Industrielle Kommunikation Warmwalzwerk profitiert von Industrial-WLAN - KEM

Industrielle Kommunikation

Warmwalzwerk profitiert von Industrial-WLAN

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Auch unter den Bedingungen der Stahlproduktion kann die drahtlose Kommunikation für die Informationsübertragung zwischen Materialverfolgungssystem und übergeordneten Rechnern genutzt werden. Für diesen Einsatz wählten die Automatisierungsspezialisten von Logotek kompakte IWLAN Access Points Scalance W774-1 von Siemens. Diesen können aufgrund ihrer robusten Bauweise Schmutz, Schock und Vibrationen nichts anhaben.

Michael Bock, Division Digital Factory/Process Industries and Drives, Siemens AG

Das weltweit größte Neubauprojekt in der Stahlindustrie errichtet derzeit ein vietnamesischer Stahlkonzern in der zentral gelegenen Provinz Ha Tinh, 340 km südlich von der Hauptstadt Hanoi entfernt. Das integrierte Stahlwerk soll in der ersten Ausbaustufe jährlich rund 7 Mio. t Stahl erzeugen, geplant ist zudem eine Erweiterung auf zunächst 10 und im Endausbau bis zu 22 Mio. t Stahl. Mit der Lieferung der Lagerverwaltungssoftware und der für eine lückenlose Materialverfolgung notwendigen Hardware für sämtliche Fertigungsbereiche beauftragte das Unternehmen die Logotek GmbH. Das im unterfränkischen Marktheidenfeld ansässige Unternehmen entwickelt und realisiert Lösungen für die Automatisierung industrieller Prozesse und hat sich auf das effiziente Logistikmanagement mittels Materialverfolgung und -identifikation in der Stahlindustrie spezialisiert.

Für eine lückenlose Materialverfolgung ist die Erfassung aller Materialbewegungen zwischen Fertigung und Auslieferung notwendig. Beginnend mit der Übernahme des Materials an Stranggießanlagen und Walzwerken, überwacht ein Krankoordinatensystem sämtliche Kranbewegungen. Sobald ein Kran das Material zwischenlagert, sendet er die aktuelle Lagerposition automatisch an das Lagerverwaltungssystem, das mit der Vorgangssteuerung vernetzt ist. So ist für die Produktionsplaner stets erkennbar, wann Material zu übernehmen ist.

Auch der Aufbau der Kommunikationsinfrastruktur für die verschiedenen Lagerhallen des Walzwerks ist Teil des Projekts. Die Planer entschieden sich für ein drahtloses lokales Netzwerk; Scalance-Komponenten aus dem Industrial-WLAN-Portfolio von Siemens kombinieren für Logotek Zuverlässigkeit und Robustheit.

Stabile Ausleuchtung der Funkflächen

Die kompakten IWLAN Access Points Scalance W774-1 sind laut Aussage von Logotek-Geschäftsführer Matthias Knoke ideal geeignet für den Aufbau des lokalen Funknetzes in den Lagerhallen. Durch die robuste Bauweise und minimale Störanfälligkeit bei Schmutz, Schock und Vibration zeigen sich die Geräte besonders gut für das industrielle Umfeld geeignet. Für die dezentrale Automatisierung fiel die Wahl auf das Peripheriesystem Simatic ET 200S. Durch die Anbindung des Interface-Moduls IM 151-8 mit integrierter CPU rüsteten es die Logotek-Techniker zur SPS entsprechend einer Simatic S7 auf. Die Verarbeitung von Daten erfolgt direkt auf den insgesamt 17 – und im Endausbau dann 35 – Kranen, so dass ein schnelles Reagieren in zeitkritischen Situationen jederzeit möglich und machbar ist.

Die Access Points sind in den bis zu 700 m langen Lagerhallen entlang der Kranbahnen montiert, wobei immer drei bis vier Geräte mit einem Switch verbunden sind. Auf den Brückenkranen befinden sich die Schaltkästen mit den WLAN-Clients. Sie stellen selbst unter rauen Einsatzbedingungen den zuverlässigen Betrieb des lokalen Funknetzes sicher. Wenn die Brammen die Stranggussanlage verlassen, haben sie Temperaturen von 900 °C. Deshalb werden die Access Points an geschützten Stellen mit abgesetzten Antennen betrieben. Die Rundstrahl-Stabantennen haben einen Antennengewinn von 7 dBi. Sie sorgen für eine stabile Ausleuchtung der Funkflächen mit einer Datenrate von bis zu 300 Mbit/s. Die hohe Übertragungsgeschwindigkeit erlaubt auch die Fernwartung der Kran-Clients mit mobilen PCs und Tablets.

Da ein WLAN für den industriellen Einsatz im Vergleich zu Büroanwendungen wesentlich höhere Anforderungen erfüllen muss, führten die Logotek-Spezialisten im Vorfeld eine detaillierte Simulation des Funkfelds mithilfe einer Software durch. „Wir haben zunächst die Werte für eine optimale Installation vor Ort erfasst“, berichtet Matthias Knoke. „Die softwareunterstützte Analyse lieferte uns genaue Angaben zum Aufbau der IWLAN-Infrastruktur.“ Die potenziellen Standorte, Reichweiten, Interferenzen und Dämpfungen der Access Points wurden ausgelotet und die Funkqualität in Bezug auf Abdeckung und Datenrate genau an die Automatisierungslösung angepasst. Basierend auf den Ergebnissen entwarfen die Entwickler die Netzwerktopologie und wählten die passenden Komponenten aus.

Berechnung der aktuellen Kranposition

Ein großer Teil des Informationsflusses für die Lagerlogistik läuft über die WLAN-Infrastruktur. Die Signale gehen von den Scalance W774-1 über Switches und Glasfaserleitungen zu den redundanten Servern in den Rechnerräumen der einzelnen Fertigungsbereiche. Die Datenbanken und Kommunikationsprozesse des Lagerverwaltungssystems, das von der Fertigungsmanagement-Software die Produktionspläne erhält, laufen auf diesen Servern. Das Lagerverwaltungssystem ermittelt die Lagerposition der Stahlteile, generiert die Fahraufträge und sendet die Informationen zum Kran-Client. Der Kranfahrer bekommt die genaue Position des angeforderten Materials, beispielsweise des Coils, auf seinem Display angezeigt. So ist sichergestellt, dass er das richtige Material übernimmt und zeitgenau zum Zielort bringt. Ohne manuelle Eingriffe gibt der Kran-Client die Position des neuen Lagerplatzes zurück an die Lagerverwaltungssoftware.

Für die automatische Positionserfassung sind auf den Kranen Laserdistanzmessmodule installiert. Die Lasergeräte übertragen die X- und Y-Koordinaten von Kranbrücke und Laufkatze an eine SPS. „Die SPS auf dem Kran wertet die Daten aus und schickt die Angaben des Lagerorts über den WLAN-Client an das Lagerverwaltungssystem“, so Knoke weiter. Die Datenübertragung erfolgt im 2,4-GHz-WLAN-Frequenzband. An die SPS sind auch Sensoren zur Überwachung des Hebezangenkontakts zum aufgenommenen Material sowie Lastsensoren für die Gewichtskontrolle und Verifizierung der transportierten Stahlteile angeschlossen. Als Steuerung wird die S7-300-kompatible IM151-8 verwendet, da diese kompakt, leistungsfähig und sehr flexibel im I/O-Ausbau ist. Ein Industrie-PC in der Krankabine dient zur Visualisierung der Situation im Lager.

Mit der Erweiterung des Werkes soll nun unter anderem die Kapazität der drei Coil-Lagerhallen verdoppelt werden. Die sechs 700 m langen Hallen bieten dann Platz für 30.000 Coils. Aufgrund des steigenden Energiebedarfs ist als nächste Ausbaustufe dann ein Kaltwalzwerk zusammen mit einer Kraftwerkserweiterung geplant. Der Plan, die Lagerkapazitäten zu erhöhen, liegt vor allem in den instabilen Wetterverhältnissen begründet: Die zentralvietnamesische Provinz wird oft von Unwettern heimgesucht. Da der gesamte Materialtransport über einen dem Werk angegliederten Hafen abgewickelt wird, bleiben bei Sturm die Schiffe für den Abtransport aus. Damit die Produktion zukünftig nicht gestoppt werden muss, hat man sich für die Verdopplung der Lagerkapazität entschieden.

Systeme arbeiten sehr zuverlässig

Rückblickend auf das Projekt zieht Logotek-Geschäftsführer Matthias Knoke eine positive Bilanz: „Seit Gründung unserer Firma im Jahre 2002 setzen wir für die Automatisierung von Industrieanlagen Siemens-Produkte ein und sind sehr zufrieden damit.“ Das in den Lagerhallen des Stahlwerks installierte lokale Funknetz mit 54 IWLAN-Access-Points und 35 Simatic-Steuerungen funktioniere hervorragend und störungsfrei. „Selbst in rauer Industrieumgebung und unter extremen klimatischen Bedingungen arbeiten die Systeme höchst zuverlässig – hier spürt man den Mehrwert der Siemens-Geräte deutlich.“ Zudem hätte man auch kein einziges Mal Roaming-Probleme bei der Bewegung von Clients zwischen den Funkzellen lösen müssen.

Nach der rund zweijährigen Planungs- und Implementierungsphase wurde die WLAN-Infrastruktur zusammen mit dem Krankoordinatensystem und der Applikation für die Lagerverwaltung des Warmbandwalzwerks Ende 2015 in Betrieb genommen und läuft seitdem störungsfrei. Die Werksleitung schätzt die hohe Produktivität und Mobilität der Mitarbeiter und die Möglichkeit, jederzeit in Echtzeit auf Lagerinformationen zugreifen zu können. Während des Projektablaufs hat die Unternehmensleitung die Fachkompetenz des Logotek-Expertenteams kennen und schätzen gelernt. Praxisnähe und detaillierte Prozesskenntnis des Teams trugen maßgeblich zum erfolgreichen Abschluss dieser Projektphase bei. co

Weitere Details zu Lösungen für die drahtlose Kommunikation von Siemens:

http://hier.pro/AC7Fz


PLUS

Der Dienstleister

Mit Sitz im unterfränkischen Marktheidenfeld bietet die Logotek GmbH seit 2002 ein umfassendes Leistungsspektrum für die Automatisierung industrieller Prozesse. Zudem hat sich das Unternehmen auf logistische Systeme spezialisiert, die mittels Materialverfolgung und -identifikation eine Überwachung des Materialflusses auf Basis modernster Technologien ermöglichen. Lagerverwaltung für die Schwerindustrie, Lösungen für die Bildverarbeitung und optische Messtechnik sowie die individuelle Softwareentwicklung (C++, Java, Oracle, S7-Steuerungen) runden
das Portfolio ab.

www.logotek-gmbh.de

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