Das 1961 gegründete, italienische Unternehmen Macchi ist Produzent von Extrusionsanlagen für die Blasfolienfertigung. Zu den Kunden zählen Produzenten von Schlauch-, Schrumpf-, Mehrschicht- und landwirtschaftlichen Folien sowie von flexiblen Verpackungen für die Food-, Non-Food-, Medizin- und Pharmabranche. Dabei sind intelligente Sensoren und Aktoren unverzichtbar für den Datenaustausch zwischen Maschinen und eine erfolgreiche Mensch-zu-Maschine-Kommunikation. Sie dienen darüber hinaus der Maschinensteuerung und -synchronisierung sowie der Überwachung der Produktionsanlagen und gewährleisten die Maschinensicherheit.
Intelligente Sensoren mit IO-Link
Voraussetzung für die Einbindung der Sensoren in automatisierte Systeme sind entsprechende Schnittstellen und Kommunikationsprotokolle wie der im Maschinenbau standardisierte, digitale Kommunikationsstandard IO-Link. Er ermöglicht die bidirektionale Kommunikation – selbst mit Komponenten auf unterster Feldebene. Kombiniert mit Diagnosefunktionen und der Fähigkeit zur Übertragung verschiedener Prozessparameter tragen IO-Link-Sensoren auch zu einer besseren Anlagenverfügbarkeit durch vorbeugende Instandhaltung bei. Diese Vorteile nutzt auch Macchi für seine Extruder und integriert in seine Anlagen Schmelzedruckmessumformer mit digitalem IO-Link-Ausgang zur präzisen Erfassung des Schmelzedrucks sowie ebenfalls mit IO-Link ausgestattete magnetostriktive Wegaufnehmer zur Positionserfassung der hydraulischen Achsen der Extrusionsanlagen.
Quecksilberfreie Schmelzedrucksensoren
Passend zur Unternehmensphilosophie fiel die Wahl auf umweltfreundliche, füllmedienfreie Impact-Schmelzedrucksensoren und ökologisch ebenso unbedenkliche, mit Natrium-Kalium gefüllte Massedruckmessumfomer. Beide Sensortypen gehören zur Baureihe IL, die mit dem Kommunikationsstandard IO-Link ausgestattet sind. Sowohl die sich selbstüberwachenden Massedrucksensoren als auch die gefüllten Sensoren sind SIL2-zertifiziert und verfügen über eine Überdruckabschaltung nach PLd. Sie erfassen den Schmelzedruck in den Macchi-Extrudern auch bei hohen Temperaturen von 350°C (ILI) bis über 500°C (ILK) präzise, erkennen Überdrücke zuverlässig und schalten die Anlage rechtzeitig selbsttätig ab. Zusätzlich überwacht der Sensor verschiedene sicherheitskritische Zustände, darunter die Brückenspannung, die Funktion der Vorverstärkerstufe, die Temperatur im Verstärkergehäuse und die Versorgungsspannung. Damit verbessern die Sensoren die Maschinensicherheit und die Anlagenzuverlässigkeit gleichermaßen. Zudem sorgt die kontinuierliche Überwachung und Regelung des Schmelzedrucks für eine gleichbleibend hohe Qualität des Endprodukts, da die Geometrie des Extrudats und damit seine Qualität über den Schmelzedruck bestimmt wird. Ergänzend zum Drucksignal zeichnen die Sensoren Temperaturverläufe auf und erfassen auch die Gesamtbetriebsstunden des Sensors unter Druck. Damit gestatten sie die Entwicklung von Algorithmen, die eine bessere Produktivität und gleichzeitig eine längere Lebensdauer des Extruders sicherstellen sollen.
Berührungslose Positionsgeber
In den hydraulischen Achsen seiner Blasfolienextrusionsanlagen ersetzte Macchi herkömmliche Wegsensoren durch magnetostriktive Wegaufnehmer mit Hyperwave-Technologie und digitalem IO-Link Ausgang. Die kontaktlosen Culus-zertifizierten Positionssensoren mit IO-Link 1.1 sind derzeit die einzigen Wegaufnehmer auf dem Markt, die zyklische Daten über Cursor-Position und Bewegungsgeschwindigkeit liefern können. Für den Anwender entfällt damit ein andernfalls erforderlicher Rechenschritt, um diese Informationen über die Steuerung zu erhalten. Sie sind messgenau und resistent gegen EMV-Störungen und Vibrationen und lassen sich so in Industrie 4.0-Architekturen mittelgroßer und großer Maschinen der unterschiedlichsten Industriebereiche integrieren. Ebenso wie die sich selbstüberwachenden Schmelzedrucksensoren erlauben auch die Hyperwave-Wegaufnehmer dank der genauen Interpretation großer Informationsmenge die vorbeugende Wartung von Sensor und Maschine. Überdies zeichnen sie sich durch einen besonders schnellen Datenaustausch aus, da der IO-Link-Master die Parameter neu konfiguriert und so an den Sensor anpasst. Standardisierte IO-Link-Verbindungskabel sollen zudem eine vereinfachte Installation gewährleisten.
Mehr als nur Komponenten
Doch Gefran lieferte nicht nur die digitalisierten Sensoren. „Das Lösungspaket zur Steigerung der Produktionseffizienz unserer Extruder beinhaltete auch die erforderlichen Automatisierungsplattformen, die uns die Möglichkeit zu Fernwartung und Remoteservice geben, sowie die Integration aller Komponenten in die Extrusionsanlagen und nicht zuletzt eine umfassende Beratung bei der Planung, der Entwicklung und dem Bau der Schalttafeln“, erklärt Cristiano Procopio, F&E-Direktor von Macchi. Dabei unterstützte Gefran insbesondere das F&E-Team bei der Erstellung einer Ad-hoc-Software für die Verwaltung der Produktionslinie auf mehreren Plattformen und die Prozessautomatisierung.
