Smartwire-DT von Eaton reduziert Ausfallzeiten in der Kunststoff-Produktion Durchblick in puncto Antrieb - wirautomatisierer

Smartwire-DT von Eaton reduziert Ausfallzeiten in der Kunststoff-Produktion

Durchblick in puncto Antrieb

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Im BASF-Werk Lemförde stellt das Fasstransportsystem ein entscheidendes Element in der Prozesskette dar. Nach einer Modernisierung der 25 Jahre alten Anlage ermöglicht Smartwire-DT im Zusammenspiel mit Motorschutzschaltern von Eaton die einfache Strommessung jedes einzelnen Antriebs und unterstützt damit die vorbeugende Wartung. Im Störfall können die betroffenen Antriebe kontrolliert abgeschaltet werden, bevor der Motorschutzschalter auslöst.

Polyurethan (PU) ist einer der vielseitigsten Kunststoffe: In Sportschuhen sorgt er für eine optimale Dämpfung, dient als Karosserieverkleidung im Autobau, isoliert Kabel oder dämmt Wände und Dächer von Gebäuden. Markt- und Technologieführer für PU-Systeme in Europa ist das 1962 gegründete Unternehmen BASF Polyurethanes GmbH in Lemförde bei Osnabrück. Rund 1.500 Mitarbeiter erwirtschaften hier einen Umsatz von über 2 Mrd. Euro.

Ein wesentlicher Nervenstrang des Werks stellt die Fassförder-Anlage dar: Sie transportiert 200-Liter-Fässer mit Fertigprodukten und Rohstoffen von zwei Produktionshallen zum Fasslager beziehungsweise vom Lager zur Produktion. „Hinter der Anlage steht eine ganze Kette an Prozessen. Es gibt dabei auch keine Puffer zwischen den einzelnen Schritten. Fällt das Fördersystem aus, gibt es Probleme im Produktionsprozess“, unterstreicht Claus Buhrmester vom Werks-Team Maintenance Systems.
Allerdings entsprach das Fasstransportsystem nach 25 Betriebsjahren nicht mehr den heutigen Anforderungen, wie Thomas Büch vom Technical Team Site Engineering Lemförde erläutert: „Die Anlage wurde von drei SPSen gesteuert, die aufgrund der Ersatzteilsituation ausgetauscht werden mussten, die Sicherheit war nicht mehr auf dem aktuellen Stand der Technik, und wir hatten bis dato keine Anlagenvisualisierung. Zudem fehlte die Möglichkeit der Handbedienung, um im Störfall den Fehler zu beheben.“ Im Rahmen eines Modernisierungsprojektes wurde daher beschlossen, die Automatisierungs- und Sicherheitstechnik zu aktualisieren. Dabei sollten die insgesamt rund 50 Drehstrommotoren für die Förderstrecke und die fünf integrierten Senkrechtförderer weiterhin genutzt werden.
Strommessung an jedem Antrieb
Im Rahmen der Modernisierung wurden die bisherigen drei Anlagenteile mit ihren jeweils eigenen Steuerungen zusammengefasst, sodass heute eine zentrale SPS die gesamte Anlage steuert. „Dadurch hat sich zum einen der Aufbau der Automatisierungsarchitektur vereinfacht, zum anderen sparen wir durch das Zusammenlegen der drei Schaltschränke wertvollen Platz in unseren Hallen“, so Büch. Die Lösung beinhaltet Bedienpanel, die an den kritischen Punkten der Anlage installiert sind und auf denen die Anlage visualisiert wird. Über das Panel können die Mitarbeiter an der Anlage direkt sehen, wenn es zu einer Störung oder einem Stillstand kommt. Das bedeutet unter anderem, dass ein Mitarbeiter in der Produktion erkennen kann, wenn die Fässer im Lager nicht von der Transportanlage genommen werden oder ob irgendwo anders ein Stau auftritt. Aber auch für die vorbeugende Instandhaltung sind die Panels wichtig, wie Buhrmester betont: „Das System zeigt auch die Art der Fehler an. So können wir zum Beispiel unterscheiden, ob es sich um einen Laufzeitfehler aufgrund eines Überstroms oder aufgrund häufigen Ein- und Ausschaltens handelt.“
Um diese Fehlererkennung zu ermöglichen, hat das BASF-Team besonderen Wert auf eine Strommessung an den Antrieben gelegt. „Das war für uns der wesentliche Grund, die Anlage im Schaltschrank mit dem intelligenten Verbindungssystem Smartwire-DT zu verdrahten“, erklärt Büch. Es verbindet die einzelnen Schaltgeräte und Antriebe nicht jeweils über eine Punkt-zu-Punkt-Verdrahtung mit der Steuerung, sondern alle Teilnehmer werden mit Hilfe von Gerätesteckern an einen achtpoligen Leiterstrang angeschlossen. Die Leitung versorgt dabei die angeschlossenen Geräte mit Strom und übernimmt gleichzeitig die Datenkommunikation.
Verdrahtungsaufwand um 50 % reduziert
Das vereinfacht die Verdrahtung im Schaltschrank erheblich. „Durch den Einsatz der Systemwerkzeuge und -komponenten sind Verdrahtungsfehler praktisch ausgeschlossen“, so Thomas Gern, Abteilungsleiter Industrieanlagentechnik bei Elektro-Anlagen-Technik EAT GmbH. Der in Wallenhorst ansässige elektrotechnische Dienstleister hat die Schaltschränke für die BASF-Anlage gebaut. „Die Stückprüfung des Schaltschranks kann daher innerhalb sehr kurzer Zeit und im Rahmen der Software-Verifizierung erfolgen. Nach einer kurzen Systemeinweisung bei uns im Hause konnten unsere Schaltschrankbauer im Vergleich zu einem konventionellen Aufbau die Verdrahtung innerhalb der halben Zeit fertigstellen.“ Zudem spart das System Platz im Schaltschrank. Für die Ansteuerung der Schütze und die Rückmeldungen von Schützen und Motorschutzschaltern sind keine Ein- oder Ausgänge an der SPS erforderlich. Alle Eingangssignale werden über Smartwire-DT eingesammelt und an die SPS übertragen, Ausgangsinformationen der Steuerung werden direkt im Schaltgerät verarbeitet. „Die beste Visualisierung nutzt nichts, wenn die wichtigen Informationen aus dem Feld fehlen“, bringt Buhrmester den aus seiner Sicht als Instandhalter entscheidenden Vorteil des Systems auf den Punkt. Im Zusammenspiel mit den Motorschutzschaltern PKE bietet das System die Möglichkeit der Strommessung jedes einzelnen Antriebs – und das ohne zusätzliches Equipment. Heute kommuniziert die Anlage über Smartwire-DT den Strom direkt an die SPS, sodass die Förderanlage angehalten werden kann, noch bevor der Motorschutzschalter den Antrieb abschaltet. Auf diese Weise ist der Produktionsmitarbeiter vor Ort ertüchtigt, viele Störfälle selbst zu beheben, den Fehler über das Bedienpanel zu quittieren und die Anlage wieder hochzufahren.
Sicherheitstechnik effektiv nachgerüstet
Mit der Modernisierung wurde die Anlage zudem in verschiedene Sicherheitsbereiche eingeteilt. Wurde früher irgendwo in der Anlage der Not-Halt-Taster betätigt, stand die komplette Anlage, und die Quittierung war nur von einer zentralen Stelle aus möglich. Um diesen nicht mehr zeitgemäßen Zustand zu optimieren, sind heute über die Powerfeed-Module, die im Smartwire-DT-System die Schaltgeräte mit Strom versorgen, Sicherheitszonen gebildet worden. Ein Modul versorgt jeweils die Antriebe eines Sicherheitsbereiches. Bei einem Not-Halt werden das jeweilige Powerfeed-Modul und ein übergeordnetes, redundantes Gruppenschütz abgeschaltet, sodass die Anlage nur in diesem Bereich steht. Die Quittierung ist über das entsprechende Bedienpanel vor Ort möglich. „Grundsätzlich haben wir die Sicherheitstechnik massiv nachgerüstet“, sagt Büch. „Neben zusätzlichen Sicherheitslichtschranken wurden vor allem viele Zaunelemente montiert. Das macht das Bedienen der Anlage allerdings nicht unbedingt einfacher – man braucht daher eine vernünftige Handebene und eine Visualisierung, um im Fehlerfall die Anlage manuell freifahren zu können und so das Betreten der Schutzbereiche zu vermeiden.“ Zusätzlich wurde das System mit einem Handbedienpanel mit Totmann-Funktion ausgestattet, sodass zu Wartungszwecken der Instandhalter vor Ort die Anlage manuell steuern kann, um z.B. Förderketten abzuschmieren oder einen Fehler zu erkennen. Die gesamte Sicherheitstechnik kommuniziert über Profinet mit der Steuerung. Daher entschied sich Büch, das System mit einem entsprechenden Gateway ebenfalls über Profinet an das übergeordnete System anzubinden. ge
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