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Kabelumspulen mit 800 m/min: INVT TM751 im Einsatz
800 Meter Kabel pro Minute umspulen – und dabei die Zugspannung präzise kontrollieren? Bei der industriellen Kabel- und Drahtverarbeitung stellt das hohe Anforderungen an die eingesetzte Steuerungs- und Antriebstechnik. Schon geringe Abweichungen können zu ungleichmäßigen Wicklungen, Drahtbruch oder unerwünschten Maschinenstillständen führen.
Wie sich solche Herausforderungen lösen lassen, zeigt ein Praxisbeispiel des Automatisierungsspezialisten INVT. Der Hersteller stellt eine Systemlösung vor, bei der die INVT TM751 SPS-Steuerung, DA200A-Servoantriebe und ein HMI der VS-Serie zusammenarbeiten. Das Ergebnis der beschriebenen Anwendung: eine Umspulgeschwindigkeit von 800 m/min, eine stabile Zugregelung und eine intelligente Überwachung des Produktionsprozesses.
Kabelumspulen: Hohe Geschwindigkeit stellt besondere Anforderungen
Beim industriellen Kabelumspulen wird Draht oder Kabel von einer Spule abgewickelt und auf eine andere Spule übertragen. Während dieses Prozesses verändert sich der Durchmesser der auf- und abwickelnden Spulen kontinuierlich.
Das hat unmittelbare Auswirkungen auf die erforderlichen Drehzahlen der beteiligten Antriebe. Damit die Materialgeschwindigkeit konstant bleibt, müssen diese laufend angepasst werden.
Eine besondere Herausforderung ist die Regelung der Zugspannung. Wird das Material zu stark gespannt, kann es beschädigt werden oder reißen. Bei zu geringer Spannung drohen ungleichmäßige Wicklungen, Materialschlupf und Störungen im Produktionsablauf.
Hinzu kommen die Anforderungen moderner Fertigungsbetriebe: hohe Produktionsgeschwindigkeiten, möglichst geringe Materialverluste und eine zuverlässige Überwachung der Anlagen.
Die drei wesentlichen Anforderungen an die Umspulanlage
- Präzise Zugregelung: Die Materialspannung muss auch bei wechselnden Wickeldurchmessern möglichst konstant bleiben.
- Stabiler Hochgeschwindigkeitsbetrieb: Hohe lineare Materialgeschwindigkeiten erfordern eine dynamische und zuverlässige Antriebsregelung sowie kontrollierte Anfahr- und Bremsvorgänge.
- Intelligente Prozessüberwachung: Drahtbruch, Materialstau und andere Störungen sollen möglichst früh erkannt werden. Zusätzlich sind Möglichkeiten zur Fernüberwachung gefragt.
Genau diese Anforderungen standen bei der Modernisierung einer Kabelumspulanlage im Mittelpunkt, die INVT in seinem Anwendungsbericht beschreibt.
Schematischer Aufbau des Umspulprozesses mit kontinuierlicher Zugspannungsregelung.
Die INVT-Systemlösung: TM751 SPS mit DA200A-Servoantrieben
Für die beschriebene Modernisierung entwickelte INVT eine aufeinander abgestimmte Automatisierungslösung. Sie verbindet die Bewegungssteuerung einer SPS mit der dynamischen Regelung mehrerer Servoantriebe und einer zentralen Bedienoberfläche.
Das System setzt sich aus drei wesentlichen Komponenten zusammen:
- INVT TM751 SPS-Steuerung: Übernimmt die Steuerungslogik, koordiniert die Bewegungsachsen und verarbeitet die Informationen zur Zugspannungsregelung.
- INVT DA200A-Servoantriebe: Sorgen für die präzise Umsetzung der erforderlichen Drehzahl- und Bewegungsanpassungen.
- INVT VS-Serie HMI: Ermöglicht die Bedienung und Überwachung des automatisierten Wickelprozesses.
Die Kommunikation zwischen der SPS-Steuerung und den Servoantrieben erfolgt über EtherCAT. Das Bedienpanel ist im veröffentlichten Systemaufbau über Modbus TCP angebunden.
Durch diese Kombination lassen sich die beteiligten Antriebe koordiniert steuern und wichtige Prozessinformationen zentral verarbeiten.
Präzise Zugregelung durch Wickeldurchmesserberechnung und PID-Regelung
Ein entscheidender Bestandteil der INVT-Lösung ist die kontinuierliche Anpassung der Aufwickel- und Abwickelgeschwindigkeit.
Die TM751 SPS-Steuerung berücksichtigt dafür die Veränderungen der Wickeldurchmesser. Gleichzeitig wird die Position eines Spannungsregelarms über eine PID-Regelung ausgewertet.
Auf Grundlage dieser Informationen werden die beteiligten Antriebe aufeinander abgestimmt. Dadurch lässt sich die Zugspannung auch bei wechselnden Betriebsbedingungen stabilisieren.
INVT gibt für die beschriebene Anwendung einen stabilen Winkelbereich des Spannungsregelarms von 0 bis 0,5 Grad an. Diese präzise Regelung soll insbesondere das Risiko eines Drahtbruchs verringern.
800 m/min: Hohe Umspulgeschwindigkeit mit kontrollierten Bewegungen
Ein wesentliches Ergebnis der von INVT vorgestellten Anwendung ist die erreichte Umspulgeschwindigkeit von 800 Metern pro Minute.
Bei dieser Geschwindigkeit müssen die einzelnen Antriebe besonders schnell und präzise auf Veränderungen reagieren. Schon kleine Abweichungen bei der Drehzahl oder Zugspannung können sich auf die Materialführung und damit auf die Prozessqualität auswirken.
Das eingesetzte DA200A-Servosystem unterstützt die dynamische Anpassung der Antriebe. Die TM751 koordiniert die zugehörigen Steuerungsabläufe.
Ein weiterer Bestandteil der Systemlösung ist das automatische, kontrollierte Stillsetzen der Maschine bei einem Stromausfall. Nach Angaben von INVT soll dadurch verhindert werden, dass Material infolge eines abrupten Stillstands beschädigt oder verschwendet wird.
Wichtig: Die genannten 800 m/min sind ein Leistungswert der von INVT beschriebenen Gesamtanlage. Sie sind keine allgemeine Geschwindigkeitsgarantie der TM751 SPS-Steuerung.
Intelligente Fehlererkennung reduziert unnötige Stillstände
Eine leistungsfähige Kabelumspulanlage muss nicht nur schnell arbeiten, sondern auch zuverlässig auf Störungen reagieren.
Die INVT-Systemlösung integriert deshalb eine Echtzeitüberwachung, mit der unter anderem Drahtbruch und Materialstau erkannt werden können.
Erfasst das System einen entsprechenden Fehler, kann die TM751 die erforderliche Abschaltreaktion koordinieren. Dadurch sollen Folgeschäden und unnötige Materialverluste vermieden werden.
Zusätzlich unterstützt die Lösung eine Fernüberwachung der Anlage. So lassen sich Betriebszustände und relevante Prozessinformationen auch für digitale Überwachungs- und Instandhaltungsprozesse nutzen.
INVT beschreibt darüber hinaus Möglichkeiten zur Fehlerprognose. Die konkret verfügbaren Funktionen hängen von der jeweiligen Maschinenkonfiguration und der Implementierung ab.
Welche Vorteile bietet die INVT-Lösung beim Kabelumspulen?
Aus dem veröffentlichten INVT-Anwendungsbericht ergeben sich drei zentrale Nutzenbereiche: Produktivität, Materialqualität und Prozessüberwachung.
1. Höhere Produktivität durch automatisierte Abläufe
Die Umspulgeschwindigkeit von 800 m/min zeigt das Potenzial der beschriebenen Systemlösung für Hochgeschwindigkeitsanwendungen.
Durch die koordinierte Bewegungssteuerung und automatische Stoppfunktionen wird gleichzeitig die Notwendigkeit manueller Eingriffe reduziert. Dies kann zu effizienteren Produktionsabläufen beitragen.
2. Weniger Materialverluste durch stabile Zugregelung
Die präzise Abstimmung der Antriebe unterstützt eine gleichmäßige Materialführung. Kontrollierte Beschleunigungs- und Bremsvorgänge können Materialschlupf, Stau und Drahtbruch entgegenwirken.
Gerade bei hochwertigen Drähten und Kabeln ist die Vermeidung solcher Fehler ein wichtiger wirtschaftlicher Faktor.
3. Verbesserte Überwachung und Instandhaltung
Die automatisierte Erkennung von Drahtbruch und Materialstau sowie die Möglichkeit zur Fernüberwachung schaffen die Grundlage für transparentere Maschinenprozesse.
Auch die Instandhaltung kann davon profitieren, wenn Störungen früher erkannt und Betriebszustände besser ausgewertet werden.
INVT berichtet von einer Verbesserung der Produktionsbedingungen und einer Reduzierung von Materialverlusten. Konkrete prozentuale Einsparungen oder Amortisationszeiten werden für diese Anwendung jedoch nicht genannt.
INVT TM751: Die SPS-Steuerung hinter der Anwendung
Die in der beschriebenen Systemlösung eingesetzte INVT TM751 gehört zur TM700-Serie leistungsstarker SPS-Steuerungen für industrielle Automatisierung und Motion Control.
Sie unterstützt die koordinierte Steuerung von bis zu 8 EtherCAT-Achsen und 4 zusätzlichen Pulsachsen. Hinzu kommen schnelle digitale Ein- und Ausgänge und verschiedene industrielle Kommunikationsschnittstellen.
Technische Highlights der INVT TM751
- 8 EtherCAT-Achsen: Für die koordinierte Bewegungssteuerung mehrerer kompatibler Antriebe.
- 4 zusätzliche Pulsachsen: Für weitere Positionier- und Bewegungsaufgaben über Impulsausgänge.
- Motion Control: Unterstützung von PLCopen-Funktionen und synchronisierten Bewegungsabläufen.
- Flexible Kommunikation: EtherCAT, Modbus TCP, Modbus RTU und OPC UA.
- I/O-Erweiterbarkeit: Bis zu 16 lokale Erweiterungsmodule, 512 lokale I/O-Punkte und 32.000 I/O-Punkte über EtherCAT.
- IEC-61131-3-Programmierung: Programmierung und Projektierung mit INVTmatic Studio.
Damit ist die TM751 nicht nur für Kabelwickel- und Umspulanlagen interessant. Auch Verpackungsmaschinen, Handhabungssysteme und weitere industrielle Mehrachsanwendungen können von einer solchen Steuerungsarchitektur profitieren.
SPS-Steuerungen
High-Performance-SPS INVT TM750 – 4 Achsen, CODESYS, EtherCAT Master
sofort lieferbar
High-Performance-SPS INVT TM751 – 8 Achsen, CODESYS, EtherCAT Master
lieferbar auf Anfrage
High-Performance-SPS INVT TM752 – 16 Achsen, CODESYS, EtherCAT Master
lieferbar auf Anfrage
High-Performance-SPS INVT TM753 – 32 Achsen, CODESYS, EtherCAT Master
lieferbar auf Anfrage
Fazit: Präzises Kabelumspulen erfordert abgestimmte Antriebstechnik
Die von INVT vorgestellte Kabelumspulanlage verdeutlicht, dass hohe Produktionsgeschwindigkeiten allein noch keine zuverlässige Fertigung garantieren.
Entscheidend ist das Zusammenspiel aus präziser Zugspannungsregelung, synchronisierten Servoantrieben und intelligenter Fehlerüberwachung.
Mit der Kombination aus INVT TM751 SPS-Steuerung, DA200A-Servoantrieben und VS-HMI zeigt INVT eine Lösung, die in der beschriebenen Anwendung eine Umspulgeschwindigkeit von 800 m/min ermöglicht und gleichzeitig einen kontrollierten Produktionsablauf unterstützt.
Für Maschinenbauer und Anlagenbetreiber bietet das Praxisbeispiel interessante Ansätze zur Modernisierung bestehender Wickelmaschinen und zur Entwicklung neuer automatisierter Produktionsanlagen.
Sie planen eine SPS- oder Motion-Control-Anwendung?
Die ESCO Antriebstechnik GmbH unterstützt Sie bei der Auswahl geeigneter SPS-Steuerungen und Automatisierungskomponenten.
Ob Sie eine neue Maschinensteuerung planen, mehrere Antriebe synchronisieren oder eine bestehende Anlage modernisieren möchten: Wir beraten Sie gerne zu den Möglichkeiten der INVT TM700-Serie.
Quelle und Einordnung des Praxisbeispiels
Dieser Fachbeitrag wurde von der ESCO Antriebstechnik GmbH eigenständig auf Grundlage eines veröffentlichten Anwendungsberichts des Herstellers INVT Electric erstellt.
Die vorgestellte Automatisierungslösung mit der TM751 SPS-Steuerung, den DA200A-Servoantrieben und dem VS-HMI sowie die genannten Ergebnisse stammen von INVT. Es handelt sich nicht um ein von ESCO selbst durchgeführtes Kundenprojekt.
Originalquelle: INVT Electric Global, „INVT TM751 PLC for High-Speed Cable Rewinding in Cable Manufacturing“, veröffentlicht am 30. Juni 2026.