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Ausgereiftes Kommunikationskonzept mit Profinet und Profisafe 35 Tonnen Stahl fehlersicher transportieren

Autor / Redakteur: Frank Neuser, Christof Kreienmeier / Dipl. -Ing. Ines Stotz

Zur hoch verfügbaren, schnellen und sicheren Datenübermittlung setzt ein namhafter asiatischer Stahlproduzent auf innovative Automatisierungstechnik mit Profinet und Profisafe. Ausgestattet mit IWLAN sorgt ein fahrerloses Transportsystem für den reibungslosen Materialfluss zwischen Warmwalze, Kaltwalzen und Flachlager.

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Die rund 35 Tonnen schweren Bandrollen (Colis) werden innerhalb der Produktionsstätte über eine ringförmig verlaufende Gleisanlage transportiert
Die rund 35 Tonnen schweren Bandrollen (Colis) werden innerhalb der Produktionsstätte über eine ringförmig verlaufende Gleisanlage transportiert
( Archiv: Vogel Business Media )

Die Planung eines neuen Werkes für die Herstellung und Weiterverarbeitung qualitativ hochwertiger Flachstahlprodukte startete im Frühjahr 2008. Für den Transport der warmgewalzten und gerollten Metallbänder (Coils) innerhalb der Produktionsstätte wurde eine ringförmig verlaufende Gleisanlage (Loop) zusammen mit zwölf fahrerlosen Fahrzeugen und einer technologisch anspruchsvollen Automatisierungslösung geplant.

Die Herausforderung bestand darin, eine sichere Kommunikation mit hoher Verfügbarkeit zwischen den Fahrzeugen untereinander, sowie den stationären Steuerungen zu schaffen, bei der neben den Standardsignalen auch fehlersichere Signaltechnik Berücksichtigung finden sollte. Dabei wurde vom Sensor bis zum Aktor ein möglichst durchgängiges System angestrebt, welches sich auch nicht durch partielle Wärmeeinflüsse (Coils bis zu 500°C), sowie extreme Umgebungstemperatur-Schwankungen beeinflussen lassen würde und den erschwerten Bedingungen einer Ring-Installation gerecht werden sollte.

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Man entschied sich, ein drahtloses Funknetz mit RCoax-Antennentechnik aufzubauen, welches eine stabile und sichere Übermittlung der Daten von und zu den Transportfahrzeugen gewährleistet und Profisafe für die fehlersicheren Komponenten unterstützt.

Fahrerloser Transport der Stahlcoils

Die Transportfahrzeuge (Loop Cars) bewegen sich auf der fast 800 Meter umfassenden, kreisförmig angelegten Gleisanlage frei verteilt und kontinuierlich im Kreis und sorgen für die zeitgerechte An- und Abdienung der Warmwalze, der drei Kaltwalzen, sowie dem Flachlager. Während die Transportaufträge vom via Industrial-Ethernet angekoppelten übergeordneten Warehouse-Management-System empfangen werden, sorgt eine Simatic S7-400 mit CPU416-2DP für die ordnungsgemäße Verteilung der Aufträge auf die ebenfalls durch ihn verwalteten Leerfahrzeuge.

Die rund 35 Tonnen schweren Bandrollen werden somit aus dem Warmwalzwerk kommend an einer Übergabestation vom Loop-Car übernommen, um sie dann zu einem der 24 Flachlagerplätze zu transportieren. Dort werden sie anschließend mit einem Hallenkran abgenommen. Die Übergabestationen des Flachlagers arbeiten bidirektional. Somit werden dort ebenfalls abgekühlte Coils aus dem Flachlager aufgelegt, um sie anschließend zur Weiterverarbeitung an eine der drei Kaltwalzen zu versenden. Das gesamte Materialtracking, sowie die Standard- und fehlersichere Signalerfassung der Transportfahrzeuge, sowie der stationären Einrichtungen erfolgt dabei über Industrial Wireless LAN (IWLAN).

Sichere Kommunikation per Funk

Sämtliche Loop-Cars haben die gleiche Funktionalität, so dass jeder Wagen an jeder Position der Fahrstrecke einsetzbar ist und zu regulären Wartungszyklen reibungslos aus dem Loop aus- und wieder eingegliedert werden kann. Das Ermitteln der Fahrzeugpositionen sowie die eigentliche Transportlogik ist symmetrisch aufgeteilt in zwei weiteren Steuerungen Simatic S7-400F des Typs 416F-3 PN/DP, die ihrerseits miteinander mittels Master/I-Slave-Kommunikation vernetzt sind.

Durchgängiger Datenfluss via RCoax-Kabel

Die Kommunikation zwischen mobilen und stationären Steuerungskomponenten, die Standard- und fehlersichere Sensoren und Aktoren umfasst, erfolgt drahtlos. Um ein exakt definiertes Funkfeld entlang der Schienenstrecke aufzubauen, welches für „verlustfreie“ Übergänge zwischen den Segmenten sorgt, werden iPCF-fähige Access-Points in Kombination mit RCoax-Leckwellenleiter eingesetzt. Das iPCF-Verfahren sorgt für eine besonders schnelle und deterministische Übergabe der Informationen und somit einen nahtlosen und unterbrechungsfreien Kommunikationsübergang beim Wechsel der Fahrzeuge zwischen den verschiedenen Funkzugangspunkten. Mehrere RCoax-Segmente mit einer Gesamtlänge von fast 800 Metern gewährleisten somit auf der gesamten Fahrstrecke eine zuverlässige und sichere Funkverbindung im Transport- und Lagerbereich der Coils – und das trotz rauer industrieller Umgebung.

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