Mit „Fuß vom Gas" kein „Blei-Fuß" mehr

Der Werkstoff Blei spielt in vielen Branchen eine wichtige Rolle. Beispiele für die Produktpalette sind Batteriepole für Blei-Akkumulatoren für die Kraftfahrzeugtechnik sowie Hochleistungselektroden für Elektrofilter. Für Elektrolyseverfahren werden spezielle Bleianoden für die Gewinnung von NE-Metallen hergestellt. Die Herstellung der Produkte erfordert eine Vielzahl mechanischer Umformtechniken – mit einem Höchstmaß an Flexibilität und Qualität. Röhr + Stolberg erreicht dies bei optimiertem Energieverbrauch mithilfe eines Profinet-Konzepts zur einfachen Kommunikation mit dezentraler Peripherie und AS-Interface zwischen Produktionsmaschinen und Bürowelt.

Im Werk Krefeld der Röhr + Stolberg GmbH, einem der führenden Hersteller von Walzblei, sind für die Produktion von Bleikomponenten eine Vielzahl von Maschinen im Einsatz. Vom Rohling bis zum fertigen Endprodukt sind spezielle Maschinen an den jeweiligen Prozessen beteiligt. Bisher stellte jede einzelne Maschine eine abgeschlossene Einheit dar und arbeitete autark. Eine ausgefeilte Produktionstechnik sorgte dafür, dass die notwendigen Produktionsschritte z.B. für Batteriepole an den jeweiligen Maschinen durchgeführt und überwacht werden.

Vernetzung erschließt Energiesparpotenziale

Bei der Verarbeitung von Blei spielt die Wärmebehandlung eine wichtige Rolle: In den Anlagen erzeugen Gasbrenner die für die Umformtechnik erforderlichen Temperaturen. Gas ist somit der zentrale Energielieferant zur Erzeugung der Prozesswärme. Die verwendeten Gasbrenner sind einerseits aus den Verarbeitungsverfahren nicht wegzu-denken, andererseits stellen sie und//bzw. ihr Gasverbrauch einen wesentlichen Kostenfaktor dar. Deswegen bekam das Unternehmen Engels Elektrotechnik die Aufgabe, die Maschinen zu optimieren und so für Röhr + Stolberg erheblich reduzierte Energiekosten zu erreichen.

Das Ergebnis: Die Maschinen im Werk Krefeld müssen für den effizienten Energieeinsatz vernetzt werden. Das Ziel, Energie und damit die immer teurer werdende Ressource Gas einzusparen, wird mit einer Vernetzung der Arbeitsplanung im Büro mit der Steuerungstechnik in den Werkhallen erreicht. Die Arbeitsplaner in den Büros legen die Basis für die zu fertigenden Produkte fest. Daraus resultieren Daten für die Fertigungsschritte an den Maschinen. Auf der Grundlage dieser Daten werden dann die Gasbrenner zum optimalen Zeitpunkt angefahren, damit nur während des eigentlichen Produktionsprozesses die benötigte Prozesswärme erzeugt wird. Mit diesem Konzept werden u.a. die Vorwärmphasen und die prozessbedingten Laufzeiten der Maschinen optimiert. „Das Energiesparkonzept muss sich in kurzer Zeit amortisieren", so Frank Opteroodt, Geschäftsführer von Engels Elektrotechnik.

Die Infrastruktur in den Werkhallen von Röhr + Stolberg stellt bereits ein ausgedehntes Lichtwellenleiternetz für die Büro-Kommunikation bereit. Die Idee von Frank Opteroodt ist es, diese bereits bestehenden Datennetze auch für die neue Automatisierungslösung zu nutzen: „Dies spart erhebliche Installationskosten, da im gesamten Werk eine gute Infrastruktur der Datentechnik schon existiert." Das war für den Geschäftsführer von Engels Elektrotechnik ausschlaggebend, sich für die Profinet-Technologie zu entscheiden.

Für die Auslegung der Automatisierungskomponenten in den Hallen sind die rauen Umgebungsbedingungen wie hohe Temperatur und Rüttelbeanspruchung zu berücksichtigen. „Die Geräte im Steuerungskonzept müssen diesen erhöhten Anforderungen der Produktionsstätten gewachsen sein", fügt Frank Opteroodt an. „Sie müssen wesentlich robuster sein als Geräte für Büroanwendungen. Dies gilt für die erhöhten mechanischen sowie die erhöhten EMV-Anforderungen. Mit Profinet steht mir aus dem Systembaukasten der Automatisierungstechnik bei Siemens eine durchgängige Systemtechnik von der Verkabelung, den Feldbusgeräten und der Kommunikation für meine Anforde- rungen zur Verfügung. Gleichzeitig können EDV-Anwendungen weiterhin ungestört die gleiche Faser des Lichtwellenleiters verwenden. Die Ankopplung zur maschinennahen Ein- und Ausgangsebene erfolgt mit dezentralen Stationen Simatic ET200S und mit der Modultechnik von AS-Interface. Beide Systeme bieten eine flexible Anpassung an die Gegebenheiten der Maschinen."

Schnelles Engineering auf der Datenautobahn

Mit dem Simatic Manager löst der Automa- tisierungsexperte bereits seit Jahren seine Steuerungsaufgaben mit Profibus DP. Das zentrale Engineering-Werkzeug bindet auch Profinet in die Automatisierungswelt ein. Das Engineering von Hard- und Software für die Profinet-Anlagen geht dem Profibus-DP-Experten schnell von der Hand: Der Hardwarekonfigurator stellt die Systemkomponenten für den Aufbau des Profinet-Systems zur Verfügung, die notwendigen Kommunikationsverbindungen sind auf einfache Weise zu parametrieren. Die Kopplung an AS-Interface und deren gesamte Hardwarekonfiguration übernimmt der Manager auf die gleiche Weise. Der Status der Anlage bei der Inbetriebnahme lässt sich mit dem integrierten Web-Browser ohne Aufwand auf den PC holen. Alle AS-Interface-Geräte werden über den Browser dargestellt. Digital- und Analogwerte sind per Knopfdruck sichtbar und lassen sich ohne angebundene Steuerung bei Bedarf auch für Tests bei der Inbetriebnahme ansteuern.

Die Adressierung der AS-Interface-Slaves kann direkt über den PC erfolgen, ein Adressiergerät ist nicht erforderlich. Damit lässt sich eine durchgängige Automatisierungslösung schnell projektieren. AS-Interface koppelt in der unteren Maschinenebene mit wenig Aufwand die einzelnen Maschinen an die übergeordnete Automatisierung an. Mit den Stationen der ET200S und einer direkten Profinet-Schnittstelle lassen sich auch komplexere Funktionen realisieren. Die dezen- trale Peripherie ET200S ermöglicht mit dem integrierten 2-Port-Switch eine flexible Leitungsführung und steht auch als Variante mit Lichtwellenleiter-Schnittstelle zur Verfügung. Die Systemlandschaft mit Profinet bietet für jeden Anwendungsfall eine flexible Lösung. Zwei Controller mit der Simatic-CPU 315 PN (Profinet) übernehmen die Steuerungsaufgaben und tauschen Daten mit einem übergeordneten PC aus.

Die Umsetzung der Lösung vor Ort in den Hallen und an den Maschinen war dann nur noch Routine. Für die Inbetriebnahme konnte Frank Opteroodt auf den im Simatic Manager integrierten Topologie-Editor zurückgreifen. Statusinformationen über Baugruppen und Leitungsverbindungen wurden bei Bedarf abgerufen und übersichtlich in der Anlagentopologie dargestellt.

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