Das Unternehmen Lohmann& Rauscher ist seit mehr als 150 Jahren eine feste Größe bei medizinischen Produkten und Verbandsmitteln. Basis dieses Erfolges ist es, ständig die Veränderungen und Trends der Gesundheitsmärkte aufzugreifen und in entsprechende Produkte umzusetzen. Diese neuen Produkte gehen einher mit neuen Fertigungsanlagen. Da aber bei Lohmann&Rauscher die Ansprüche an die Produktion, und dementsprechend auch an die Fertigungsanlagen, sehr hoch sind, hat man sich entschieden, in Teilbereichen die benötigten Maschinen selbst zu bauen.
Modulares Maschinendesign
Wenngleich die Endprodukte unterschiedlich sind, so ähneln sich doch die Fertigungsabläufe. \“Es geht darum bahnförmige Materialien übereinanderzulegen, zu stanzen, zu schneiden, zu siegeln und zu verpacken\“, beschreibt Frank Kaufmann, Leiter Elektrotechnik bei Lohmann&Rauscher, die Fertigungsabläufe. Deshalb werden die einzelnen Fertigungsschritte in gleicher oder modifizierter Form immer wieder gebraucht. Da bietet es sich an separate Anlagenmodule mit Funktion, Antrieb und zugehöriger modularer Software zu erstellen und um dann die neue Anlage einfach aus diesem Modulbaukasten zusammenbauen zu können. Der Vorteil des modularen Aufbaus liegt vor allem darin, dass sich Planungs- und Projektierungsaufwand erheblich reduzieren und die Anlage dann relativ schnell wieder für die Produktion bereit steht. \“Unsere Vorstellung war es, dass wir nur noch die einzelnen Module einzustecken brauchen und die Produktionssoftware weiß dann sofort, wo das neue Modul sitzt, und was es tun soll\“, umreißt Frank Kaufmann die Ziele. So sollten die einzelnen Prozessschritte als separate komplette Module mit Antrieb, Funktion und Programmierung in einer Art Bibliothek vorliegen, um sie \’einfach\‘ zu neuen Maschinen zusammenbauen zu können. Das bedeutet, dass jede neue Maschine je nach Anzahl der erforderlichen Gesamtprozesse und deren expliziter Reihenfolge konfiguriert wird. Aber natürlich können so auch bestehende Anlagen einfach und schnell um- bzw. ausgebaut werden.
Dezentrale Antriebstechnik
Um die einzelnen Maschinenmodule völlig autark konstruieren zu können, wurde der Einsatz von dezentraler Antriebstechnik beschlossen. Gesucht wurde daher ein Partner mit entsprechender Produktpalette und Erfahrung. \“Mit AMK haben wir einen Partner gefunden, der uns ein durchgängiges Produktportfolio in Sachen dezentraler Antriebstechnik bieten konnte\“, erklärt Frank Kaufmann. \“Neben den technologischen Aspekten kam uns auch die Unternehmensgröße mit stets verfügbaren Ansprechpartnern sehr entgegen. Wir hatten gleich das Gefühl: Das passt!\“ Und so stattet Lohmann&Rauscher heute die einzelnen Module mit dezentralen Antrieben aus der Baureihe Amkasmart aus: Der Motor mit integriertem Servowechselrichter iDT5 erlaubt es, die Antriebe ohne Schaltschrank oder Verteilerbox direkt an der Maschine zu verbauen. Dadurch sinkt der Platzbedarf und der übergeordnete Schaltschrank kann ebenfalls schrumpfen. Ein weiterer Vorteil ist eine reduzierte Verkabelung, denn nur Feldbus- und Leistungskabel müssen zum Antrieb geführt werden. Weitere iDTs werden einfach nur weitergeschleift. Bei der Anlagenkommunikation wurde bei Lohmann&Rauscher der CANBus durch Ethercat ersetzt. Die Echtzeitfähigkeit und kurze Zykluszeiten spielen ihre Überlegenheit entsprechend aus. Auch wird dadurch das Einschleifen von weiteren Feldbuskomponenten jederzeit und überall in der Maschine einfach möglich. Dies kommt dem modularen Konzept natürlich stark entgegen – auch beim Umbau und der Erweiterung der Anlagen. Die einfache Art der Verkabelung ermöglicht es den Ingenieuren auch, die autarken Maschinenmodule einzeln zu testen, was die Inbetriebnahme erleichtert und verkürzt. Braucht man noch weitere Feldbuskomponenten, so können die überall in der Anlage einfach eingeschleift werden. Da die einzelnen Antriebe leistungsmäßig über den Zwischenkreis versorgt werden, sind im übergeordneten Schaltschrank nur noch Einspeise- bzw. Rückspeisemodule nötig. Hier hat man sich bei Lohmann&Rauscher für die kompakten Einspeisemodule der Serie Amkasyn KE entschieden. Diese bieten eine hohe Leistungsdichte, wahlweise eine block- oder sinusförmige Netzrückspeisung und sie überwachen Übertemperatur, Netzausfall, Netzstrom, Kurzschluss, Bremswiderstand, Überspannung Zwischenkreis und Steuerung Hauptschütz, um eine sichere Produktion zu gewährleisten.
Automatisierung aus einem Guss
Die Kunst des modularen Maschinenbaus liegt darin, dass eine Maschine, die aus einzelnen Modulen besteht, dennoch \’aus einem Guss\‘ ist. Daher war es Lohmann&Rauscher wichtig, alle Automatisierungskomponenten von einem Systemhersteller zu beziehen und so griff man auf die Maschinensteuerung Amkamac A5 von AMK zurück, die Motion Control, PLC und Visualisierung beinhaltet. Herzstück dieser Steuerung ist der leistungsfähige Atom-Prozessor mit 1,1GHz. Die Steuerung passt sich flexibel den unterschiedlichen Anlagenkonzepten an. Zum optimalen Einbinden der A5 fungieren multifunktionale E/As, über die dann digitale Aktoren und Sensoren direkt an die Maschine anzuschließen sind. Programmierung, Visualisierung und Diagnose leistet das Engineering Tool Aipex Pro von AMK, das über die ganze Lebenszeit der Anlage gefordert ist. Die Programmierplattform Codesys ist dabei für die Programmierung gemäß der Norm IEC61131-3 integriert. Parametrierung der Antriebe, Konfiguration des Feldbusses und alle anderen Arbeiten werden dabei aus den PLC-Funktionen abgeleitet und automatisch ausgeführt. Dazu gehören eine umfangreiche PLC-Motion Bibliothek von AMK und branchenspezifische Technologiebausteine, was die Umsetzung beschleunigt. Die Codesys Web-Visualisierung ermöglicht die übersichtliche Darstellung der Anlage am Bedienterminal. Zukünftig wird bei Lohmann&Rauscher Qt zur Visualisierung einsetzen: Die C++-Klassenbibliothek bietet eine graphische Benutzeroberfläche für die Programmierung der Steuerung. Um die Visualisierung zu erstellen, stehen graphisch ansprechenden Elementen in modernem Design zur Verfügung: Touch-Bedienung, Farbverläufe in Buttons, 3D-Elemente, optisch anpassbares Bedienfeld, Handräder und Schiebeknöpfe – das Angebot ist groß. Diese Benutzeroberfläche lässt auch bezüglich Schnelligkeit kaum Wünsche offen. Dank Qt besteht Zugriff auf eine integrierte SQlite Datenbank, mit der etwa Produktionsdaten aufgezeichnet oder Rezepturen verwaltet werden können. Das hauseigene System bei Lohmann&Rauscher erlaubt es jetzt schon die Anlagen von einem Büro aus zu überwachen, Fehleranalysen zu erstellen und sich auf die entsprechende Maschine einzuloggen. Neu ist, dass die SPS-Programmieroberfläche Codesys mit Qt zusammenarbeitet und in Echtzeit Daten austauschen kann. Durch Aipex Pro, das einfach und schnell zu erlernen ist, benötigte Lohmann&Rauscher nur eine kurze Einarbeitungszeit mit kompetenter Unterstützung der AMK Ingenieure. So war es sehr schnell möglich, die entsprechende Programmier-Kompetenz im eigenen Hause aufzubauen. Mittlerweile werden bereits alle Programmierarbeiten im eigenen Hause erledigt.
