Phoenix Contact Mit transparenten Fertigungsprozessen zu höherer Produktivität

Autor / Redakteur: Fabian Dobrott / Dipl.-Ing. (FH) Reinhold Schäfer

Nicht nur zur Betriebsdatenerfassung, sondern auch zum Bedienen und Beobachten eignet sich ein neuer Industrie-PC, der mit gutem Design glänzt. Denn die Mitarbeiter erwarten heutzutage eine ergonomisch gestaltete Bedienoberfläche, die wie ihre privat genutzten PC-Geräte geschmackvoll aussieht.

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Bild 1: Mit einer neuen IPC-Produktfamilie lassen sich intuitive Bedienkonzepte umsetzen.
Bild 1: Mit einer neuen IPC-Produktfamilie lassen sich intuitive Bedienkonzepte umsetzen.
(Bild: Phoenix Contact)

Werden automatisierte Fertigungssysteme eingesetzt, kommt der nahtlosen Datenübertragung von der Produktionshalle bis in die Unternehmensleitebene und das Internet eine große Bedeutung zu. Die Entwicklung der traditionellen Software zum Bedienen und Beobachten hin zu durchgängigen Lösungen hat sich in den vergangenen Jahren fortgesetzt. Der eigene Maschinenbau von Phoenix Contact baut diesen Ansatz weiter aus (Bild 1).

Nach den Fertigungsbereichen in Blomberg und Lüdenscheid werden nun auch die Kunststoff-Spritzgießmaschinen in Bad Pyrmont im ersten Schritt mit einer neuen Betriebsdatenerfassung (BDE) ausgestattet. Auf diese Weise sollen die Informationen ohne Systembrüche an jedem relevanten Ort zur Verfügung stehen.

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Das BDE-System läuft auf einem Industrie-PC, an den die Mitarbeiter des Maschinenbaus besondere Anforderungen stellen. Neben der Leistungsfähigkeit spielen die langfristige Verfügbarkeit sowie die geringe Stromaufnahme der Geräte eine wesentliche Rolle. Zum ersten Mal wurde zudem Augenmerk auf ein ansprechendes Design gelegt, denn die Bedienfelder werden immer häufiger zur Visitenkarte von Maschinen und Anlagen.

IPC hat ein komplett geschlossenes Aluminiumgehäuse in Schutzart IP65

Nicht nur bei Phoenix Contact ist dieser Trend erkennbar. Viele Maschinenbauer gestalten ihre Applikation unter ergonomischen und optischen Gesichtspunkten. So muss insbesondere die Anzeigeeinheit der Maschine im Blickfeld des Benutzers liegen. Außerdem sollte sie in Anlehnung an die privat genutzten Geräte des PC-Bereichs geschmackvoll aussehen. Anhand dieser Kriterien fiel die Wahl der Verantwortlichen im Maschinenbau von Phoenix Contact auf die Industrie-PC (IPC) der neuen Produktfamilie Designline.

Die IPC verfügen über ein komplett geschlossenes Aluminiumgehäuse in Schutzart IP65, sodass auf ein zusätzliches Gehäuse oder einen Schaltschrank an der Maschine verzichtet werden kann. Die Geräte sind darüber hinaus mit einem Vesa-100-Lochmaß auf der Gehäuserückseite versehen. Daher lassen sie sich an jedem Ort in der Anwendung, beispielsweise an Tragarmen oder auf Tischfüßen, installieren. Im unternehmenseigenen Maschinenbau hat man sich für eine Wandmontage vor der Maschine entschieden (Bild 2).

Durchdachtes Servicekonzept hilft den Anwendern

Ein weiterer Vorteil des 15 Zoll großen Panel-PC ergibt sich aus seinen kompakten Abmessungen. So weist das Gerät eine Tiefe von lediglich 60 mm auf. Das Display zeichnet sich ferner durch ein klares Design ohne Tasten und USB-Schnittstellen aus. Große Einbaukästen und die daraus resultierende Montage durch zwei Mitarbeiter können entfallen, was die Installationskosten erheblich reduziert.

Die IPC der Produktfamilie Designline bestehen aus einem sogenannten Baseboard mit allen wichtigen Anschlüssen und dem Netzteil, einer energieeffizienten CPU-Platine sowie einem industrietauglichen Touchdisplay mit Glasfront. Das Display wird in zwei Varianten angeboten. Der Anwender kann zwischen einer Singletouch- und einer Multitouch-Version wählen, um auch zukünftigen Anforderungen gerecht zu werden.

Dem Anwender stehen damit sowohl eine hohe Schutzklasse als auch eine hohe CPU-Leistung zur Verfügung. Die Designline-IPC arbeiten ausschließlich mit verlustleistungsarmen Prozessoren der Intel-Longterm-Roadmap. Dieser Ansatz stellt zudem sicher, dass ein funktionskompatibler IPC über einen Zeitraum von mehreren Jahren lieferbar ist. Auch das permanente Anpassen der Software aufgrund einer veränderten Geräteausstattung ist nicht mehr notwendig.

Die Mitarbeiter des unternehmenseigenen Maschinenbaus überzeugte außerdem das durchdachte Servicekonzept der Designline-Geräte. So kann der Einrichter über drei Serviceklappen alle notwendigen Installations- und Wartungsmaßnahmen durchführen. Eine an der Unterseite angebrachte Klappe ermöglicht beispielsweise den Zugang zu den Ethernet- und USB-Anschlüssen. Trotz der Zugänge bleibt der IP65-Schutz erhalten.

Über die zweite Klappe lassen sich der Datenspeicher und die CMOS-Batterie im Wartungsfall einfach und schnell wechseln. Der Datenspeicher kann darüber hinaus per Spezialschlüssel abgeschlossen werden, sodass die Daten nicht von Dritten entwendet werden können. Hinter der dritten Klappe befindet sich ein Mini-PCIe-Steckplatz, über den der Hersteller kundenspezifische Anpassungen vornehmen kann. Denkbar wären hier zum Beispiel Logistikanwendungen via WLAN (Bild 3).

Umfassende Bedienung und Visualisierung

Zur Produktion von Kunststoff-Spritzteilen sind 20 Designline-IPC an den Maschinen montiert, damit die anfallenden Daten über das Manufacturing Execution System (MES) Hydra direkt vor Ort erfasst werden können. Phoenix Contact nutzt derzeit die Hydra-Module HLS (Leitstand), BDE (Betriebsdatenerfassung), MDE (Maschinendatenerfassung), WRM (Werkzeug- und Ressourcenmanagement) und PDV (Prozessdatenerfassung). Im nächsten Schritt wird die Software um die Module CAQ (Qualitätsdatenmanagement) und MPL (Material- und Produktionslogistik) ergänzt. Ein Inline-Controller ILC 150 ETH dient der Aufnahme und Auswertung der Maschinensignale wie Gutstück, Ausschuss und Status.

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Kleinsteuerung stellt Daten dem MES zur Verfügung

Die hochkommunikative Kleinsteuerung stellt die Daten anschließend der auf dem Designline-IPC installierten MES-Anwendung Hydra CT-WIN via OPC-Protokoll bereit. Dazu wird das lokale TCP/IP-Netz der Maschine verwendet. Die aufgespielte Software visualisiert die momentanen Zähler, Zustände, Zeiten sowie die Prozess- und Auftragsdaten. Dabei bezieht sie sich auf den jeweiligen Auftrag und die entsprechende Maschine, was ebenfalls auf dem Display angezeigt wird.

Der Bediener kann sich aber nicht nur Informationen darstellen lassen, sondern selbst Daten wie den Zählerstand oder einen Status über den Touchscreen per integrierte Softwaretastatur eingeben. Ferner ist der Zugriff auf Datenbanken möglich, um zum Beispiel Zeichnungen und Dokumente einzusehen. Der Designline-IPC schreibt sämtliche Eingaben und Werte über den zweiten Ethernet-Anschluss und das Unternehmensnetzwerk in die Hydra-Datenbank.

Dort stehen sie dann für die berechtigten Nutzer zur Auswertung zur Verfügung. Im Hydra-Leitstand wird der aktuelle Produktionsfortschritt online abgebildet, sodass der Kunde jederzeit Auskunft über Lieferzeiten erhält. Auf Basis dieser Informationen kann das Produktionspersonal zudem im Fall einer Störung die richtigen Entscheidungen treffen. Der Panel-PC in Schutzart IP65 unterstützt somit einen transparenten Fertigungsprozess, denn mit aktuellen Kennzahlen lassen sich Durchlaufzeiten verkürzen und so die Produktivität erhöhen.

Beim Kauf eines Produkts erwartet jeder Kunden ein gutes Preis-/Leistungsverhältnis. Neuste Hardware in Kombination mit leistungsfähiger Software sowie die durchgängige Vernetzung komplexer Maschinen und Anlagen sind dabei nur Mittel zum Zweck. Mit der richtigen Technik können jedoch Ausstoß und Verfügbarkeit optimiert werden. Das steigert die Produktivität und führt zu sinkenden Preisen.

Bei Phoenix Contact verlassen jeden Tag viele Tausend Kunststoff-Spritzteile die Fertigung in hoher Qualität (Bild 4). Dies resultiert unter anderem aus der Bedien- und Visualisierungslösung. Die kompakten und robusten IPC der Produktfamilie Designline sorgen dafür, dass die vielfältigen Funktionen des BDE-Systems direkt an den Kunststoff-Spritzgießmaschinen genutzt werden können.

Geringe Verlustleistung ermöglicht lüfterlosen Betrieb

Die vollkommen geschlossenen Geräte lassen sich von einer Person installieren. Darüber hinaus erweisen sie sich als resistent gegen starke Vibrationen und hohe Umgebungstemperaturen. Die Panel-PC arbeiten mit einem sparsamen Intel-Atom-Prozessor. Wegen der Anforderungen an ein robustes Design werden selten Lüfter in den Geräten verbaut. Deshalb ist die Verlustleistung insbesondere bei IPC in Schutzart IP65 ein wesentlicher Faktor. Vor diesem Hintergrund sind die IPC der Produktfamilie Designline eine nicht nur optisch ansprechende und wirtschaftliche, sondern auch energieeffiziente Lösung.

* Fabian Dobrott ist Mitarbeiter im Produktmarketing IPC/HMI bei der Phoenix Contact Electronics GmbH in 31812 Bad Pyrmont.

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