Der Startschuss für das Projekt \’Automatisches Hochregallager\‘ fiel im Jahr 2007, als sich zeigte, dass die Lagerkapazitäten aufgrund des stetigen Wachstums von Phoenix Contact bald ausgeschöpft sein würden. Vor diesem Hintergrund wurde die Erweiterung des automatischen Kleinteilelagers um ein Palettenlager mit 2.500 Stellplätzen beschlossen. Das neue Lager sollte aus sechs einfachtiefen Gassen und fünf Ebenen bestehen sowie für Holz- und Kunststoffpaletten geeignet sein. SAP-basierte Lagerverwaltung und Materialfluss-Steuerung Da das Enterprise-Resource-Planning-System SAP bereits flächendeckend im Unternehmen eingesetzt wird, bot es sich an, die Funktionen des Lagers ebenfalls auf Basis von SAP-Modulen zu realisieren. Zuvor waren die Vor- und Nachteile einer klassischen Lösung mit separatem Lagerverwaltungssystem und Materialfluss-Rechner abgewogen worden. Nach Bewertung aller Argumente entschieden sich die Verantwortlichen für die Nutzung des SAP-Moduls TRM (Task and Resource Management). Bei der Definition der Anforderungen wurde schnell deutlich, dass sich die Leistungsfähigkeit des eigenen Automatisierungssystems Automationworx mit diesem anspruchsvollen Projekt belegen lässt. Deshalb ist die Anlagensteuerung in Eigenregie durchgeführt worden. Die Konzeption des Hochregallagers und der Stahlbau erfolgten durch die SSI Schäfer Noell GmbH aus Giebelstadt. Das Hochregallager lässt sich in die drei Anlagenteile Palettenfördertechnik, Behälterfördertechnik sowie Regalfahrzeuge unterteilen. Sie werden über Remote Field Controller RFC 470 PN 3TX oder Inline Controller ILC 390 PN 2TX-IB gesteuert, die mit der Entwicklungsumgebung PC Worx gemäß IEC61131-3 programmiert worden sind (Bild 2). Jede dieser Steuerungen tauscht ihre Daten mittels eines auf TCP/IP basierenden Protokolls direkt mit dem ERP-System aus. SAP-seitig wird die Kommunikation durch Verwendung der Software SPS Console der IGZ Ingenieurgesellschaft für logistische Informationssysteme mbH ermöglicht. Das dezentrale Steuerungskonzept hat den Vorteil, dass der Ausfall eines Teilsystems nicht zum Stillstand des gesamten Lagers führt, sodass sich die Verfügbarkeit der Anlage erheblich verbessert. Drahtlose Profinet-Kommunikation Die zahlreichen eigenen im Hochregallager eingesetzten Motorschalter und Frequenzumrichter sind über Interbus mit den RFC vernetzt. Als besondere Herausforderung erwies sich die Anbindung der auf den Regalfahrzeugen montierten Steuerungen an die SPS der Palettenfördertechnik. Normalerweise werden dazu Datenlichtschranken genutzt, die allerdings eine Sichtverbindung zwischen den beiden Steuerungen benötigen, was nicht immer sichergestellt werden kann. Deshalb wurden die Regalfahrzeuge nun via Profinet an den Remote Field Controller angekoppelt. Im Bereich zwischen den Ein- und Auslagerbahnen sowie den Regalfahrzeugen sind Bluetooth Access Points aus der Produktfamilie Factory Line installiert, die eine transparente Funkübertragung der Profinet-Daten erlauben (Bild 3). Auf diese Weise werden alle Steuerungen durchgängig über Profinet miteinander verbunden. Die Bluetooth-Technologie bietet zudem den Vorteil, dass eine gegenseitige Beeinflussung mit den ebenfalls vorhandenen W-LAN-Netzwerken ausgeschlossen ist. Datenbank-Anbindung via SQL Zur besseren Auswertung und Nachvollziehbarkeit werden alle Maschinendaten in einer SQL-Datenbank gespeichert, in der auch der gesamte Telegrammverkehr zwischen dem SAP-System und den Steuerungen abgelegt ist. Anhand dieser Informationen können die Bewegungen der Paletten nachvollzogen oder Probleme bei der Datenübertragung analysiert werden. Mit den Controllern von Phoenix Contact lassen sich die relevanten Daten über SQL-Befehle direkt in die Datenbank schreiben. Zusätzliche PC-Hardware ist nicht erforderlich. Um die Anlage zu bedienen und zu beobachten, wurde in jedem Anlagensegment und auf jedem Regalfahrzeug ein Touch-Panel angebracht (Bild 4). Zwecks Überwachung des gesamten Hochregallagers befindet sich ein zusätzlicher PC im Schaltschrank, der über OPC mit den Steuerungen sowie per SQL mit der Datenbank kommuniziert. Aufgrund der Client-Server-Struktur des Visualisierungssystems Visu+ können sich die dezentralen Büro-Rechner mit dem Schaltschrank-PC verbinden und den Anwendern im technischen Leitstand so die Anlagenvisualisierung anzeigen. Die Ankopplung weiterer Arbeitsplätze ist ebenfalls mit geringem Aufwand möglich. Funktionale Sicherheit gemäß EN ISO13849-1 Neben dem Steuerungskonzept haben die Mitarbeiter von Phoenix Contact auch das Sicherheitskonzept selbst erarbeitet. An den eigenständigen Regalfahrzeugen überwachen PSR-Sicherheitsrelais die Zugangstüren sowie die Bewegungsgeschwindigkeiten und sorgen beim Auftreten einer gefährlichen Situation für eine sicherheitsgerichtete Abschaltung. Im Bereich der komplexeren Fördertechnik wird in Anbetracht einer späteren Erweiterung der Anlage das sichere Feldbussystem Interbus-Safety verwendet (Bild 5). Da die aktuelle Sicherheitsnorm EN954-1 Ende 2009 ihre Gültigkeit verliert, haben sich die Verantwortlichen bereits frühzeitig zur Anwendung des neuen Standards EN ISO13849-1 entschieden. Neben der Konzeption und Überprüfung des Sicherheitskonzepts unterstützten die Experten des Instituts für Arbeitsschutz der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung (BGIA) und der Berufsgenossenschaft Handel und Warendistribution Phoenix Contact auch bei der Ermittlung der Performance Level (PL). Reduzierter Installationsaufwand Für die Feldinstallation wurden ausschließlich eigene Komponenten eingesetzt. Hierzu zählen beispielsweise der Anschluss der vielen Motoren an dezentrale Motorschalter oder Frequenzumrichter und die Anbindung der Sensoren und Aktoren an die E/A-Module der Produktfamilie Fieldline in Schutzart IP67 (Bild 6). Die Energiezuführung erfolgt über die Steckverbinder-Lösung Duplicon. Weitere Funktionen – beispielsweise die Gewichtsmessung über Dehnungsmessstreifen – sind in separaten Schaltgehäusen im Feld installiert worden. Die zahlreichen Ethernet-Geräte wie Steuerungen, Touch-Panel oder Scanner werden über die Ethernet-Infrastrukturkomponenten der Produktfamilie Factory Line in das Netzwerk integriert. Da Standard-Ethernet- und Profinet-Geräte parallel auf der gleichen Leitung kommunizieren, hat sich der Installationsaufwand für das Bussystem erheblich reduziert. Fazit Trotz der vielfältigen Herausforderungen wie die Anbindung des SAP-Systems oder die Anwendung der neuen Sicherheitsnorm EN ISO13849-1 erfüllen die Komponenten von Phoenix Contact und die verwendeten Technologien alle Anforderungen, die das Hochregallager an die Automatisierungstechnik stellt. Das Unternehmen verfügt nun über eine sichere, wirtschaftliche und zukunftsfähige Lösung, die zudem die Leistungsfähigkeit der eigenen Produkte unterstreicht. Kasten 1: Martin Fackelmann, Product Manager bei der SSI Schäfer Noell GmbH, Giebelstadt: \“Mit dem Projekt \’Automatisches Hochregallager von Phoenix Contact\‘ haben wir Neuland betreten, da die Steuerungstechnik erstmals nicht von SSI Schäfer Noell, sondern von einem unserer Kunden umgesetzt worden ist. Dabei hat sich nicht nur gezeigt, dass unsere Logistiksysteme flexibel und modifizierbar sind. Überzeugt haben uns auch das umfassende Produkt-Portfolio und die innovativen Automatisierungskonzepte des Blomberger Unternehmens.\“ Kasten 2: Hans-Gunnar Elias, Leiter der Logistik der Phoenix Contact GmbH & Co KG, Blomberg:
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