Das Traditionsunternehmen Pépin ist auf die Herstellung lösungsmittelbasierter Industrielacke mit besonders kurzen Durchlaufzeiten spezialisiert. Die Chargen mögen im Branchenvergleich eher klein sein, in der Regel mehrere hundert Gallonen (1 kanadische Gallone ≈ 4,5 l). Aber dieser Ansatz ermöglicht den Kunden, genau entsprechend ihres Bedarfs zu bestellen. In der Vergangenheit schränkten jedoch manuelle Prozesse die Rückverfolgbarkeit von Aufträgen, die Effizienz des Personals und damit auch die Skalierbarkeit des Unternehmens ein. Als Pépin den Umzug in ein neues Werk in Cowansville, Quebec, plante, wandte sich das Familienunternehmen an Centris Technologies, um die traditionellen Betriebsabläufe mithilfe innovativer Automatisierungslösungen digital zu transformieren.
Gesteigerte Produktionseffizienz
Mit dem Technologie-Update sollten die Genauigkeit und Transparenz sowie der Durchsatz der Produktion erhöht werden. Laut Hélène Daigle, Produktions- und Laborleiterin bei Pépin, gab es in diesen Bereichen vor der Implementierung anhaltende Probleme: „In der Vergangenheit war es aufgrund unserer stark manuell geprägten Prozesse schwierig, alle Vorgänge in der Produktion zu überwachen. Die Bediener hatten zwar Arbeitsaufträge, aber es war schlecht überprüfbar, wie genau sie sich an die vorgegebenen Schritte und Mengen der Zutaten während des Mischvorgangs hielten.“ Dies führte dazu, dass Chargen die Qualitätskontrolle nicht bestanden haben und entweder nachbearbeitet oder wegen falscher Farbgebung, falscher Zutaten oder Verunreinigungen verworfen werden mussten. Da es keine digitalen Aufzeichnungen gab, war es schwierig, die Ursachen für die Probleme zu ermitteln und sie zu beheben. An dieser Stelle kam Centris ins Spiel. Das Ingenieursteam nutzt seine Expertise in den Bereichen IT und Automatisierungstechnik, um moderne Konzepte wie z. B. verbesserte Rückverfolgbarkeit, Maschinenüberwachung oder vorausschauende Wartung zu implementieren.
Optimiertes Mischen mit Automatisierungstechnik
Die neue Produktionsanlage von Pépin verfügt über sechs große Tanks für die gängigsten Lackbestandteile und zusätzliche Behälter für verschiedene andere Stoffe, darunter Additive, Harze und Sande. Das System befördert die Materialien aus den Tanks und Behältern automatisch zur richtigen Mischstation und füllt die Behälter aus eingehenden Lieferungen wieder auf. Als zentrale Steuerung dient ein Ultra-Kompakt-Industrie-PC C6030. „Die Beckhoff Industrie-PCs sind sehr leistungsfähig und bieten schnelle Zykluszeiten“, sagt Marc-André Duguay, Industriesoftware-Entwickler bei Centris. „Der Zugriff auf die Daten ist einfach und die Programmierung sowie Fehlersuche gestalten sich mit der Software TwinCAT unkompliziert, insbesondere mit Structured Text.“
Die Offenheit und Konnektivität der PC-basierten Steuerung von Beckhoff ermöglicht die Kommunikation mit dem von Centris entwickelten Scada-System über OPC UA. Außerdem vereinfacht sie die Integration des lokalen Anlagennetzwerks über TCP/IP für die Kommunikation zwischen der Steuerung und den Tablets. Das weiter ausgebaute ERP-System wird auch zukünftig von der Konvergenz von IT und AT profitieren.
Effiziente Vernetzung auch im Ex-Bereich
EtherCAT sorgt für die durchgängige Kommunikation in der Feldebene. Die EtherCAT-Klemmen der Serie ELX von Beckhoff lassen sich hierbei im gleichen Segment mit Standard-I/Os einsetzen und ermöglichen so hochkompakt den direkten Feldgeräteanschluss bis in Ex-Zone 0. Dadurch entfällt der Kosten- und Arbeitsaufwand für die im traditionellen Explosionsschutz notwendigen speziellen Gehäuse und Sicherheitsbarrieren.
„EtherCAT ist zudem sehr einfach zu konfigurieren: Wir schließen die I/Os nur an, klicken auf ‚Scan‘ und schon findet TwinCAT alle Teilnehmer“, erklärt Marc-André Duguay. Neben den ELX-Klemmen werden zahlreiche andere EtherCAT-Klemmen in Schutzart IP20 eingesetzt, so auch die TwinSAFE-Klemmen für integrierte funktionale Sicherheit. Abgesetzte, über EtherCAT-Koppler EK1100 angeschlossene Segmente kommunizieren mit den Pneumatikventilen, großen Kompressoren, regelbaren Antrieben von Farbmischern und anderen Geräten. EtherCAT unterstützt die freie Wahl der Topologie, einschließlich Linie, Stern und Baum. Insbesondere die Ringtopologie sei wichtig, denn sie biete die notwendige Kabelredundanz für das Centris-System, so der Softwareentwickler. Darüber hinaus vereinfacht EtherCAT die herstellerunabhängige Kommunikation. Hierfür stellt Beckhoff Gateways und Buskoppler zu mehr als 30 verbreiteten Kommunikationsprotokollen zur Verfügung. So bindet z. B. der Ethernet-Switch CU2016 mit 16 Ports die Waagen zur Rohstoffabmessung über EtherNet/IP problemlos ein. TwinCAT ermöglicht zudem die Kommunikation über BACnet mit der Gaswarn- und Lüftungsanlage.
Kombination von Automation und IT zahlt sich aus
Nach der digitalen Transformation bei Pépin stieg der Durchsatz um mehr als 150 %. „Mit dem neuen System konnten wir die Produktion von acht auf zwölf Chargen pro Tag steigern – an manchen Tagen sogar auf 15 – und unsere durchschnittliche Chargengröße stieg von 180 Gallonen auf 300 Gallonen“, berichtet Werksleiter Francis Pépin.
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