Haeusler AG: Neues Steuerungskonzept für Blechbiegemaschinen

>> Die Haeusler AG hat sich aufgrund zahlreicher technologischer Innovationen fest im Markt der Blechbiegetechnologie etabliert. Mit der neuen Steuerung «BEND-IT Swiss Technology» hat das Unternehmen ein neues Softwarekonzept zur Steuerung seiner Blechbiegemaschinen entwickelt. Die «virtuelle» NC-Steuerung verbindet sich mit der Automatisierungstechnik von Beckhoff zu einer zukunftssicheren, umfassenden Steuerungsplattform. Seit August 2009 setzt Haeusler in allen Maschinen auf dieses Automatisierungskonzept.

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joe. Die Maschinenfabrik Haeusler, 1936 in Dornach gegründet, hat sich in der Blechbiegetechnologie auf Blechrund- und Profilbiegemaschinen spezialisiert und fertigt in zwei Werken (Duggingen, Schweiz, sowie Rheinfelden-Herten, Deutschland). Die grossformatigen Maschinen verarbeiten Blechstärken bis zu 320 mm. «Biegedurchmesser von 16 bis 64 Zoll und Längen deutlich über 12 m gehören bei uns zu den üblichen Formaten in Röhrenwerken», berichtet Michael Fabianek, Leiter der Automatisierungstechnik, IT und Hydraulik bei Haeusler. Eingesetzt werden die Maschinen beispielsweise zum Biegen von Blechen für den Schiffsbau, die Automobil- und Luftfahrtindustrie sowie den Behälterbau oder zur Herstellung von Rohren für Pipelines und Windkraftfarmen, aber auch für die Wärmetauscherfertigung in Heizungssystemen oder als Profilbiegemaschinen für den Stahlbau. Insgesamt baut das Unternehmen zurzeit 20 verschiedene Maschinentypen.

Relaunch der Steuerung: Prozessoptimierung

«Die Beherrschung des Formgebungsprozesses gehört zu den wesentlichen Qualitätsmerkmalen unseres Maschinenkonzeptes», betont Michael Fabianek. Daher entschied sich das Unternehmen für einen Ersatz seines bisherigen Steuerungskonzeptes, das aus einer separaten CNC- und SPS-Steuerung bestand, die über die I/O-Ebene miteinander kommunizierten. «Die neue Steuerungslösung sollte», so die Erwartung von Fabianek, «CNC- und Prozesssteuerung auf einer Steuerungsplattform integrieren. Unser Ziel war, die Komplexität der Steuerungsarchitektur und den Wartungsaufwand zu verringern und gleichzeitig die Prozessgeschwindigkeit und die Masshaltigkeit der Maschine zu optimieren. Die Offenheit der Beckhoff-Technologie, das schnelle Feldbussystem EtherCAT, aber auch das Branchen-Know-how von Beckhoff in der Umformtechnik und die weltweite Unternehmenspräsenz waren bei unserer Entscheidung für dieses Unternehmen ausschlaggebend.»

Multicore-Prozessor voll ausgenutzt

Die Steuerungsplattform für die von Haeusler entwickelte «BEND-IT Swiss Technology» bilden ein Beckhoff-19-Zoll-Panel-PC der Serie CP62xx mit dem Betriebssystem Windows XP Embedded, der Automatisierungssoftware TwinCAT PLC sowie EtherCAT als Feldbussystem. Für die NC-Steuerung nutzt Haeusler eine selbst entwickelte Lösung. Deren Kernel ist ein modernes, auf .Net-Technologie aufsetzendes und in C# programmiertes HMI mit eingebundener 3D-Visualisierung. «Die so genannte ‹virtuelle› Maschine bietet sowohl NC- als auch CNC-Funktionalität und deckt alle Achsen ab», erläutert der Automatisierungsexperte. «Den einen Prozessorkern der Dual-Core-CPU nutzen wir für die Bedienoberfläche (HMI) und die Datenverwaltung, den anderen für SPS und Motion Control (NC oder CNC). Die Haeusler-CNC ist mit den Motion-Control-Bausteinen von TwinCAT gekoppelt. Mit der Softwarebibliothek «TwinCAT Hydraulic Library» wird die Verbindung der Achsen zu diesen Funktionen programmiert.»

Ausserdem ermöglicht die Multicore Technology eine dreidimensional animierte Darstellung der Maschine, welche sämtliche Bewegungen darstellt und dem Bediener ein intuitives Arbeiten ermöglicht, was die Einarbeitungszeit neuer Maschinenbediener erheblich reduziert.

Weitsicht hinsichtlich der Betriebssicherheit prägte auch die Entscheidung von Haeusler für Compact-Flash als Speichermedium. «Das bedeutet», so Peter Reinstadler, Area Sales Manager von Beckhoff Schweiz, «dass es keine beweglichen Teile im Speicherbereich gibt. Dadurch kann Haeusler seinen Kunden hohe Sicherheit und Verfügbarkeit, insbesondere gegenüber Vibrationen und Erschütterungen, wie sie im rauen Maschinenumfeld unvermeidbar sind, gewährleisten. Zusätzlich ist der Speicher remanent vorhanden und über eine USV gepuffert, sodass die Daten stets geschützt sind.»

EtherCAT sorgt für schnelle Kommunikation

Die hydraulisch bewegten Biegeachsen der Blechbiegemaschinen sind in eine Vielzahl von digitalen und analogen Sensoren und Aktoren eingebettet. Diese sind in den grossen Maschinenaufbauten verteilt montiert und signaltechnisch an die Beckhoff-Busklemmenstation angekoppelt. Die Verbindung zum zentralen Panel-PC erfolgt über EtherCAT. «Die Vielfalt des EtherCAT-Klemmensystems ist schon beeindruckend», äussert Michael Fabianek: «Wir haben beispielsweise bei der aktuell im Werk fertig gestellten Rohrbiegepresse einen neuen Rotationsgeber mit Hall-Sensor eingesetzt, der auf der Axial-Kolbeneinheit die Zähne abtastet. Zuvor erfüllte diese Funktion ein Absolutwertgeber, der die Rotation recht kompliziert über die Umsetzung mit Scheiben gemessen hat. Diese Funktionalität übernehmen jetzt die Beckhoff-EtherCAT-Klemmen EL5151 und EL5152.»

EtherCAT gehört zu den prägnanten Merkmalen der neuen Steuerung, auf die Haeusler besonders grossen Wert legte. Diesbezüglich punktet die Beckhoff-Automatisierungsplattform gleich mehrfach: Einerseits verfügt der Industrie-PC über die klassischen Ethernet-Schnittstellen ohne zusätzliche Feldbuskarten, andererseits bietet EtherCAT eine hohe Performance für I/Os und Antriebstechnik. Hinzu kommt, dass im EtherCAT-Klemmensystem Gateways zu anderen Bussystemen vorhanden sind. «Die extrem kurze Zykluszeit von 1000 I/O-Signalen in nur 50 µs passt in unser Konzept», stellt Fabianek zufrieden fest: «Je schneller wir Positionsdaten zur Verfügung haben, desto genauer können wir regeln.»

Condition Monitoring sorgt für erhöhte Maschinensicherheit

Für die Maschinensicherheit sorgt eine in die Steuerung implementierte Zustandsüberwachung, das Condition Monitoring. «Die Überwachung kritischer Momente, wie beispielsweise der Temperatur des Motherboards, der CPU und des RAM oder des Ladezustands der USV, ist über Standard-Softwarefunktionsbausteine realisierbar. Die genaue Überwachung der Betriebsstoffsysteme, unter anderen der Öltemperatur und des Niveaus des Hydrauliköls sowie der Ölqualität, sind für die Maschinenverfügbarkeit unerlässlich», kommentiert Fabianek.

«Die automatisch generierte und prognostizierte Wartungsterminplanung aufgrund der digitalen Betriebsstoffprüfung ist ein weiteres Highlight der Steuerung. Sehr geholfen hat bei der Umsetzung die offene Steuerungsplattform sowie die echtzeitfähige Kommunikation zwischen HMI und Motion Control über ADS», so Fabianek.

Automatisierungsplattform für alle Maschinentypen

Nach einer 6-monatigen Evaluationsphase entschied sich die Firma Haeusler für Beckhoff als zukünftigen Steuerungslieferanten. «Kurze Zeit danach nahmen wir im Dezember 2008 das erste Projekt in Angriff, das fünf Monate später bereits umgesetzt war», erinnert sich Fabianek: «Im August 2009 haben wir dann mit dem kompletten Wechsel unserer Steuerungstechnik auf die Beckhoff-Plattform begonnen.»

Die skalierbare Automatisierungsplattform kann für das gesamte Maschinenprogramm des Unternehmens eingesetzt werden. «Ein Gewinn nicht nur für uns als Maschinenbauer, sondern auch für unsere Kunden», sagt Fabianek, «denn sie erhalten ein modernes und leistungsfähiges Produktionssystem mit optimaler Verfügbarkeit. Auch das selbst entwickelte Fernwartungskonzept, auf Basis der Ethernet-Technologie und VPN, wird von unseren Kunden sehr begrüsst.»

Zurzeit werden die ersten Röhrenwerke komplett mit Beckhoff-Steuerungstechnik umgesetzt. «Speziell im Anlagenbau ist die Offenheit des Beckhoff-Systems zur Windows-Welt mit der Betriebsdatenerfassung über RFID, der Vernetzung, der Umsetzung von Leitständen etc. von grossem Vorteil», erläutert der Automatisierungsspezialist Fabianek.

Sollte der Kunde trotz der implementierten, umfangreichen Fehler- und Informationsmeldungen Unterstützung seitens des Maschinenbauers benötigen, kann sich dieser über die Ethernet-Schnittstelle in die Maschinensteuerung einwählen und aus der Ferne analysieren, welche Ursache der Störung zugrundeliegt.

Auch für zukünftige und momentan laufende Entwicklungen, die in Richtung adaptive Steuerungen, künstliche Intelligenz oder Condition Monitoring gehen, sieht sich Haeusler, dank EtherCAT und XFC (eXtreme Fast Control-)Technologie sowie TwinCAT 3, mit Beckhoff als Systempartner bestens gerüstet. <<

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