Schnitt für Schnitt exakt

Technik/Laser

Um die 100 Aufträge gehen täglich bei PS Laser ein. Dafür benötigt man eine exakte Prozessplanung. Neue Steuerungseinheiten zur Datenerfassung haben die Planungsgenauigkeit auf annähernd 100 Prozent angehoben.

13. Oktober 2015
1Die neue BDE verschafft höchste Planungsgenauigkeit.2 und 3Bei PS Laser sorgen 14 hochmoderne Laseranlagen für Präzisionsschnitte in Rohren und Blechen.4Mit der ILC 151 ETH von Phoenix Contact lassen sich besonders einfache und wirtschaftliche Automationslösungen realisieren. Bildquelle: Eikmeier. Phoenix Contact
Bild 1: Schnitt für Schnitt exakt (1Die neue BDE verschafft höchste Planungsgenauigkeit.2 und 3Bei PS Laser sorgen 14 hochmoderne Laseranlagen für Präzisionsschnitte in Rohren und Blechen.4Mit der ILC 151 ETH von Phoenix Contact lassen sich besonders einfache und wirtschaftliche Automationslösungen realisieren. Bildquelle: Eikmeier. Phoenix Contact)

Als Trennverfahren für Metallbleche hat sich das Laserschneiden etabliert, weil sich damit auch komplexe Umrisse mit großer Präzision und hoher Geschwindigkeit schneiden lassen. Zudem kommt das Verfahren im Unterschied zum Stanzen ohne Druckeinwirkung aus, was eine mögliche Verformung des Werkstücks verhindert. Schließlich überzeugt die Lasertechnik auch durch ihre Wirtschaftlichkeit insbesondere bei kleinen Losgrößen. Zumeist werden Gaslaser (Kohlendioxid) oder Festkörperlaser mit einem Neodym-dotierten YAG-Kristall verwendet. Je nach Material lassen sich mit diesen Lasertypen Aluminiumbleche bis 25 mm und Stahltafeln bis 40 mm Stärke durchtrennen.

Die von PS Laser eingesetzten Hochleistungslaser brennen sich sogar durch 60 mm starke Edelstahlplatten, was dem seit 1988 mit dieser Technik vertrauten Unternehmen ein Alleinstellungsmerkmal im Dickblechsegment verschafft. In seinen zwei Werken führen 160 Mitarbeiter die komplette Blechbearbeitung für Kunden aus ganz Deutschland aus. Das Leistungsspektrum reicht vom Rohr- und Laserschneiden über das Laser- und konventionelle Schweißen, Abkanten und Biegen bis zur Oberflächenbehandlung der Bleche.

Spezialist für ›dicke‹ Bleche

Zum Schneiden und Schweißen stehen 14 hochmoderne Laseranlagen zur Verfügung. Acht der zwölf Laserschneider sind Doppelkopfanlagen. Hinzu kamen in den letzten Jahren mehrere Hochgeschwindigkeits-Festkörperlaser und ein 3D-Laserbearbeitungszentrum. Die Maschinen werden im Dreischichtbetrieb gefahren und kommen auf eine Tageskapazität von 288 Laserstunden. Da täglich Bleche verschiedenster Materialien und Stärke zu bearbeiten sind, ist eine präzise Taktung der Abläufe erforderlich. »Die Schwierigkeit bestand für uns in der optimalen Verschachtelung der Aufträge, um jede Tafel mit möglichst wenig Verschnitt bearbeiten zu können, ohne dabei terminlich in Verzug zu geraten«, verdeutlicht Geschäftsführer Jürgen Schröder. »Dazu reichten unsere früheren Kapazitätsplanungen nicht aus, die teils deutlich von der faktischen Bearbeitungszeit abwichen. Was wir als Grundlage brauchten, war eine exakte Datenerfassung für jede Maschine, ihre Betriebsdauer pro Arbeitsschritt, Auftrag und Tafel. Deshalb haben wir uns 2014 an Elektro Knief gewandt, um unsere Laseranlagen mit schlanken Steuerungsmodulen auszurüsten.«

Automatisierte Datenerfassung

Der auf intelligente Fertigungsautomation spezialisierte Elektrofachbetrieb entwickelte eine exakt auf die betrieblichen Anforderungen von PS Laser zugeschnittene Lösung zur standardisierten Betriebsdatenerfassung. »Dieses Projekt überschreitet die üblichen elektrotechnischen Leistungen. Schließlich mussten wir auch die Steuerungsmodule programmieren und die Anbindung an die Datenbank bewerkstelligen«, erklärt Dipl.-Ing. Volker Knief. Hierzu hat Elektro Knief eigens ein ›Betriebssystem‹ programmiert, das auf Kleinsteuerungen von Phoenix Contact installiert wird und die Datenerfassung wie auch deren Übermittlung an eine angeschlossene SQL-Datenbank durchführt.

Die von Elektro Knief programmierte Datenerfassung zeigt, wie sich mit Kleinsteuerungen besonders einfache und wirtschaftliche Automationslösungen für kleinere Applikationen verwirklichen lassen. Da die Steuerungsmodule über Standard-LAN-Verbindungen kommunizieren, lassen sich mit ihnen die verschiedensten Betriebsmittel von der Laseranlage bis zum Rolltor ohne großen Aufwand erfassen. Die mit Inline-I/O-Modulen flexibel erweiterbaren Steuerungssysteme verfügen über einen Programm- und Datenspeicher und können mit der kosten- und lizenzfreien Engineering-Software PC Worx Express parametriert werden.

Jederzeit Datensicherheit

Bei PS Laser überwachen die über Ethernet mit dem Firmennetz verbundenen Module zur Betriebsdatenerfassung (BDE) die Maschinen, ohne in deren eigentliche Prozesssteuerung einzugreifen. Um die Prozessdaten an die Datenbank zu übergeben, fragt das Datenerfassungsmodul zunächst per DHCP-Protokoll seine IP-Adresse ab und trägt in regelmäßigen Abständen die aktuelle Uhrzeit in die Maschinensteuerung ein. Sobald das BDE-Modul neu gestartet wird oder sich ein eingelesener Wert ändert, wird ein SQL-Befehl generiert, der die Zustandsänderung mit der Eingangsbezeichnung, dem Stationsnamen und der aktuellen Uhrzeit in eine Pufferliste einträgt. Dann baut die Phoenix-Steuerung eine Verbindung zum SQL-Server auf, der diese Daten in die Datenbank einliest. Lässt sich keine Verbindung zum SQL-Server herstellen, bleiben die Daten in der Pufferliste gespeichert.

Da die Pufferliste im remanenten Speicher des BDE-Moduls abgelegt ist, besteht Datensicherheit auch bei Stromausfall oder Abschaltung des Moduls. Das ›Betriebssystem‹ von Elektro Knief unterstützt die Engineering-Software PC Worx, die kostenlos und lizenzfrei erhältlich ist. Dank der übersichtlichen Menüführung und intuitiven Bedienung dieser Software lässt sich die Parametrierung der vier SPS-Eingänge problemlos vom Anwender selbst durchführen. »Das erspart uns als Elektrotechniker aufwändige Supportleistungen, die man ohnehin nur schwer in Rechnung stellen kann«, verdeutlicht Volker Knief.

Hohe Planungsgenauigkeit, verbesserte Marktposition

Durch den Einbau dieser ausgesprochen wirtschaftlichen Steuerungsmodule konnte PS Laser die Effizienz seiner Laserschneide-Anlagen erheblich steigern und die Arbeitsabläufe deutlich verbessern. »Seitdem ist unsere Planungsgenauigkeit auf etwa 98 Prozent angestiegen«, unterstreicht Dipl.-Ing. Jürgen Schröder, »weil uns permanent die exakten Daten zur Material- und Maschinennutzung vorliegen und wir die eingehenden Aufträge hocheffizient verschachteln können. Das erlaubt uns eine präzise Kalkulation der Bearbeitungszeiten und -kosten und verbessert unsere Marktposition. Anhand der dokumentierten Auslastung unserer Maschinen wissen wir nun auch genau, ab wann sich die Anschaffung neuer Laserschneider rentiert.«

Rüdiger Eikmeier

Fachjournalist aus Berlin

Hintergrund

Die 1963 gegründete ELEKTRO KNIEF GmbH hat sich auf intelligente Gebäudetechnik und Fertigungsautomation spezialisiert und ist als elektrotechnischer Ausrüster weltweit für Anlagenbauer in der Prozesschemie und dem Anlagenbau, der Nahrungsmittelindustrie und für Hersteller von Garagen- und Industrietoren tätig. Knief bietet umfassenden Service in der Elektroplanung, dem Schaltanlagenbau, der Antriebstechnik sowie der SPS- und PC-Programmierung. Zum Leistungsspektrum gehören die Errichtung und Programmierung von Neuanlagen, Modernisierungen und Umbauten der Elektro- und Automationstechnik.

Erschienen in Ausgabe: 06/2015