RFID-Steuerung

Per RFID zum Bunzenbahnhof

Stanzschrott geht sortenrein in die Verwertung. Um Stanzabfälle sortenrein in noch mehr Varianten auch in Big-Bags anbieten zu können, setzt ein schwäbischer Hersteller von Lochblechen in rauer und schwieriger Umgebung auf RFID-Technologie (Radio-Frequency-Identification).

Mit der Steuerung und Identifizierung via RFID-(Radio-Frequency-Identification)-Technologie von Siemens hat Mevaco das sortenreine Sammeln von Stanzschrott flexibler und zukunftssicher gemacht. (Foto: Siemens)

Bei der Herstellung von Lochblechen entsteht unweigerlich Stanzschrott in erheblichen Mengen. Rund 8.000 Tonnen solcher so genannten Bunzen „produziert“ Mevaco in Schlierbach jährlich. Das mittelständische Unternehmen fertigt Lochbleche. Am größten ist die Abfallmenge an vier leistungsstarken Breitpressen, die an 365 Tagen im Jahr rund um die Uhr Bleche bis 1.500 Millimeter Breite direkt vom Coil (Bandstahlrolle) verarbeiten. An diesen vier Pressen sammelt Mevaco den Stanzschrott seit jeher direkt bei der Entstehung sortenrein für den Weiterverkauf. Dafür gibt es unter den vier Breitpressen einen sogenannten Bunzenkanal und darin ein automatisches Transportsystem mit Loren als Sammelbehälter. Dieses bringt leere beziehungsweise teilgefüllte Behälter auftragsbezogen – und damit einem bestimmten Material zugeordnet – unter die Pressen und zurück auf Pufferplätze. Volle Behälter werden automatisch zum Auslagerplatz gebracht, per Hebezeug ausgehoben und am Bunzenbahnhof in den entsprechenden Lkw-Container entleert.

Steigende Vielfalt, höhere Anforderungen
„Mit dem Wunsch mehrerer Kunden, die Stanzreste sortenrein in so genannten Big-Bags zu liefern, stellte sich die Aufgabe, das für diese Kunststoffsäcke zulässige Gewicht von zwei Tonnen einzuhalten. Dazu muss das Gewicht mit jedem Stanzauftrag erfasst und kumuliert werden“, sagt Mevacos Technischer Leiter Jochen Schott. „Andere Abnehmer benötigen in ihrer Anwendung wieder eine hohe Schüttdichte, sodass sie nur Bunzen mit kleinen Durchmessern verwenden können, was die Anzahl unterschiedlicher Schrottprodukte weiter erhöht.“ Um einen zuverlässigen automatischen Betrieb zu ermöglichen, muss das Steuerungssystem jederzeit wissen, wie viel Bunzenmenge in welcher Qualität sich in jeder der insgesamt 23 Loren befindet. Mit der bisherigen Steuerung und Loren, die einer bestimmten Schrottsorte fest zugeordnet sind, war das nicht mehr möglich. Deshalb entschloss sich der Betreiber, statt zu erweitern gleich eine neue, leistungsstärkere, flexible und zukunftssichere Lösung zu implementieren. Mit der Umsetzung wurde die Niederlassung Stuttgart von Heldele betraut, ein Automatisierer, Systemintegrator und Siemens-Solution-Partner-Automation. Gemeinsam wurde ein tragfähiges Konzept basierend auf Steuerungskomponenten von Siemens erarbeitet und integriert.

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Durchgängige Automatisierung
Kopf der neuen Lösung ist eine SPS Simatic S7-300 im zentralen Schaltschrank in der Pressenhalle, die mit dem überlagerten Leitsystem von Mevaco kommuniziert. Ein Industrial-Ethernet-Switch der Baureihe Scalance X116 von Siemens bindet die Bediengeräte an den Pressen sowie am Bunzenbahnhof an und schafft eine Netzwerkverbindung zum Bunzenkanal. Zur Mengenerfassung wurden die Behälterstellplätze unter den Pressen mit Wägezellen Siwarex U ausgerüstet, die direkt an die Steuerung angebunden sind. Eine kleine dezentrale Installation erfasst unten im Bunzenkanal unter anderem die Signale der Füllstandskontrolle (per Ultraschall und Laserlichtschranke) und leitet diese via Profibus zur Steuerung weiter.

Alle 23 Loren sind mit einem RFID-Transponder Simatic RF360T versehen, der eine eindeutige Erfassung und Zuordnung von Materialien und Gewichten ermöglicht. (Foto: Siemens)

Entscheidend für die Transparenz und Flexibilität der neuen Lösung waren laut Michael Anhäuser, Projektleiter bei Heldele, jedoch die Identifikation der Loren und die Kommunikation zwischen den Steuerungskomponenten im Schaltkasten auf dem Fahrwagen und der Hauptsteuerung. Zur Erkennung wurden alle 23 Loren mit einem scheckkartengroßen RFID-Transponder Simatic RF360T bestückt, der auf einem Kunststoffabstandshalter und vor mechanischer Zerstörung gut geschützt in einer Vertiefung montiert ist. Durch die hohe Schutzart IP67 sind die Transponder prädestiniert für den rauen Industrieeinsatz, wie hier unter ständigem Einfluss von Ölen und Schneidmitteln. Die relativ große Antenne der gewählten Scheckkarten-Transponder erhöht die Reichweite und erlaubt größere Leseabstände, also geringere Anforderungen an die Positioniergenauigkeit. Gegenstück am Fahrwagen ist ein RFID-Lesegerät Simatic RF380R, das aus einer Entfernung von bis zu zehn Zentimetern berührungslos die im Transponder gespeicherte Identifikationsnummer ausliest und mit den Vorgaben abgleicht.

„Die anfänglichen Bedenken wegen der rauen, metallischen Umgebung haben sich schnell als unbegründet erwiesen“, sagt der für die Wartung und Instandhaltung der elektrischen Systeme Verantwortliche, Günter Schäfer. Die Brücke zwischen Fahrwagen und Zentralschrank schlägt ein IWLAN-System (Industrial Wireless LAN), bestehend aus einem Access-Point Scalance W788-1 Pro an der Kanalwand und einem IWLAN-Ethernet-Client-Modul Scalance W746-1 am mitfahrenden Schaltkasten. Der Access-Point mit zwei Standard-Antennen deckt den gesamten Bunzenkanal zuverlässig ab, so dass auf den ursprünglich zusätzlich noch vorgesehenen RCoax-Leckwellenleiter entlang der Fahrstrecke verzichtet werden konnte. Auf diesem Weg werden die in Datenbausteinen in der Hauptsteuerung abgelegten Auftrags- und Behälterdaten automatisch immer den richtigen Loren zugeordnet und visualisiert.

Bindeglied zum überlagerten Produktionsplanungs- und Steuerungssystem (PPS) von Mevaco ist ein Nanobox-PC Simatic IPC227D im Zentralschrank, ein besonders kompakter Embedded-Industrie-PC. Dieser ist über einen Kommunikationsprozessor CP343-1 in den Steuerungsverband integriert und überträgt Auftragsdaten in die Produktion. Umgekehrt werden via OPC (OLE for Process Control) Produktarten und Gewichte auch an eine hauseigene Web-Anwendung übermittelt, über die Mevaco-Kunden künftig im Internet aktuelle Liefermengen abrufen und bestellen können.

Das RFID-Lesegerät RF380R erfasst die auf den Transpondern hinterlegten Behälternummern und leitet die Behälter in die richtigen Wege. (Foto: Siemens)

Durch den Einsatz von Big-Bags kann heute prinzipiell jede Schrottart in jeder Lore gesammelt werden. Zuvor war das nicht möglich, weil immer Reste von Bunzen an der Behälterwand hängenblieben, was zur Verunreinigung nachfolgender Chargen geführt hätte. Jetzt gibt es einen freien „Pool“ von rund 15 Loren, die flexibel unterschiedlichen Materialien zugeordnet werden können. Damit ist eine weitere Diversifizierung von Schrottprodukten in Big-Bags einfach möglich. Ein weiterer Vorteil ist die deutlich höhere Transparenz des neuen Systems. So werden dem Bediener wesentlich mehr Diagnosedaten als bisher angezeigt. Er kann dadurch Fehler schneller lokalisieren und kleinere Störungen selbst beheben.

Mathias Langhans/bw

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