Anlässlich der Lieferung einer kompletten Anlage zur Produk­tion von Flachkollektoren an einen Kunden nach Südafrika beschloss die Firma Minitec, die gesamte Steuerungstechnik sowie die Automatisierung ihrer Laserschweißanlagen einem Optimierungsprozess zu unterziehen. In diesen Laserschweißanlagen werden Kupferrohre auf Aluminiumblechen befestigt.

Der Einsatz der Fehlersicheren Steuerung S7-315F-2 DP/PN zu­sammen mit dem Antriebssystem Sinamics S120 mit integrierten Sicherheitsfunktionen erlaubt einen einfachen übersichtlichen Schaltschrankaufbau.

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Somit ist die Laserschweißanlage ohne großen Aufwand erweiterbar. Auch bei anspruchsvollen Aufgaben wie etwa Bahnsteuerungen, ist ein schneller Wechsel zu einer anderen Kopfbaugruppe problemlos möglich, ohne die restliche Hardware verändern zu müssen. So ist Minitec in der Lage, Kunden Optionspakete anzubieten wie etwa das zu­sätzliche Anschweißen der Kupferrohrbögen an den Alu-Träger.

Spezielle Softwaretools erleichtern zudem die Programmierung. Die Erst­inbetriebnahme mit der Inbetriebnahmesoftware „Starter“ wird mit Hilfe von Assistenten durchgeführt, die alle Grundeinstellungen im Antrieb vornehmen. Mit dem „Trace“-Programm im Starter ist es möglich, Kurven darzustellen, die die aktuellen Motor­parameter mitschreiben. Daran lässt sich ablesen, wann und aus welchem Grund ein Stopp ausgelöst wurde – beispielsweise durch eine überschrittene Stromgrenze oder eine zu starke Beschleunigung. Die Achsenoptimierung erfolgt über eine im „Starter“ integrierte, automatische Regler-Optimierung.

Beim Zeit sparen hilft auch der Antriebsbus „Drive-CliQ“: Ein im Motor integrierter Chip, der als elektronisches Typenschild fungiert, meldet sämtliche Parameter automatisch in die Reglerbaugruppe. Die sonst notwendigen 9- oder 14-adrigen Signalleitungen zu den Motoren entfallen. Insgesamt wurde durch TIA rund 50 % an Zeit bei der Programmierung, Parametrierung und Inbetriebnahme der Anlage gespart.

Integrierte Sicherheitstechnik

Mit Hilfe der dezentralen Peripherie Simatic ET200S lassen sich Standard- und fehlersichere Signale auf der gleichen Hardware-Plattform verarbeiten. Die Kommunikation erfolgt über Profisafe auf Profinet beziehungsweise Profibus.

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Was darüber hinaus die Standardisierung, Vereinfachung und auch die Erhöhung der Wirtschaftlichkeit der Antriebs- und Steuerungstechnik in der Laserschweißanlage positiv beeinflusst hat, ist die realisierte Sicherheitstechnik. War früher eine eigene Sicherheitssteuerung im Einsatz, übernimmt in der überarbeiteten Anlage eine fehlersichere Steuerung „S7-315F-2 DP/PN“ diese Aufgabe. Sie verarbeitet Standard- und fehlersichere Signale gleichermaßen. Über das Safety-Protokoll Profisafe, das sich sowohl auf Profibus als auch auf Profinet nutzen lässt, erfolgt die Einbindung aller Systeme in das Steuerungskonzept. Das fehlersichere Antriebssystem Sinamics S120 beispielsweise wird über Profinet angesteuert. Von den in den Antrieben integrierten fehlersicheren Funktionen nutzt Minitec den sicheren Stopp (SS1) und das sicher abgeschaltete Drehmoment (STO). Beim Drehteller kommt noch die sicher begrenzte Geschwindigkeit (SLS) hinzu. Der Bestückungsvorgang im Außenbereich der Maschine wird von einem Laserscanner überwacht. Nähert sich während der Drehbewegung eine Person, wird die Drehgeschwindigkeit entsprechend der Entfernung zwischen Person und Drehteller reduziert. Aufgrund des Aufbaus der Maschine und der Verwendung von Lasergeräten müssen Sicherheiten gemäß Performance Level d und e erreicht werden. Mit Hilfe der Software „Distributed Safety“, integriert in das Engineering System S7, lassen sich die gewünschten Sicherheitskreise flexibel definieren.

Auch Not-Aus-Taster, Lichtschranken, Laserscanner sowie Subsysteme wie etwa der „Yttrium-Aluminium-Granat“-Laser (YAG) lassen sich über die fehlersichere dezentrale Peripherie „Simatic ET200S“ in die Automatisierung beziehungsweise die Sicherheitstechnik einbinden. Die Kommunikation findet per Profinet statt.

Dabei erfolgt die Visualisierung über das Multipanel „MP277“, das ebenfalls über Profinet mit der Steuerung verbunden ist. Mit einem am Panel befindlichen Handrad ist die Geschwindigkeit der Antriebe bis auf 50 % der parametrierten Maximaldrehzahl flexibel einstellbar.

Autoren: Leo Störmer ist Promotor Motion Control Systems bei Siemens in Mannheim,

Ralf Herrmann ist Vertriebsbeauftragter für Automatisierung und Antriebstechnik bei Siemens in Saarbrücken.

Der Anwender Minitec

Das rheinland-pfälzische Unternehmen Minitec mit Sitz in Schönenberg-Kübelberg bei Kaiserslautern ist ein weltweit agierender Hersteller von Automatisierungsanlagen für die Solarindustrie mit 250 Mitarbeitern. Seit dem Zukauf der Schweizer Geiser-Tech AG im Jahr 2009 gehört auch die Solarthermie zu den Kernbereichen des Unternehmens.

Eines der besonderen Angebote der Firma ist, an Solarthermie interessierten Unternehmen die komplette Fertigung inklusive Bezugsquellen für die Materialien, Zertifizierung für die Flachkollektoren, Prüfanlagen sowie den gesamten Service schlüsselfertig zu liefern. So können beispielsweise reine Händler zum Produzenten von Flachkollektoren bis zu einer Länge von 2500 mm werden.