Die zum Klöckner-Konzern gehörende Becker Stahl-Service GmbH gilt als Spezialist für hochwertige Feinbleche. Das 1953 gegründete Unternehmen mit Sitz im nordrhein-westfälischen Bönen beschäftigt rund 400 Mitarbeiter und setzt über eine Million Tonnen Stahlblech pro Jahr um. Rohmaterial sind Coils mit Blechbändern in Breiten von bis zu 2m und Stärken von 0,4 bis 4mm. Das Lieferprogramm umfasst warm- und kaltgewalztes Stahlblech mit den unterschiedlichsten Oberflächenveredelungen. Becker Stahl beliefert Kunden in ganz Europa, wobei knapp zwei Drittel der Bleche an die Automobilindustrie gehen (Bild 1). Zur Wertschöpfung von Becker Stahl gehört die Konfektionierung der Bleche durch das Aufspalten von Coils in schmalere Bänder oder durch Zuschnitt zu Tafeln in Formaten von DIN A4 bis zu Größen von 2x6m. Innovation in der Lagertechnik Um seinen Materialfluss zu optimieren und mehrere bisher dezentrale Lager- und Produktionsstandorte zusammenzufassen, entschloss sich Becker Stahl zum Bau eines komplett neuen Lager- und Bearbeitungszentrums – intern \’Werk Nord\‘ genannt. Es wurde 2009 in Betrieb genommen und fasst die gesamte Prozesskette vom Wareneingang über den Spalt- und Zuschnittprozess bis zum Fertigwarenlager zusammen. Baulich handelt es sich dabei um drei miteinander verbundene Hallen mit Temperatur- und Feuchtigkeitsregelung und einer Gesamtfläche von 18.000m². Eine Herausforderung der besonderen Art war das 220m lange und 40m breite Wareneingangslager. Es gliedert sich in einen Ladebereich, eine Übergabezone und den hermetisch abgeschlossenen Lagerbereich. Hier werden die angelieferten Coils zwischengelagert, um dann zur Bearbeitung bereitgestellt zu werden. Das geschieht mithilfe von zwei Laufkranen, die beide automatisch angesteuert werden, wobei einer der beiden Krane sowohl im manuellen Modus als auch im Vollautomatik-Modus betrieben werden kann. Beide sind direkt in den Prozess der Lagerverwaltung und der Maschinensteuerung integriert (Bild 2). In Zusammenarbeit mit Demag Cranes & Components und Siemens entstand dafür eine innovative, vollautomatisch gesteuerte Krananlage mit Magnetaufnehmer. Die Magnetaufnehmer-Technik erlaubt nicht nur materialschonende Ein- und Auslagerungsvorgänge. Sie erlaubt auch ein dichteres Packen der Coils und erhöht damit die Kapazität des Lagerbereiches um rund 30%. Um einen reibungslosen Betrieb zu gewährleisten, galt es nicht nur, eine zuverlässige Kommunikation zwischen der Steuerung auf dem Kran und dem Lagerverwaltungssystem herzustellen. Es mussten auch umfangreiche Sicherheitsrichtlinien erfüllt werden. Und es musste sichergestellt sein, dass die beiden Krane unter keinen Umständen miteinander kollidieren. Automatische Ein- und Auslagerung Die Coils werden mit einem der beiden Krane manuell von den anliefernden LKWs entladen, vereinnahmt und in einer speziellen Übernahmezone abgesetzt. Während dieses Vorgangs wird mithilfe eines Messsystems am Kran automatisch das genaue Gewicht ermittelt. Auf Grundlage dieses Gewichts und der übrigen technischen Daten des Coils bestimmt das Lagerverwaltungssystem den optimalen Lagerort unter den 6.000 Positionen. Der vollautomatische Kran übernimmt dann das Coil an seinem Übergabepunkt in der Übernahmezone und setzt es an seiner Lagerposition ab. Dabei kommuniziert die Kransteuerung mit zahlreichen Sicherheitssystemen. So muss z.B. die exakt mittige Positionierung des Magnetaufnehmers gewährleistet sein, der Kraftschluss zwischen dem Coil und dem Magneten muss überwacht werden und zwischen den beiden Kranen muss immer ein ausreichender Sicherheitsabstand bestehen. Bei einer Bearbeitungskapazität von 12,5 Coils pro Stunde muss das Lagerverwaltungssystem auch sicherstellen, dass die Zuschnitt- und Spaltmaschinen laufend mit den benötigten Coils versorgt werden. Der Automatikkran setzt diese dafür auf einem kreuzförmigen Drehteller mit vier Positionen ab, der als Materialpuffer dient, um einen reibungslosen Prozessablauf sicherzustellen – ein Vorgang, der die enge Verzahnung zwischen Lagerverwaltung und Prozessteuerung erfordert. Sichere Mobilität durch RCoax Die enge Einbindung der beiden Krane in die Prozesssteuerung verlangt eine zuverlässige drahtlose Datenkommunikation, die nie abreißen darf. Dafür bietet sich grundsätzlich Industrial WLAN (IWLAN) an. In einem Lager für Stahlcoils herrschen jedoch denkbar ungünstige Übertragungsbedingungen. Der hohe Metallanteil führt leicht zu Interferenzen und Abschattungen, wodurch eine lückenlose Ausleuchtung mit herkömmlichen Antennen nicht mehr gewährleistet werden kann. Demag-Projektleiter Rolf Dechange entschloss sich daher für eine IWLAN-Lösung von Siemens mit Rcoax-Kabel als Leckwellenleiter. \“Wenn die Verbindung zum Kran abreißen würde, muss die Anlage aus Sicherheitsgründen sofort stehen\“, begründet er die Entscheidung und ergänzt: \“Mit RCoax haben wir eine stabile Verbindung, die bisher ohne einen einzigen Stillstand gelaufen ist.\“ (Bild 3) Das Leckwellenleiterkabel RCoax verläuft unmittelbar neben einer der beiden Schienen für die Laufkrane. Es ist daher stets nur wenige Zentimeter von der Antenne des Krans entfernt. Das erlaubt nicht nur eine sichere IWLAN-Verbindung zwischen Prozessleitsystem und Kransteuerung über den Industrial-Ethernet-Standard Profinet, sondern sogar die Übertragung sicherheitsrelevanter Daten über Profisafe. RCoax schafft damit eine entscheidende Voraussetzung, um bei hoher Verfügbarkeit der Anlage alle Anforderungen der Maschinenrichtlinien zu erfüllen und einen Sicherheitsstandard auf höchster Stufe zu realisieren. Schnell, robust, fehlersicher Bedingt durch die Länge der Halle wurde die 5GHz-Rcoax-Verkabelung auf drei Segmente aufgeteilt, von denen jedes an einen Access Point des Typs Scalance W786-1RR von Siemens angeschlossen ist. Ihnen gegenüber stehen zwei IWLAN-Clients (Scalance W747-1RR) auf den beiden Kranen. Sie sind roamingfähig ausgelegt und erlauben damit einen unterbrechungsfreien Datenverkehr auch beim Übergang zwischen den Segmenten. Alle Geräte entsprechen der Schutzart IP65 und bieten damit optimale Voraussetzungen für einen Einsatz unter den rauen Betriebsbedingungen der stahlverarbeitenden Industrie (Bild 4). Die gesamte Kransteuerung arbeitet mit Safety Integrated, der industriellen Sicherheitstechnik von Siemens, und überträgt sämtliche sicherheitsrelevante Signale über Profibus und Profinet. Dafür sind die Steuerungen mit Profinet- und Profibusschnittstellen ausgestattet, welche die Kommunikation von Profinet zu Profibus ermöglichen, sodass sich über die gesamte Übertragungskette hinweg eine schnelle und fehlersichere Kommunikation ergibt. Die Krananlage ist bei Becker Stahl die erste Lösung dieser Art, bei der konsequent Safety Integrated angewandt wurde. Fortsetzung folgt
Siemens AG
