CNC-Maschinen, Fräsen, Bearbeitungszentren und alle Arten von Werkzeugmaschinen zur Metallbearbeitung müssen permanent geschmiert werden. Die Maschinen sprühen dazu flüssige Kühlschmierstoffe während der Bearbeitung auf die Werkstücke und Werkzeuge. Die Schmierstoffe transportieren Wärme ab, verringern die Reibung und sorgen bei Zerspanungsprozessen für einen Abtransport der Metallspäne. Ohne sie leiden Werkstückqualität, Präzision sowie die Standzeit der Werkzeuge. Üblicherweise hat jede Maschine eine eigene Versorgung mit Schmierstoff, das dort als Konzentrat eingefüllt und mit Wasser verdünnt im Prozess verwendet wird. Wichtig für die gleich bleibende Güte des Werkstücks sind die korrekte Konzentration und Temperatur, aber auch eine möglichst geringe Verunreinigung durch Schwebstoffe und Metallspäne. Da das Kühlmittel durch Verdunstung und Anhaften an den Bauteilen verbraucht wird, muss es mit Wasser und Kühlschmierstoff-Konzentrat aufgefüllt werden. Üblicherweise machen das die Mitarbeiter in den metallverarbeitenden Betrieben. Sie kontrollieren regelmäßig die Qualität und den Füllstand. Eine Aufgabe, die unter Zeitdruck manchmal vernachlässigt wird, was wiederum teuer werden kann, wenn bereits Ausschuss produziert wurde.
Automatisierte Aufbereitung
Um dieses Problem zu umgehen, entwickelte der Systemintegrator RobMation aus Baesweiler bei Aachen, eine zentrale Anlage zur Aufbereitung von Kühlschmierstoffen. Sensoren ermitteln darin Konzentration, Reinheit, Füllstand und Temperatur. Eine Steuerung stellt anhand dieser Daten dessen Qualität durch Ab- und Zupumpen an den Werkzeugmaschinen sicher. Verbrauchtes Schmiermittel wird aus den Maschinen in die zentrale Aufbereitung geleitet. In der Aufbereitungsanlage werden dann Konzentrat und Wasser zur Aufbereitung zugepumpt. Wärmetauscher regeln die Temperatur. Eine zentrale Aufbereitungsanlage kann vier angeschlossene Werkzeugmaschinen gleichzeitig bedienen.
Autarke, vielseitige HMI-Steuerung
Um die Zentralschmieranlage unabhängig von den angeschlossenen Werkzeugmaschinen betreiben zu können, war eine eigene Steuerung erforderlich. Der Integrator suchte nach einer autarken, flexibel einsetzbaren Steuerung mit integrierter Visualisierung. Diese sollte an der Zentralschmieranlage angebracht werden, um sie zu steuern und Statistiken sowie Verlaufshistogramme für den Kühlschmierstoffverbrauch und -zustand aller vier angeschlossenen Maschinen anzuzeigen. Die Wahl fiel auf das HMI TX513 von Turck. Es bietet eine Codesys3-Steuerung sowie einige Ethernet- und serielle Schnittstellen: In Profinet- und Ethernet-IP-Netzen können die Geräte als Master genutzt werden, in Modbus-TCP- oder Modbus-RTU-Netzen auch als Master oder Slave (bzw. Client oder Server). Das HMI kommuniziert über Profinet mit den Gateways des Turck-I/O-Systems BL20, die sich jeweils in einer Schaltbox an jeder der vier CNC-Maschinen befinden. An den lokalen Gateways sind die Sensoren und Aktoren angeschlossen, die den Zustand des Kühlschmierstoffs in den CNC-Maschinen erfassen und regeln.
Lösungsfindung mit Support
Die Steuerung dazu hat RobMation auf der Codesys3-Plattform des HMIs geschrieben. Über die Bedieneinheit steuern Mitarbeiter bei Ovalo die Aufbereitungsanlage. In der Regel muss hier nicht eingegriffen werden, da die Sollwerte gleich bleiben. Das Schmiermittel pumpt die Maschine als Konzentrat aus einem Fass zu, das lange vorhält. Für die Zufuhr von Frischwasser ist die Maschine direkt an eine Wasserleitung angeschlossen. Da RobMation mit dem HMI und Codesys TargetVisu in der Standardversion nicht alle geforderten Funktionen umsetzen konnte, wurde zusätzlich die umfangreichere Visualisierungssoftware TX VisuPro installiert, die Turck kostenfrei für seine HMI-Systeme anbietet. Damit lassen sich nun Trendaufzeichnungen wie die Verläufe der zentralen Füllstände, Temperaturen und andere Messdaten performanter darstellen als im Auslieferungszustand. „Auch wenn das HMI nicht alles von Anfang an so abbilden konnte, wie wir wollten, sind wir mit der Unterstützung durch Turck sehr zufrieden“, kommentiert Thomas Schulz, leitender Vertriebsingenieur bei RobMation, den Support des Automatisierers. „Unsere Anfragen wurden mit der nötigen Priorität behandelt.“
