Heißer Tropfen – cool gesteuert

Exklusiv in kem Der Autor Andreas Leu ist tätig im Bereich Technisches Marketing und Seminare bei der Jetter AG, Ludwigsburg

Seit der Einführung der „Jetweb“-Technologie verfolgt Jetter das Ziel, in der Automatisierungstechnik einheitlich über Ethernet und-TCP/IP miteinander zu kommunizieren, besonders auch für die Synchronisation von Servoantrieben. Jetweb ermöglicht die freie Kommunikation unterschiedlichster Geräte wie Steuerungen, Drives, Remote-I/Os und Bedienstationen. Dies erleichtert die Verwendung von Webservern in den Geräten sowie die Kommunikation zu übergeordneten Systemen, ebenso wie die Fernwartung, da keine Protokollumsetzung oder Gateways notwendig sind. Die Firma Emhart Glass stellt Produktionsanlagen für Glasbehälter her und vertreibt sie weltweit. Sie nutzt ebenfalls die Jetweb-Technologie.

Das im Jahre 1912 gegründete Unternehmen Emhart Glass bietet ein umfassendes Spektrum an hoch entwickelten, zuverlässigen Maschinen und Ausrüstungen für die Herstellung von Glasbehältern. Dank umfassender Kenntnisse auf dem Gebiet der Tropfenformung, der Behälter-Formung und Handhabung, der Behälter-Inspektion sowie feuerfester Teile und der Qualitätssicherung ist es führend im Bereich von Ausrüstungen und Steuerungen zur Herstellung von Behälterglas. So haben sich die Maschinen und Systeme des Unternehmens weltweit als Standardprodukte etabliert. Darüber hinaus bietet Emhart Glass Schulungen, Hilfe bei der Produktion und Wartungsdienstleistungen an.

Die Fertigung von Glasflaschen ist weit komplexer als es das alltägliche Endprodukt vermuten lässt. Eine NIS-Maschine von Emhart Glass, ausgestattet mit Servo-Antriebstechnik, kann bis zu 700 Flaschen pro Minute produzieren. Folgende Segmente gehören dabei zu einer Behälterglas-Produktionsanlage:

Die Maschinen von Emhart Glass sind modular aufgebaut und in mehrere Sektionen aufgeteilt, von denen jede eigenständig produziert. Einheiten wie Tropfenformer und Tropfenverteiler gibt es pro Maschine jedoch nur einmal. Die Tropfen werden daraufhin synchron auf die einzelnen Sektionen verteilt, in denen dann die Behälter geformt werden. Zum Abtransport gehen sie auf ein zentrales Fließband. Zuletzt kommt noch das so genannte Kalte Ende, in dem die Flaschen mittels Bildverarbeitung auf ihre Qualität hin geprüft werden.

Im gesamten Prozess der Flaschenherstellung, also sowohl bei der eingesetzten Steuerungstechnik als auch bei der Antriebstechnik, wird die Jetweb-Steuerungstechnologie angewandt. Die so ausgerüsteten Anlagen von Emhart Glass verfügen über folgende Eigenschaften:

Jetter setzt im Zusammenhang mit Ethernet konsequent auf Standards und hat aus diesem Grund eine TCP/IP-basierte Lösung für die Synchronisation über Ethernet entwickelt. Dies bringt gegenüber einer proprietären Lösung ganz erhebliche Vorteile:

Technologischer Hintergrund der Ethernet-TCP/IP-basierenden Lösung zur Synchronisierung von Servoantrieben ist das Synchronisationsverfahren Jetsync, bei dem verteilte Uhren phasengenau synchronisiert werden. Nutzdaten werden hierbei asynchron übermittelt und mit einem Zeitstempel versehen. Über die synchronisierte Uhrzeit werden diese Daten dann wieder auf den jeweiligen Abtastzeitpunkt hin zurückgerechnet.

Die bei der Kommunikation auftretenden Abweichungen, wie zum Beispiel die Switch-Verzögerung, werden erkannt und kompensiert. Daraus ergibt sich ein Jitter von etwa 10 μs, was für ein Großteil von Anwendungen, auch für die Glasformungsanlage, völlig ausreichend ist.

In den Maschinen von Emhart Glass kommen die Servoverstärker der „Jetmove“-Serie zum Einsatz, vor allem der Verstärker Jetmove 215. Er ist für eine Dauerleistung von 5,5 kW ausgelegt. Der Nennstrom beträgt 15 A. Der Jetmove 215 kann über den Jetter-Systembus und über Standard-Ethernet-TCP/IP kommunizieren. Damit lassen sich Synchron- und Asynchronmotoren, 3-Phasen-Schrittmotoren und Direktantriebe ansteuern. Bei Emhart Glass handelt es sich ausschließlich um Synchron-Servomotoren. Die eingesetzten Typen, die auf der JL-Serie von Jetter basieren, eignen sich besonders für dynamische Anwendungen und zeichnen sich durch ihre Robustheit und Zuverlässigkeit aus – Eigenschaften, die für Glasformungsanlagen entscheidend sind.

Die Software wird immer mehr zum entscheidenden Faktor in der industriellen Steuerungstechnik. Bei der Jetweb-Technologie erfolgt die gesamte Programmierung von Steuerungen und Antrieben mit der Sprache „Jetsym STX“. Diese Sprache basiert auf strukturiertem Text, bietet jedoch weit darüber hinaus gehende Funktionen wie zum Beispiel:

Bei den Maschinen von Emhart Glass sind die Programme in den Steuerungen der jeweiligen Sektionen universell. Das heißt, dass es sich bei allen Maschinen und bei jeder Sektion um ein- und dieselben Ablaufprogramme handelt. Diese sind so allgemeingültig geschrieben, dass sie unabhängig von der genauen Konfiguration der jeweiligen Anlage sind. So spielt es beispielsweise keine Rolle, wie viele Sektionen oder Servoantriebe eine Maschine beinhaltet – das Programm ist immer dasselbe.

In jeder von Emhart Glass ausgelieferten Anlage ist im Maschinen-Controller eine VPN-fähige Hardware-Firewall installiert. Diese Firewall schützt das gesamte Anlagennetzwerk. Im Hauptsitz von Emhart Glass sind zwei Hardware-Gateways mit statischen öffentlichen IP-Adressen installiert – ein Gateway, mit dem die installierten Anlagen verbunden sind und ein zweiter, mit dem der Service-Ingenieur eine VPN-Verbindung aufnehmen kann. Die beiden Gateways sind direkt miteinander verbunden. Die anlagenseitige Firewall initiiert bei Bedarf den Aufbau der VPN-Verbindung. Der Gateway lässt nur Verbindungen mit zertifizierten Teilnehmern (Anlagen) zu.

Auf dem Notebook des Service-Ingenieurs ist ein Software-VPN-Client installiert. Darüber kann er den Kontakt zum Gateway des Technikers aufbauen und auf die gewünschte Anlage zugreifen, sofern er dazu die Berechtigung hat. Notebooks und stationäre Rechner, die mit dem Gateway Kontakt aufnehmen, sind ebenfalls mit einem Zertifikat versehen.

Ein Internet-Zugang ist das einzige, was der Kunde der Firma Emhart Glass an Infrastruktur zur Verfügung stellt – entweder über das Firmennetzwerk oder, wie in den meisten Fällen, über einen direkten DSL-Anschluss.

Über diese Verbindung ist der Service-Ingenieur in der Lage, mit dem Programmiertool Jetsym alle Diagnosefunktionen auszuführen, zum Beispiel den direkten Aufruf des Parameters einer Servoachse wie aktuelle Position, Schleppfehler oder momentan aufgenommener Motorstrom. Mit dem Fernwartungskonzept ist auch ein Mehrfachzugriff von mehreren Service-Ingenieuren möglich.

Mit Jetweb steht den Anwendern eine komplette und optimal aufeinander abgestimmte Systemlösung zur effizienten Realisierung von Automatisierungsprojekten zur Verfügung. Dabei setzt sie auf IT-Standards, wo immer dies möglich und sinnvoll ist. Ethernet-TCP/IP wird auf allen Ebenen und Kommunikationswegen eingesetzt, so auch bei der Synchronisierung von Servoachsen. Das vereinfacht die Modularisierung und Wartung von Anlagen und schafft die Verbindung zur Office-IT-Welt. Visualisierung und Bedienung über Web-Browser werden möglich, ebenso wie Alarmmeldungen von der Anlage aus in Form einer E-Mail oder einer SMS. Ein weiterer wichtiger Bestandteil von Jetweb ist die leistungsstarke, auf strukturiertem Text basierende Hochsprache Jetsym STX. In ihr sind alle Automatisierungsfunktionen integriert, was dem Anwender die Handhabung des Systems vereinfacht. Das bringt eine wesentliche Zeitersparnis und eine Reduktion der Software- und Wartungskosten von rund 30 %.

Jetter; Telefon: 07141 2550-466; E-Mail: aleu@jetter.de