Unser Kunde benötigte eine Servoachsen-Steuerkarte für Verpackungslinien, um die Schieber- und Zuführbewegungen einer Maschine für unterschiedliche Produktgrößen mit dem Förderband zu synchronisieren. In der bestehenden Anlage mussten mechanische Anschläge und Zeitrelais bei jedem Produktwechsel neu eingestellt werden. Bei höheren Geschwindigkeiten konnten bereits kleine Abweichungen zwischen Produkterkennung und Achsbewegung dazu führen, dass Packungen klemmten oder falsch positioniert an der nächsten Station ankamen.
Die Aufgabe bestand nicht nur darin, einen Servomotor vor- und zurückzubewegen. Die Karte sollte die Geschwindigkeit des Hauptförderers erfassen, das Signal des Lichttasters zuverlässig verarbeiten, das Bewegungsprofil für das gewählte Produktrezept erzeugen und den Zustand des Servoantriebs verständlich an die Bedienperson übermitteln.
Gefordert war somit eine kompakte Steuerkarte, die Produkterkennung und mechanische Bewegung auf dieselbe Positionsreferenz bezieht, Formatwechsel in Rezepte überführt und dem Serviceteam eindeutige Diagnoseinformationen bereitstellt.
Revan Technology entwickelte keine neue Servo-Leistungsstufe, sondern eine anwendungsspezifische Achssteuerkarte zwischen dem industriellen Servoantrieb und den Peripheriegeräten der Maschine. Die Karte liest den Geber des Hauptförderers, den Produktlichttaster und die Maschinenfreigaben ein und bildet daraus für jedes Produkt eine Positionsreferenz. Das berechnete Beschleunigungs-, Konstantfahrt- und Verzögerungsprofil wird über eine Puls-Richtungs-Schnittstelle an den Servoantrieb übertragen.
Hub, Startversatz, Geschwindigkeit, Beschleunigung und Rückfahrposition werden gemeinsam im jeweiligen Produktrezept gespeichert. Wählt die Bedienperson ein Format auf der HMI aus, werden die Parameter kontrolliert geladen; Werte außerhalb der freigegebenen Grenzen werden abgewiesen. Beim Produktwechsel ersetzt damit ein geprüftes Rezept die Einstellung von Potenziometern oder Zeitrelais.
Die Lösung wurde nicht als zusätzliches Universal-Bewegungsmodul ausgeführt, sondern als maschinenspezifische Steuerung, die Sensoren, Servoantrieb, HMI und Linientakt in einer Anwendung zusammenführt.
Die Steuerkarte wurde für die 24-VDC-Versorgung der Maschine ausgelegt. Lichttaster, Referenzsensor, vordere und hintere Endlage, Servo-bereit- sowie Antriebsfehlersignal werden über geschützte und galvanisch getrennte Eingänge erfasst. Servo-Freigabe, Bremse und ein zusätzliches Pneumatikventil werden über geeignete Ausgangsstufen angesteuert. Die Leiterplatte bietet Verpol-, Transienten- und Kommunikationsleitungsschutz sowie steckbare Industrieklemmen für die Feldverdrahtung.
Not-Halt- und Schutztürkreise wurden nicht der Steuerungssoftware überlassen. Ein externes Sicherheitsrelais unterbricht die Drehmomentfreigabe des Servoantriebs hardwareseitig. Die Steuerkarte überwacht lediglich den Zustand der Sicherheitskette, um den Zyklus anzuhalten und der Bedienperson die Ursache anzuzeigen.
Das Differenzsignal des Hauptförderergebers wird durch eine für störbehaftete Industrieumgebungen geeignete Empfängerschaltung verarbeitet. Sobald der Produktlichttaster auslöst, addiert die Karte den Rezeptversatz zum Geberzähler und bestimmt damit die Startposition des Achszyklus. Das trapezförmige Geschwindigkeitsprofil wird innerhalb der festgelegten Hub-, Geschwindigkeits- und Beschleunigungsgrenzen erzeugt. Kann ein Zyklus nicht vor dem Eintreffen des nächsten Produkts beendet werden, beginnt keine neue Bewegung und die Maschine wird kontrolliert angehalten.
Die Referenzfahrt erfolgt mit reduzierter Geschwindigkeit, Sensorprüfung und einem definierten maximalen Suchweg. Die Endlageneingänge bleiben sowohl im Automatikbetrieb als auch bei der Handfahrt aktiv. Ist die Achsposition nach einer Spannungsunterbrechung nicht verlässlich, verlangt das System vor dem erneuten Automatikbetrieb eine neue Referenzfahrt.
Das Bediengerät ist über RS-485/Modbus RTU mit der Steuerkarte verbunden. Die HMI zeigt das gewählte Rezept, die aktuelle Fördergeschwindigkeit, den Achszustand, den Zykluszähler und die aktive Störung. Über Berechtigungsstufen können Bedienpersonen Formate auswählen, während Instandhaltungsmitarbeitende Geschwindigkeit und Versatz innerhalb der freigegebenen Grenzen anpassen dürfen.
Die Parameter werden mit Versionskennung und Prüfwert in einem nichtflüchtigen Speicher abgelegt. Bei Ausfall der HMI-Kommunikation beendet die Karte den aktuellen sicheren Zyklus, startet jedoch keinen neuen Automatikzyklus. Im Ereignisprotokoll lassen sich Antriebsfehler, Endschalterverletzungen, fehlende Produkte und Zykluszeitüberschreitungen bei der Wartung getrennt auswerten.
Nach der Inbetriebnahme wurden Formatwechsel an der Verpackungslinie über gespeicherte Bewegungsrezepte statt über getrennte mechanische und zeitliche Einstellungen durchgeführt. Die förderbandbezogene Synchronisation erhielt auch bei veränderter Liniengeschwindigkeit die Beziehung zwischen Produkterkennung und Achsbewegung.
Dieses Projekt vereint die Erfahrung von Revan Technology in kundenspezifischer Leiterplattenentwicklung, Embedded Motion Control und Maschinenautomatisierung in einem kompakten Produkt für reproduzierbare Verpackungsprozesse mit geringerem Stillstandsrisiko.
Aus Gründen der Kundenvertraulichkeit werden Firmenname, Maschinenmodell und Produktnamen nicht genannt. Die Abbildungen sind repräsentativ und veranschaulichen den funktionalen Aufbau.
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