17.12.2015

Einsatz von Funktechnik an Bagger-Greifern

Kostengünstig und sicher recyceln

Beim Recycling von Metall kommen Kräne oder Bagger mit Polygreifern zum Einsatz. Neben ihrer wesentlichen Funktion des Be- und Entladens erkennen die Greifer durch integrierte Detektoren radioaktiv strahlenden Schrott. Die Kommunikation zwischen dem Greifer und der in der Fahrzeugkabine befindlichen Auswerteeinheit erfolgt über Funksysteme von Phoenix Contact.

Autor: Benjamin Fiene, Mitarbeiter im Produktmarketing Communication Interfaces, Phoenix Contact Electronic


Unterstützung aller etablierten Funkstandards

In der Praxis haben sich für die einzelnen Anwendungsbereiche verschiedene Funktechnologien bewährt. Daher unterstützt Phoenix Contact die etablierten Wireless-Standards. Bluetooth eignet sich insbesondere zum Austausch von Steuerungsdaten in der Fabrikautomation, während WLAN zum Aufbau leistungsfähiger und industrietauglicher Infrastruktur-Netzwerke dient. Mit GSM/GPRS lassen sich Daten ohne Begrenzung der Reichweite über die Mobilfunknetze weiterleiten. In der Prozessindustrie hat sich Wireless Hart zur funkbasierten Signalübertragung durchgesetzt. Und schließlich bietet Phoenix Contact mit Trusted Wireless 2.0 einen selbst entwickelten Standard für die Signal- und Datenkommunikation in ausgedehnten Infrastruktur-Anlagen an.

Wireless-Komponenten für jeden Anwendungsfall

Je nach Einsatzbereich müssen die Funkkomponenten unterschiedliche Anforderungen erfüllen. In jedem Fall stehen die einfache Handhabung und hohe Zuverlässigkeit im Fokus des Anwenders. Phoenix Contact hat deshalb seine Erfahrungen im Interface- und Automatisierungsbereich genutzt und Wireless-Geräte entwickelt, die höchsten industriellen Ansprüchen genügen. Mit Wireless I/O steht beispielsweise eine Lösung zur drahtlosen Übertragung digitaler und analoger Signale zur Verfügung. Wireless Serial erlaubt die Weiterleitung serieller Schnittstellen wie RS232, -422 und -485. Zur Einbindung mobiler Teilnehmer in Ethernet-Netzwerke bietet sich Wireless Ethernet an. Abgerundet wird das Portfolio durch umfangreiches Zubehör wie Antennen, Kabel, Überspannungsschutz und mehr.

Das in Bottrop ansässige Unternehmen TSR Recycling gehört europaweit zu den Marktführern im Bereich der Verwertung von Stahlschrott und Nichteisen-Metallen. Das Unternehmen blickt auf eine mehr als 120-jährige Geschichte und ein entsprechend großes Erfahrungsspektrum zurück. Heute beschäftigt die TSR Group etwa 2.500 Mitarbeiter in Europa, Russland und China. An mehr als 150 Standorten werden jährlich über sieben Millionen Tonnen Metall recycelt und damit im Jahr 2014 ein Umsatz von rund drei Milliarden Euro erwirtschaftet. Von der Erfassung und Aufbereitung der Materialien über das Handelsgeschäft bis hin zu individuellen Dienstleistungspaketen bietet die TSR Group ein breites Leistungsspektrum. Recycling schont die Vorkommen wertvoller Primärrohstoffe und leistet damit einen wichtigen Beitrag zum Umweltschutz. Bei der Rohstahlerzeugung zum Beispiel erfordert das Schmelzen von Metallschrott bis zu 60 Prozent weniger Energie als die Verarbeitung von Erzen im Primärprozess. TSR versteht sich hier als wichtiges Bindeglied im gesamten Produktions- und Recyclingkreislauf, um auch in Zukunft der Industrie Ressourcen zur Verfügung zu stellen. Zu den Hauptkunden des Unternehmens gehören europäische Stahlwerke, Gießereien, Metallhütten und Schmelzwerke.

Protokolltransparente Übertragung serieller Daten

Die Mitarbeiter der TSR Group sortieren die Metalle, bereiten sie auf, kategorisieren die neu gewonnenen Produkte in die handelsüblichen Sorten und leiten diese dann über den Schrotthandel in den Stoffkreislauf zurück. Der Transport der recycelten Materialien erfolgt per LKW, Bahn und Schiff. Dabei bilden die TSR-Exportlager in den Häfen von Amsterdam, Dordrecht, Hamburg und Bremen zentrale Umschlagplätze für den Schrotthandel. Hier werden die Stoffströme gebündelt und weltweit verschifft. Für das Be- und Entladen der Fahrzeuge, zum Umschichten von Schrott, Befüllen der Sortieranlagen sowie für andere Tätigkeiten kommen Materialumschlag-Bagger mit Polygreifern zur Anwendung. Am Greifer befindet sich ein Detektor, der dem Auffinden radioaktiv strahlender Abfälle dient (Bild 2). Der Detektor wird per Funk an die Auswerte-Einheit angebunden, die in der Fahrerkabine des Baggers installiert ist. Als Ersatz der seriellen Kommunikationsleitung fungieren zwei PSI-Bluetooth-Konverter von Phoenix Contact. Die universellen Funkkomponenten für die Schnittstellen RS232-, RS422- und RS485-Zweidraht übertragen die seriellen Daten protokolltransparent und verhalten sich daher in der Netzwerk-Konfiguration unsichtbar (Bild 3). Sie lassen sich einfach vor Ort ohne separates Netzteil über die USB-Schnittstelle konfigurieren. Die unsichtbare feste Geräteparametrierung sowie der Passwortschutz und die Verschlüsselung machen den Datenaustausch zugriffssicher. Dabei wird die Funkstrecke über einen integrierten Bargraphen und zwei digitale Ausgänge diagnostiziert. Darüber hinaus können die PSI-Bluetooth-Konverter aufgrund des adaptiven Frequenzsprungverfahrens parallel zu anderen Funksystemen betrieben werden. Die maximal überbrückbare Entfernung zwischen zwei Teilnehmern beträgt 150m.

Einfache Einrichtung der Funkstrecke

Zukünftig werden an den Polygreifern neuere Detektoren mit eingebauter Ethernet-Schnittstelle montiert. In diesem Fall dienen Bluetooth-Ethernet- Port-Adapter (EPA) von Phoenix Contact in Schutzart IP65 als Kabelersatz. Die Direktverbindung der beiden Funkmodule FL BT EPA lässt sich einfach per Mode-Button, Web-Interface oder direkt aus der Steuerung heraus einrichten. Eine in die Adapter integrierte zirkular polarisierte Richtantenne ermöglicht dann den Aufbau einer stabilen Funkverbindung selbst in hochreflektiven Umgebungen. Neben dem parallelen Betrieb weiterer Bluetooth-Strecken gestatten das Black Channel Listing und der Low Emission Mode eine störungsfreie Koexistenz mit WLAN-Netzwerken. Die I/O-Signale der Detektoren werden ferner über Inline-Buskoppler übertragen, um die Messung zu starten, sobald der Greifer geschlossen ist, und sie zu beenden, wenn er sich wieder öffnet. Außerdem lösen akustische und optische Alarme aus, sofern der Detektor eine radioaktive Strahlung feststellt. Die aufgenommenen Daten werden durch einen Industrie-PC und die dort laufende Auswerte-Software verarbeitet und aufgezeichnet.

Störungsfreier Betrieb seit mehreren Jahren

Lieferant der auf den Baggern installierten Messtechnik ist die Firma Cetto aus Ratingen. Das seit mehr als 90 Jahren familiengeführte Unternehmen ist schwerpunktmäßig in der nationalen und internationalen Stahl- und Recycling-Industrie tätig. Die rund 50 Mitarbeiter stellen unter anderem Messgeräte mit hochsensiblen Kristalldetektoren zur Erkennung verborgener radioaktiver Strahlen her. Um die potentiellen Gefahren für Mitarbeiter, Bevölkerung und Umwelt zu minimieren, kommen die Strahlenmesssysteme an verschiedenen Messpunkten im Prozess der Stahlproduktion, des Schrott-Recyclings sowie der Müllentsorgung zum Einsatz. Da sich die Kabel-Nutzung in diesem Umfeld als wartungsintensiv und störanfällig erwiesen hat, favorisieren die Verantwortlichen einen drahtlosen Datenaustausch. Paul Schlafmann, Projektmanager der Messtechnik bei Cetto, berichtet: "Bei der Suche nach einer Lösung, welche die Kommunikationsleitungen ersetzt, sind wir auf einer Messe auf die Funktechnik von Phoenix Contact aufmerksam geworden". Die drahtlose Weiterleitung zwischen den am Greifer angebrachten Detektoren und der Auswerte-Einheit in der Fahrerkabine auf Basis der PSI-Bluetooth-Konverter arbeitet nun seit mehreren Jahren störungsfrei. "Durch die Verwendung der Wireless-Lösungen von Phoenix Contact haben wir zahlreiche Herausforderungen gelöst sowie viel Geld eingespart", schließt Paul Schlafmann ab. "Deshalb stellt die Funkübertragung zwischen allen Anlagenteilen für uns auch in Zukunft eine Alternative zur kabelgebundenen Vernetzung dar".

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