CASE STUDY:
Vertikal-Ballenpressen – Entsorgungslösungen für Handel und Gewerbe
Für die Serie „V-Press“ führte ESCAD im Jahr 2006 eine Neuentwicklung der Steuerungstechnik auf Basis eines Embedded-Systems durch.
ÜBER UNSEREN KUNDEN HSM
Die HSM GmbH + Co. KG ist ein marktführendes Unternehmen für Produkte und Dienstleistungen in der Umwelt und Bürotechnik. Nahezu 900 Mitarbeiter und über 100 Service- und Vertriebspartner in der ganzen Welt sind im HSM Netzwerk eingebunden und bedienen tausende Kunden weltweit. Neben Schreddern für unterschiedlichste Datenträger und Materialien, fertigt HSM an drei Standorten in Deutschland Ballenpressen für alle Anwendungsbereiche, darunter auch die vertikalen Ballenpressen HSM V-Press.
HERAUSFORDERUNG UND ZIELSETZUNG
Das Variantenhandling verschiedener Steuerungen war für HSM sehr aufwendig und mit hohen Kosten verbunden. 2006 wurde zudem eine neue Maschinenrichtlinie eingeführt. Um weiterhin am Markt Bestand zu haben, sollte die Pressensteuerung neu entwickelt werden. Die alte Steuerung hatte sich viele Jahre bewährt, war aber nicht offen für Neuerungen.
Im Hinblick auf die elektrischen und elektronischen Komponenten der Presse sollte Folgendes, unter Einhaltung des Kostenrahmens, verbessert werden:
- Einheitliche Hardware für verschiedene Pressentypen
- Verminderung des Installationsaufwands
- Verwendung der Steuerung für weitere Pressenarten
- Umsetzung der aktuellen EG-Maschinenrichtlinie
- Vereinfachung der Wartungs- und Servicetätigkeiten
- Verbesserung und Ergonomie / Bedienung
Im Jahr 2006 sollte unsere Produktlinie der vertikalen Ballenpressen neu ausgerichtet und dabei auch die Variantenvielfalt der Steuerungen reduziert werden. Diese sollte auch schon die Vorgaben einer damals neuen Maschinenrichtlinie erfüllen.
LÖSUNG
Vorab wurde ESCAD beauftragt eine Kostenanalyse durchzuführen. Die Frage war, wo man an der V-Press Serie Kosten einsparen könnte. Die Analyse hat gezeigt, dass eine Neuentwicklung der Steuerung und der Einsatz von neuen Elektro-Komponenten (z. B. Schütz und Netzteil) angebracht wäre. Nachdem HSM ESCAD mit der Entwicklung beauftragt hatte, wurden die Projektphasen festgelegt.
Entwurfsphase:
• Entwurf des Schaltungskonzepts
• Überprüfung der Sicherheitsanforderungen
• Bauteilengineering
• Erstellung des Bedienkonzepts
• Konzeption des Gehäuses
• Festlegung der Software-Struktur
• Auswahl der Entwicklungsumgebung
• Erstellung der Phasenabschluss-Dokumentation
Designphase:
• Detaillierung und Zeichnung des Schaltplans
• Erstellung des Layouts
• Gehäusekonstruktion
• Zeichnungserstellung
• Materialbeschaffung eines Funktionsmusters
• Bau und Inbetriebnahme eines Funktionsmusters
• Entwicklung der Controller-Firmware für V-Press Serie
• Entwicklung der Applikationssoftware
• Implementierung der Software
• Erstellung der Phasenabschluss-Dokumentation
Prototypenphase:
• Materialbeschaffung
• Baugruppenproduktion
• Aufbau der Prototypen
• Softwareerstellung / Optimierung / Tests
• Inbetriebnahme der Baugruppen
• Inbetriebnahme der Prototypen
• Inbetriebnahme an der realen Maschine
• Tests / Fehlerbeseitigung / Optimierung
• Erstellung der Phasenabschluss-Dokumentation
Validierungsphase:
• Hard- und Softwarevalidierung
• Inhouse-Systemtest
• Prüfung der Serientauglichkeit
• Abnahmetests mit der Prüfstelle BG ETEM (EMV Prüfung und Umwelttest)
• Erstellung der Phasenabschluss-Dokumentation
Die Umsetzung der neuen Maschinenrichtline war damals Neuland für alle Beteiligten. Das ESCAD-Projektteam hat sich tief in die Thematik eingearbeitet und stand in enger Abstimmung mit der entsprechenden Berufsgenossenschaft. Die entwicklungsbegleitende Dokumentation des Projekts erfolgte streng nach Norm und war sehr umfangreich. Sie umfasste ca. 30 Dokumente mit erstellten Spezifikationen, z. B. für Sicherheitsfunktionen, Pflichtenheft, Systemanforderungen, Systembeschreibung, Validierungspläne, Schaltpläne, Prüfberichte, Sicherheitsberechnungen.
Abb.: Interner Aufbau des Steuerungsgehäuses. Vorgefertigte Kabelsätze, kodierte Steckverbinder und Mehrfachdurchführungen vereinfachen und reduzieren den Verdrahtungsaufwand. Abgestimmte Kabelführungssysteme ermöglichen einen einfachen und schnellen Anbau an die Presse. ©ESCAD AUTOMATION GmbH
Abb.: Einheitliche Steuerungsplatine der V-Press Serie. Wo zuvor aufwendige Administration von Bestückungsvarianten nötig war, werden nun die Konfiguration und Parametrierung der verschiedenen Pressentypen allein in der Software vorgenommen. Dies reduziert nicht nur den Fertigungsaufwand der Elektronik, sondern auch das Vorhalten verschiedener Varianten als Ersatzbaugruppen für Service- und Reparaturzwecke. ©ESCAD AUTOMATION GmbH
Abb.: Folientastatur designed by ESCAD – zur einfachen und mehrsprachigen Bedienung der Ballenpresse. Der Anwender wird über grafische Darstellung intuitiv durch die Bedienung der Anlage geführt. ©ESCAD AUTOMATION GmbH
Abb.: Die Steuerungstechnik wurde unter Berücksichtigung der aktuellen Normen, Richtlinien und Sicherheitsvorschriften entwickelt und ist nach EN ISO 13849 Kategorie 3 mit Performance Level d realisiert. Nach Norm ist für das Steuerungsniveau Kategorie 3 die Einfehlersicherheit gefordert, dies verlangt einen zweikanaligen Aufbau der Signalwege. Das vereinfachte Blockschaltbild zeigt den redundanten, zweikanaligen Aufbau der sicheren Pressensteuerung.
©ESCAD AUTOMATION GmbH
Ich bin überzeugt, dass wir mit unserem Projektteam eine gute und zukunftsträchtige Lösung für HSM schaffen konnten. Das hat uns die Marketingabteilung der V-Press anschließend bestätigt. Zusammen mit dem Kunden konnten wir zielbewusst Lösungen erarbeiten und haben wenig Zeit mit ineffizienten Designloops verloren.
NUTZEN
HSM war in der Lage die vertikalen Ballenpressen HSM V-Press den neuen Marktrichtlinien konform auf dem Markt zu vertreiben und konnte sich so einen Vorteil gegenüber dem Wettbewerb sichern. Durch die schlanke Steuerungselektronik konnten Kosten gespart werden. Das neue und attraktive Bedienkonzept war besonders service- und wartungsfreundlich. Die Plattform war außerdem offen und flexibel für Erweiterungen in der Zukunft.
Wir blicken auf einen engen Austausch und eine erfolgreiche Zusammenarbeit mit ESCAD zurück. Die damals neu entwickelte Steuerung diente als Basis für ein einheitliches Steuerungskonzept unserer HSM V-Press Reihe, auf der wir aufbauen konnten. Seither wurde diese weiterentwickelt und ist mit der Erweiterung unseres Sortiments stetig mitgewachsen.
DIESE ESCAD-STÄRKEN KAMEN ZUM EINSATZ
- Dynamisches und lernbereites Team, das nah am Markt arbeitet
- Vielfältige Erfahrung in Embedded-Systemen und Anlagenbau
- Lösungsorientierter Ansatz und Zielstrebigkeit
- Komplette Entwicklungsdienstleistung aus einer Hand
- Breites Lieferantennetzwerk aus vorherigen Produktentwicklungen
- Einfache Unternehmensstruktur für eine unkomplizierte Projektabwicklung
Ich habe mich sehr gefreut als ich erfuhr, dass wir bei ESCAD nun auch eine V-Press einsetzen um ökologischer mit dem Rohstoff Papier umzugehen. Und noch größer war meine Freude als ich gesehen habe, dass unsere Ideen und Lösungen an der Anlage bis heute Bestand haben und nun in viele Länder der Welt hinausgetragen wurden.
UNSERE INNOVATIVEN PRODUKTE UND DIENSTLEISTUNGEN FÜHREN SIE ZUM ERFOLG!
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Bei der Planung und Umsetzung sind wir gerne an Ihrer Seite.