Vernetzung in Laserkennzeichnung mit dem Industrial Internet der Dinge
11/06/2014
Automation zahlreicher manueller Prozesse jetzt möglich
CHRIS OSKIRKO
1964 präsentierten Unternehmen wie GM, Westinghouse und IBM auf der Weltausstellung in Queens, NY der Öffentlichkeit die Zukunft der Computer und vor allen Dingen deren Rolle in Produktion und Kommunikationstechnik. IBM beispielsweise zeigte mit ihren Großrechnern Handschriftenerkennung. Dabei konnten Besucher ein Datum aufschreiben und der Computer suchte nach allem, was an dem Tag geschah. Im Pavillon für Klingel- und Sprechanlagen konnten die Besucher mit Hilfe des Picturephones, einem Festnetztelefon mit Videomonitor – und damit eines der ersten Videokonferenzsysteme – Anrufe tätigen und beispielsweise auch mit der Schwestermesse auf Disneyland, Kalifornien kommunizieren. Dennoch zeigte sich, dass die Leute das Picturephone nicht mochten, die Anlage wurde als zu sperrig, nicht benutzerfreundlich und zu intrusiv beurteilt!
Die Technologie – und wie wir diese einsetzen – hat sich in 50 Jahren definitiv gewandelt. Dank dem Internet können wir mit unseren Freunden und Geräten an jedem Ort und zu jeder Zeit interagieren. Die heutigen „intelligenten“, bzw. Internetfähigen Geräte ermöglichen das zeit- und standortunabhängige Erreichen unseres Kollegen oder das Programmieren unseres Thermostats, auch wenn wir nicht zuhause sind!
Die Vernetzungsfähigkeit – zwischen unseren intelligenten Geräten und dem Internet, die intelligente Selbststeuerung von Dingen – wird als „Internet der Dinge“ bezeichnet. Der Einsatz intelligenter Geräte ist jedoch nicht auf Konsumgüter begrenzt: Auch Hersteller nutzen zunehmend die “intelligente“ Vernetzung, indem neuste Entwicklungen ihre Geräte, Maschinen und Anlagen befähigen, nahtlos in einem automatisierten Produktionsnetzwerk zu interagieren.
Das Industrial Internet der Dinge (IIoT) – ein Begriff, vor allen Dingen geprägt durch Richard Nass von Automation World – verändert zusehends auch die Geschäftsabläufe der Hersteller. Eine 14 Trillionen schwere Industrie – mit, laut Manufacturing.net, einem Anteil von 27% in der verarbeitenden — umfasst das IIoT Hard- und Software, Geräte, Systemintegration, Fertigungsnetzwerk und die Cloud. Es erschließt Herstellern eine neue Welt, von der sie noch vor 5 Jahren nur geträumt haben.
Laserbeschriftung wird “intelligent”
Aufgrund des Technologiewandels bietet das IIoT Fertigungsbetrieben die Möglichkeit, viele der bisher manuell durchgeführten Aufgaben zu automatisieren. Mehrere Geräte und Maschinen im Fertigungsnetzwerk sind dadurch in der Lage, auf die Ein- und Ausgänge der speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) zuzugreifen, wie beispielsweise dem automatischen Starten und Beenden von Produktionsabläufen auf der Grundlage vorgegebener Parameter. Das IIot, zusammen mit den neuen und „intelligenten“ Lanmark Controls LEC Steuerplatinen, bietet Herstellern die zentrale Steuerung aller Maschinen und Geräte in der Produktion. (Bild 1).
Foto 1. Lanmark Controls’ “intelligente” LEC Steuerplatinen für die Laserkennzeichnung.
Mit ihrer Fähigkeit, auf Produktionsebene zu interagieren und mit der SPS zu kommunizieren, bieten diese neuen, “intelligenten” Platinen Integratoren die Möglichkeit, Laserkennzeichnungssysteme zu entwickeln, um schwierigste Herausforderungen, denen Hersteller heute gegenüberstehen, zu meistern: Die Platinen verwalten gleichzeitig und remote mehrere Beschriftungsaufträge oder Automatisierungslinien. Dabei wird die Effizienz gesteigert und unnötige Abläufe und Kapazitäten werden reduziert.
Vor der Entwicklung der intelligenten Steuerplatinen, arbeiteten große Fertigungsunternehmen, wie beispielsweise ein Hersteller in Korea, mit mehreren PCs – jeder davon einem Laserkennzeichnungssystem zugeordnet. Für einen Wechsel des Beschriftungsauftrages musste der Produktionsingenieur manuell bei jeder der Anlagen den neuen Job neu laden – ein sehr kostenintensiver und uneffizienter Prozess. Mit den heutigen Steuerplatinen setzt dieser Hersteller eine einzige SPS ein, welche mehrere LEC Steuerplatinen verwaltet. Für den Wechsel eines Beschriftungsauftrages beauftragt der Produktionsingenieur den Wechsel an der SPS – und dieser wird direkt auf alle Anlagen im Netzwerk übertragen. Intelligent!
Verbindet sich der Produktionsmanager über die intelligente Steuerplatine und dem Internet mit dem Laserkennzeichnungssystem, so öffnen sich weitere, neue Möglichkeiten bezüglich Systempflege, Überwachung, Bedienung und der remote Fehlerbehandlung. Anwender können bspw. ein automatisches Upgrade des Systems wählen, oder die Entwicklungsabteilung kann remote die neuesten Layouts für die Laserkennzeichnung auf das System übertragen.
Wie funktioniert die LEC
Das Funktionsprinzip der LEC ähnelt dem des iPods. Mit dem iPod werden Lieder heruntergeladen und das Lied, welches gespielt werden soll, kann nachfolgend ausgewählt, per Shuffle-Modus die Reihenfolge der Lieder festgelegt und Playlisten vorprogrammiert werden.
Die LEC Laserkennzeichnungssteuerung bietet Anwendern die Möglichkeit, Beschriftungsaufträge zu laden, welche über das Netzwerk ausgewählt und programmiert werden können. So ist es möglich, sich dynamisch via Interface mit der Steuerplatine zu verbinden, um Track- and Trace Informationen auszutauschen, wie beispielsweise Datum und Zeit, sowie auf produktionsbezogene Datenbankprogramme umzuschalten und zu interagieren, um die Beschriftungsdaten zu ändern.
Was die Platine “intelligent” macht
Der Vorteil der LEC im Bereich des IIoT besteht in den vielfältigen Zugriffsmöglichkeiten, die sich dem Hersteller bieten (Bild 2). Eine Methode ist die Fähigkeit, mit Hilfe der Programmierschnittstelle oder remote API Informationen zu übertragen und/oder abzurufen. Das Kommunikationsprotokoll, die remote API, ermöglicht den bidirektionalen Informationsaustausch zwischen LEC und SPS, bzw. einer Produktionsdatenbank.
Foto 2. Die LEC bietet mehrere Zugriffsmethoden für Hersteller in der industriellen Fertigung. (Foto mit freundlicher Genehmigung von: Mecco Marking and Traceability, Cognex Corporation, sowie Rockwell Automation)
“Bisher”, berichtet David Sweet, Geschäftsführer von Mecco Marking & Traceability, “waren Laserkennzeichnungssysteme nicht in der Lage, direkt mit einer SPS zu kommunizieren. Es galt als große Herausforderung, die automatisierte Teilekennzeichnung in die Produktionsprozesse zu integrieren.. Die Remote API – und ihre Fähigkeit der bidirektionalen Kommunikation – war für uns entscheidend. Endlich hatten wir eine Möglichkeit gefunden, Laserkennzeichnungssysteme mit der SPS zu vernetzen. Laut Sweet entwickelte Mecco EtherMark, eine IP Ethernet basierende Kommunikationslösung, um den Anforderungen von Herstellern gerecht zu werden. Diese bietet bei intelligenten Produktionsbedingungen eine verbesserte Kommunikation und Automatisierung der Laserkennzeichnungssysteme, um den Anforderungen des IIoT gerecht zu werden.
“Konkret bedeutet dies” so berichtet Sweet, “der Kunde kann direkt das SPS Add-on Profil mit den am häufigsten verwendeten Objektmodellen (bzw. Befehlssätzen) laden. Dies kann bspw. das Aufrufen von Dateien, Senden dynamischer Informationen oder der Einsatz von X-/Y Beschriftungspositionen sein. Dadurch bietet sich dem Kunden die Möglichkeit, bei einer Neuentwicklung innerhalb von acht Minuten die Programmierung zur LEC mit Hilfe der SPS zu bewerkstelligen. Dies spart Stunden an Programmierarbeit.”
Weiterhin ermöglicht die Funktionsvielfalt der eingebauten Remote API Herstellern, die LEC via PC, SPS oder einem anderen Gerät im Netz zu steuern. Dies macht die Entwicklung von Laserkennzeichnungsanlagen realisierbar, welche remote bedient und deren Daten auf verschiedenste Art und Weise bearbeitet und verwaltet werden können. Informationen können bspw. über TCP/IP, serielle Befehle eines PCs, bzw. SPS, oder aber via Smartphone oder Tablet über das Netzwerk ausgetauscht werden.
Ein weiterer großer Vorteil liegt in der Handhabung von Daten. Da durch die Remote API ein gegenseitiger Austausch von Informationen gewährleistet ist, kann die LEC Daten sammeln und dem Anwender die Informationen übergeben, welche für grundlegende Entscheidungen notwendig sind. So bspw. Informationen, wann um eine Produktionsschicht aufgestockt werden muss, Einflussfaktoren, weshalb eine Produktlinie weniger effizient ist als eine andere oder auch die Anzahl von beschrifteten Produkten in einer festgelegten Zeit.
Die Remote APi ermöglicht auch, komplexe Funktionen in der Laserkennzeichnung durchzuführen. Ein Unternehmen beispielsweise verwendet die Remote API in Verbindung mit einer hoch-automatisierten Produktionslinie zur Kennzeichnung von Glasflaschen. Eine Kamera übernimmt im Prozess die Überprüfung und Kontrolle der eben aus dem Ofen kommenden und noch heißen Flaschen und übergibt die entsprechenden Informationen in einem „ja/nein“, bzw. „0/1“ Bit-Format an die LEC. Ist die Kontrolle positiv ausgefallen, wird die Flasche mit fortlaufender Seriennummer und 2D Barcode beschriftet. Ist diese negativ, wird die Flasche mit einem Ausschusscode gekennzeichnet. All dies geschieht binnen Bruchteilen einer Sekunde.
Ein ‘Knoten’ im Netzwerk
Die intelligenten LEC Steuerplatinen lassen sich auf die gleiche Art und Weise mit dem Betriebsnetzwerk verbinden, wie Drucker an Ihr Netzwerk zuhause angeschlossen werden – entweder über WiFi oder eine Ethernet Verbindung (Foto 3). Die Steuerung mehrerer Steuerplatinen über das Netzwerk bietet Unternehmen die Möglichkeit, gleichzeitig und an verschiedenen Produktionslinien Werkstücke oder Bauteile zu prägen, zu schneiden, zu beschriften, Beschriftungsprozesse zu starten oder zu beenden, Aufträge zu ändern oder sogar sich bewegende Teile zu kennzeichnen.
Foto 3. Intelligente Steuerplatinen lassen sich über WiFi oder Ethernet mit einem Betriebsnetzwerk verbinden.
Stellt die LEC Steuerung fest, dass am System etwas nicht stimmt, wird dies an den verantwortlichen Produktionsingenieur gemeldet. Sofern die Anlage mit dieser Funktion ausgestattet ist, kann nach der Quelle des Problems und umgehend nach einer Lösung gesucht werden – und dies remote – per Smartphone oder Tablet. Bediener und Verantwortliche können den Status der Anlage abfragen und steuern und benötigen nicht mehr als ihren Webbrowser, der in der Regel bereits auf ihrem Endgerät zur Verfügung steht.
Kein PC erforderlich
Die intelligenten Steuerplatinen ermöglichen Integratoren, Laserbeschriftungssysteme zu realisieren, welche keinen dazugehörigen PC benötigen; die Anlage wird auf Produktionsebene, bzw. In eine Linie integriert und durch einfaches Anschließen ans Netzwerk Teil der “intelligenten” Umgebung. Dadurch, dass die LEC als „stand-alone“ Steuerung arbeitet, kann auf den Einsatz eines PCs verzichtet werden. Die Steuerung wird zum Knotenpunkt im intelligenten Netzwerk und ist in der Lage, bei Bedarf über die Remote API zu kommunizieren – ansonsten in Wartestellung.
Entwickelt wurde die Hochleistungs-LEC aufgrund der Nachfrage nach intelligenten Laserkennzeichnungssystemen zum problemlosen Einsatz in modernen, technisch ausgereiften Automatisierungsanlagen. Kommunikation in Echtzeit, Fähigkeit der Auswertung und Nutzbarkeit von Daten, sowie Vernetzbarkeit in Produktionsumgebungen sind bei Herstellern heutzutage ausschlaggebend. Lanmark Control’s neue Serie der “intelligenten” LEC Steuerplatinen ist die Antwort darauf.
BESTÄTIGUNG
EtherMark ist ein Warenzeichen der Mecco Marking & Traceability.