage der PC-basierten Steuerungstechnik haben wir einen Web-Server, eine umfassende Datenbank und einen Controller in einem einzigen Gerät implementiert“, unterstreicht Demerath. „Konventionelle Systeme können damit nicht konkurrieren, da sie mehrere Hardwareschichten oder separate Geräte erfordern. Mit PC-Control fügen wir einfach weitere Softwareschichten hinzu, vereinen alles in einem optimierten Hardwaregerät und verkaufen die Lösung als schlüsselfertiges Komplettpaket.“

Twincat 3 spielt bei den Druck- und Etikettierlösungen von C3 eine wichtige Rolle. Neben den Standardprogrammiersprachen für die Automatisierung bietet die Software eine breite Auswahl an Engineeringtools. „Durch Nutzung der Entwicklungssoftware, die einfache Einrichtung von Webservern sowie eine Reihe neuer Tools in Twincat 3 stehen uns zahlreiche Möglichkeiten zur Verfügung, um die Funktionalität der Smart-Identity-Systeme weiterzuentwickeln“, erläutert van de Hey. Und er fügt hinzu: „Viele Funktionen können wir ohne Mehrkosten in die PC-basierte Softwareplattform einbetten, was die unternehmensinterne Entwicklung erheblich entlastet.“

Twincat-3-TCP/IP-Softwarebibliotheken

Die Verwendung von Twincat-3-TCP/IP-Softwarebibliotheken macht es möglich, einen oder mehrere TCP/IP-Server beziehungsweise TCP/IP-Clients im Twincat-3-Controller zu implementieren. Die Variablen des Controllers oder die direkten Werte der Ethercat-I/O lassen sich über Funktionsblöcke des Controllers zyklisch oder ereignisgesteuert aufzeichnen und in Datenbanken ablegen.

„Durch die Implementierung des Twincat-3-Data-Base-Servers konnte C3 die Funktionalitäten für Historienverfolgungs- und Trendzwecke erheblich erweitern“, sagt Drew Demerath. „Wir können alle Etiketten und Beschriftungen in der gesamten Produktionslinie sehen und man erhält schnell einen Überblick, was eine Anlage an einem Tag, in einem Monat oder einem Jahr produziert hat.“

In einem Milch verarbeitenden Betrieb wurde die Nachverfolgbarkeit erhöht

Das US-amerikanische Engineering-Unternehmen nutzt eine Vielzahl von Ethercat-I/O-Klemmen für den Anschluss von Sensoren, Waagen, Scannern und anderen Feldgeräten. Für die Kommunikation mit anderen industriellen Ethernet-Systemen sorgen die Ethernet/IP-Slaveklemmen EL6652-0010. Sie ermöglichen die direkte Anbindung an Ethernet/IP-Geräte in C3-Anwendungen und übermitteln alle Daten zurück über Ethercat.

Vor Kurzem wurde das PC-basierte Smart-Identity-System in einem hochautomatisierten Milch verarbeitenden Betrieb installiert. „Nun kann das Unternehmen Informationen zu seinen Rezepten erfassen und die Nachverfolgbarkeit erhöhen“, sagt Demerath.

Das bisherige System war so ausgelegt, dass die Steuerung Anfragen an den Rechner übermittelte, der dann die Druckaufträge an den Etikettendrucker sandte. Das Problem war der Zeitfaktor, denn alle Etikettierer wurden von einem Rechner gesteuert; und häufig fehlte dann auf einem Karton das Etikett, weil es nicht rechtzeitig gedruckt wurde. Infolgedessen musste das Produkt das System erneut durchlaufen.

Mit Ethercat steigt die Etikettiergeschwindigkeit

„Mit Ethercat konnten wir die Etikettiergeschwindigkeit deutlich steigern“, berichtet van de Hey. „Das Echtzeitkommunikationssystem sorgt dafür, dass alle Etiketten stets korrekt gedruckt sind, wenn die Pakete beim letzten Verarbeitungsschritt ankommen.“ Außerdem hat der Milchverarbeiter nun Zugriff auf seine gesamte Fertigungshistorie. Als weiteren Pluspunkt der PC-basierten Lösung nennt der Geschäftsführer von C3 den Schutz des Quellcodes: „Mit dieser Lösung kann der Kunde sein wertvolles geistiges Eigentum sichern.“

Auf der Basis der Hot-Connect-Fähigkeit von Ethercat wurde außerdem das Auswechseln von Druckmodulen und Verbrauchsmaterialien beschleunigt. „Diese Vorgänge haben in der Vergangenheit gelegentlich vier Stunden und mehr in Anspruch genommen, wenn man den Zeitaufwand der IT-Abteilung für die ERP-Systeme mitberücksichtigt“, erläutert Joe van de Hey. „Mit der PC-basierten Steuerung und Ethercat braucht ein Mitarbeiter dafür nur noch eine halbe Stunde.“

* Shane Novacek ist Marketing Communications Manager Nordamerika bei Beckhoff.

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