TIJ-Drucker? und SPS (speicherprogrammierbaren Steuerung)

TIJ-Drucker (Thermal-Inkjet-Drucker) sind industrielle Tintenstrahldrucker, die Tinte mithilfe thermischer Drucktechnologie auf Produkte und Verpackungen übertragen. Sie werden unter anderem zur Kennzeichnung von Kartonagen, Kunststoffteilen, Metalloberflächen, Holz, Glas und weiteren Materialien eingesetzt.

Typische Anwendungen sind der Druck von Mindesthaltbarkeitsdaten, Chargennummern, Seriennummern, Barcodes, QR-Codes, Data-Matrix-Codes und Produktinformationen. Durch ihre kompakte Bauweise und die vergleichsweise einfache Integration eignen sich TIJ-Drucker besonders für automatisierte Produktions- und Verpackungsanlagen.

Wenn ein TIJ-Drucker mit einer speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) (engl: PLC - Programmable Logic Controller) verbunden wird, lassen sich Druckvorgänge in den automatisierten Produktionsablauf integrieren. Die SPS kann beispielsweise den Druckstart auslösen, produktabhängige Druckdaten bereitstellen und – abhängig von der technischen Ausstattung – Statusmeldungen des Druckers auswerten.

SPS-Integration
SPS-Integration

Was bedeutet SPS-Integration bei einem TIJ-Drucker?

Die SPS-Integration bezeichnet die technische Verbindung zwischen dem TIJ-Drucksystem und der Maschinensteuerung. Ziel ist es, Druckprozesse automatisch zu steuern, manuelle Eingriffe zu reduzieren und die Produktkennzeichnung mit den übrigen Produktionsschritten abzustimmen.

Die Kommunikation kann über digitale Ein- und Ausgänge, serielle Schnittstellen oder industrielle Kommunikationsprotokolle erfolgen. Welche Variante geeignet ist, hängt von der verwendeten SPS, dem Druckermodell und den Anforderungen an die Datenübertragung ab.

Eine einfache SPS-Integration ermöglicht beispielsweise, dass ein Sensor ein vorbeilaufendes Produkt erkennt und die SPS daraufhin einen Druckimpuls an den TIJ-Drucker sendet. Eine umfangreichere Integration erlaubt zusätzlich, wechselnde Drucktexte, Seriennummern oder Chargeninformationen zu übertragen und den Betriebszustand des Druckers zu überwachen.

Welche Aufgaben kann die SPS bei der Drucksteuerung übernehmen?

1. Automatischer Druckstart

Ein Sensor erkennt, dass ein Produkt die Druckposition erreicht hat. Die SPS verarbeitet das Sensorsignal und löst den Druckvorgang zum richtigen Zeitpunkt aus. Dadurch können Produkte auf Förderbändern automatisch gekennzeichnet werden, ohne dass ein Mitarbeiter jeden Druck einzeln starten muss.

2. Übertragung variabler Druckdaten

Die SPS oder ein übergeordnetes Produktionssystem kann abhängig vom aktuellen Auftrag unterschiedliche Druckdaten bereitstellen. Dazu gehören beispielsweise Chargennummern, Produktionsdaten, Seriennummern oder auftragsbezogene Kennzeichnungen.

Voraussetzung ist, dass der Drucker die Übertragung und Verarbeitung dieser Daten über seine unterstützte Schnittstelle ermöglicht. Bei manchen Systemen erfolgt die Auswahl eines vorbereiteten Drucklayouts, bei anderen können Variablen innerhalb eines Druckauftrags verändert werden.

3. Überwachung des Druckerstatus

Je nach Schnittstelle kann der TIJ-Drucker Informationen über seinen Betriebszustand an die SPS zurückmelden. Dazu zählen beispielsweise die Betriebsbereitschaft, Druckaktivität oder erkannte Störungen.

Die SPS kann solche Informationen nutzen, um Warnmeldungen auszugeben, einen Maschinenstopp einzuleiten oder einen Bediener zur Überprüfung aufzufordern. Welche Meldungen tatsächlich verfügbar sind, hängt vom Drucksystem ab.

4. Synchronisierung mit dem Produktionsprozess

Durch die Verbindung mit der SPS kann der Druckvorgang auf die Bewegung des Förderbands und den Produktionsablauf abgestimmt werden. Ein Encoder kann beispielsweise die Bewegung eines Produkts erfassen und als Grundlage für eine präzise Druckauslösung dienen, sofern Drucker und Steuerung diese Funktion unterstützen.

Welche SPS-Protokolle eignen sich für TIJ-Drucker?

Für die Kommunikation zwischen einer SPS und einem industriellen TIJ-Drucker kommen verschiedene Protokolle und Schnittstellen infrage. Sie unterscheiden sich hinsichtlich ihrer technischen Funktionsweise, ihrer Verbreitung und der Möglichkeiten zum Austausch von Druckdaten und Statusinformationen.

Die folgende Tabelle bietet einen Überblick über gängige Optionen für die SPS-Integration von TIJ-Druckern in Produktionslinien.

Protokoll oder Schnittstelle Typischer Einsatz Mögliche Anwendung am TIJ-Drucker
PROFINET Industrielle Ethernet-Netzwerke, häufig mit Siemens-SPS Prozessdaten, Steuerinformationen und Statusmeldungen austauschen, sofern der Drucker PROFINET unterstützt.
EtherNet/IP Automatisierungsanlagen mit Steuerungen von Rockwell Automation und anderen kompatiblen Herstellern Drucksysteme in die industrielle Netzwerkkommunikation einbinden und definierte Steuer- und Statusdaten übertragen.
Modbus TCP Ethernet-basierte Kommunikation zwischen kompatiblen Automatisierungsgeräten Unterstützte Befehle und Statuswerte über Register austauschen. Die Übertragung von Drucktexten ist nicht automatisch Bestandteil der Schnittstelle.
OPC UA Vernetzung von Automatisierungssystemen und übergeordneten Anwendungen Strukturierte Betriebsdaten und Zustandsinformationen austauschen, sofern Drucker oder ein geeignetes Gateway die benötigten Funktionen bereitstellen.
TCP/IP mit Herstellerprotokoll Direkte Ethernet-Kommunikation zwischen SPS und Drucker Druckaufträge auswählen, variable Daten senden oder Statusinformationen abfragen, wenn die Druckersoftware entsprechende Befehle unterstützt.
PROFIBUS DP Bestehende industrielle Feldbusanlagen Integration über eine kompatible Druckerschnittstelle oder ein geeignetes Gateway.
EtherCAT Automatisierungssysteme mit EtherCAT-Netzwerk Anbindung über eine native, vom Drucksystem unterstützte Schnittstelle oder eine geeignete Integrationslösung.
Modbus RTU Serielle Kommunikation, üblicherweise über RS-485 Definierte Befehle und Statuswerte zwischen kompatiblen Geräten übertragen.
RS-232 Serielle Punkt-zu-Punkt-Verbindung Druckdaten oder Steuerbefehle übermitteln, sofern ein entsprechendes Kommunikationsprotokoll dokumentiert ist.
Digitale Ein- und Ausgänge (I/O) Einfache Maschinensteuerung ohne umfangreichen Datenaustausch Druckstart auslösen und verfügbare Signale wie Bereit, Druck aktiv oder Störung übertragen.

Wichtig: Nicht jeder TIJ-Drucker unterstützt sämtliche aufgeführten Protokolle. Ein Ethernet-Anschluss allein bedeutet beispielsweise nicht, dass PROFINET, EtherNet/IP oder Modbus TCP verfügbar sind. Vor der Auswahl müssen die technischen Schnittstellen und das Kommunikationshandbuch des jeweiligen Druckers geprüft werden.

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Beispiele für die SPS-Integration von TIJ-Druckern

Beispiel 1: Mindesthaltbarkeitsdatum automatisch drucken

In einer Verpackungslinie sollen Kartons automatisch mit einem Mindesthaltbarkeitsdatum und einer Chargennummer versehen werden.

Ein Sensor erkennt den Karton auf dem Förderband. Die SPS verarbeitet das Signal und löst den Druck aus. Die erforderlichen Druckdaten können zuvor am Drucker eingestellt oder – bei entsprechender Unterstützung – von der SPS beziehungsweise einem übergeordneten System übertragen werden.

Mögliche Vorteile:

  • Automatischer Druck ohne manuelle Bedienung
  • Gleichbleibender Ablauf bei hohen Stückzahlen
  • Einfachere Umstellung zwischen Produktionsaufträgen
  • Verringerung von Eingabefehlern bei wechselnden Chargen

Beispiel 2: Seriennummern direkt aus der SPS übertragen

Bei der Herstellung technischer Bauteile benötigt jedes Produkt eine eindeutige Seriennummer. Die SPS verwaltet oder empfängt die laufende Nummer und übermittelt sie an den TIJ-Drucker.

Der Drucker versieht jedes Bauteil mit der vorgesehenen Kennzeichnung. Damit dieses Verfahren zuverlässig funktioniert, müssen die Datenübertragung, die Bestätigung des Druckauftrags und die Zuordnung zwischen Produkt und Seriennummer korrekt umgesetzt werden.

Eine solche Anwendung setzt eine dokumentierte Schnittstelle voraus, über die der Drucker variable Druckdaten entgegennehmen kann. Eine einfache Trigger-Leitung reicht dafür nicht aus.

Beispiel 3: QR-Codes und Data-Matrix-Codes drucken

In einer automatisierten Produktionslinie sollen Produkte mit individuellen QR-Codes oder Data-Matrix-Codes gekennzeichnet werden. Die Codes enthalten beispielsweise eine Seriennummer oder eine Referenz auf einen Datensatz im Warenwirtschaftssystem.

Die SPS oder ein übergeordnetes System stellt die benötigten Daten bereit. Der TIJ-Drucker erzeugt daraus den vorgesehenen Code, sofern die Drucksoftware und die gewählte Schnittstelle dies unterstützen.

Für eine zuverlässige Rückverfolgbarkeit empfiehlt sich zusätzlich eine geeignete Codeprüfung. Ein Scanner kann den aufgebrachten Code kontrollieren und das Prüfergebnis an die SPS zurückmelden. Der Scanner benötigt dafür eine eigene passende Kommunikationsanbindung.

Beispiel 4: Druckerstatus überwachen und Störungen melden

Ein TIJ-Drucker ist in eine Verpackungsanlage eingebunden. Während des Betriebs überwacht die SPS die verfügbaren Statussignale.

Meldet der Drucker beispielsweise eine Störung oder verliert er die Betriebsbereitschaft, kann die SPS eine Warnung ausgeben oder die Anlage kontrolliert anhalten. Dadurch lassen sich unbedruckte Produkte oder Unterbrechungen des Produktionsprozesses besser erkennen.

Welche Zustände überwacht werden können, hängt von den verfügbaren Druckerfunktionen ab. Nicht jeder Drucker meldet beispielsweise automatisch einen niedrigen Tintenfüllstand oder bestätigt den erfolgreichen Druck jedes einzelnen Produkts.

Beispiel 5: Druckdaten bei einem Produktwechsel automatisch ändern

Auf derselben Produktionslinie werden unterschiedliche Produkte gefertigt. Bei einem Auftragswechsel muss der Druckinhalt angepasst werden.

Die SPS erkennt den neuen Produktionsauftrag und veranlasst die Auswahl des passenden Drucklayouts oder übermittelt die neuen Variablen. Der Drucker kennzeichnet anschließend die Produkte mit den jeweils richtigen Informationen.

Diese Lösung kann die Umrüstzeiten reduzieren und manuelle Änderungen am Drucker vermeiden. Voraussetzung ist, dass die Druckauftragsauswahl und die benötigten Variablen über die unterstützte Schnittstelle steuerbar sind.

Individuelle Lösungen für die SPS-Integration von TIJ-Druckern

Die SPS-Integration macht TIJ-Drucker zu einem flexiblen Bestandteil automatisierter Fertigungs- und Verpackungsanlagen. Je nach Ausstattung lassen sich Druckvorgänge automatisch auslösen, variable Druckdaten übertragen, Produktwechsel steuern und Statusinformationen auswerten.

Die Geotechtronics GmbH unterstützt Unternehmen bei der Auswahl und Integration geeigneter TIJ-Drucksysteme für automatisierte Produktions- und Verpackungslinien. Mit den NasaJet-Drucklösungen und einer individuellen Beratung lassen sich Kennzeichnungsprozesse an die technischen Anforderungen der jeweiligen Anlage anpassen. Ob einfache Druckauslösung über digitale Ein- und Ausgänge, die Übertragung variabler Druckdaten oder die Einbindung in bestehende SPS-gesteuerte Produktionsabläufe – Geotechtronics unterstützt Sie dabei, eine passende Lösung für Ihre Anwendung zu finden. Sprechen Sie mit den Experten von Geotechtronics, um die technischen Möglichkeiten zu prüfen und eine auf Ihre Produktionsprozesse abgestimmte Drucklösung zu realisieren.