Die Koenig Feinstahl AG, eines der führenden Stahl-Service-Center der Schweiz, hat die Antriebssteuerung einer seiner größten Maschinen – eine kombinierte Längs- und Querteilanlage – vor kurzem auf die neueste Steuerungs-Technologie von Rockwell Automation umgestellt. Damit läuft nicht nur die Produktion heute genauer und schneller, auch den produzierten Stahl kann das Unternehmen in besserer Qualität ausliefern. Und vor allem hat man mit Rockwell Automation das Ausfallrisiko der Anlage minimiert.
Im schweizerischen Sennwald, unweit der Grenze zu Österreich und Liechtenstein, schmiegen sich die Produktionshallen der Koenig Feinstahl AG an die Berge. Ca. 45 Beschäftigte verarbeiten dort jährlich rund 100 000 Tonnen Stahl, die zu 80 % an inländische Abnehmer der metallverarbeitenden Industrie gehen. Diesen bietet Koenig Feinstahl Zuschneide-, Lagerhaltungs- und Distributionsleistungen im gesamten Bereich der Flacherzeugnisse.
Eine der Hauptanlagen des Produktionsbetriebes bei Koenig Feinstahl ist eine kombinierte Längs- und Querteilanlage eines deutschen Maschinenbauers. Seit zwanzig Jahren läuft sie im Zwei-Schicht-Betrieb, gesteuert durch Reliance Electric-Produkte von Rockwell Automation. „Nach rund zehn Jahren muss der Antrieb einer solchen Anlage üblicherweise erneuert werden“, weiß Fritz Kammer, Produktionsleiter von Koenig Feinstahl, „IC-Komponenten und Stromrichter veralten, Ersatzteile sind nicht mehr verfügbar, Notebook und PCs werden zu schnell, um noch ordentlich mit der Steuerung kommunizieren zu können.“Risiko ungewollter Stillstände stieg stetig an
Zwar zählte Koenig Feinstahl in den vergangenen zwei Jahren gerade einmal zwölf Ausfallstunden, doch das Risiko für ungewollte längere Stillstandzeiten stieg mit jeder Betriebsstunde weiter an. „Wir müssen auch in Zukunft größtmögliche Sicherheit haben, dass die Anlage läuft“, sagt Fritz Kammer. Der Absatzverlust für einen Tag Produktionsausfall beläuft sich auf ca. 400 Tonnen pro Arbeitstag. Ein Ausfall käme das Unternehmen daher teuer zu stehen.
Koenig Feinstahl entschied sich daher Anfang 2010 für den Antrieb der Längs- und Querteilanlage für die Migration auf eine integrierte Gesamtlösung von Rockwell Automation. Sie besteht aus der Steuerungsplattform Allen-Bradley ControlLogix, dem Entwicklungs- und Konfigurationstool Allen-Bradley RSLogix 5000, den Stromrichtern Allen-Bradley PowerFlex DC und den Frequenzumrichtern Allen-Bradley PowerFlex 700S und PowerFlex 700 sowie FactoryTalk PanelView zur Visualisierung. ControlLogix steuert dabei Richtmaschine, Linie und Hilfsbetriebe sowie die Schere. Sie sind über ein ControlNet mit den E/A-Komponenten und den Antrieben verbunden. Für die Integration der bestehenden Gleichstrommotoren (Ab- und Aufhaspel-, sowie acht Linienantriebe) sorgen PowerFlex-Stromrichter.
Diese können wie PowerFlex-Frequenzumrichter für Drehstrom-Asynchron-Motoren angesteuert werden. Die Visualisierungskomponenten sind via Ethernet an die Anlagensteuerung angebunden. Der technische Support von Rockwell Automation kann über das Internet auf die Steuerung zugreifen.
Turn-Key Projekt mit integriertem Gesamtkonzept
Für das Gesamtkonzept von Rockwell Automation entschied sich Koenig Feinstahl aus mehreren Gründen. Zum einen hatte man in der Vergangenheit den guten und sehr schnellen Vor-Ort-Service des Anbieters zu schätzen gelernt. Desweiteren hatte Rockwell Automation schon mehrere Anlagen fast gleicher Bauart in Betrieb genommen, von deren Funktionsweise sich Koenig Feinstahl im Rahmen von Referenzbesuchen ein Bild machen konnte. Rockwell Automation wickelte den Umbau für Koenig Feinstahl zudem als Generalunternehmer ab und lieferte dem Kunden eine schlüsselfertige, einsatzbereite Gesamtanlage. Die Vorteile des Turn-Key Projektes: schneller Service, einheitliche Ansprechpartner, Flexibilität bei der Berücksichtigung von Kundenwünschen sowie die Gewissheit, dass alle Komponenten modernster Bauart sind und aus einer Hand kommen.
Container-Bauweise ermöglicht äußerst schnelle Umrüstung
Besonders überzeugte die Container-Bauweise von Rockwell Automation, welche die elektronischen Komponenten sicher vor Staub, Öl und Dreck schützt. Sind die Steuerungsaggregate nämlich direkt in die Anlage verbaut, müssen regelmäßige, aufwändige Reinigungsarbeiten durchgeführt werden. Der Transport ist einfacher, der Installations- und Prüfaufwand geringer. Außerdem lässt sich ein Container leichter umplatzieren und ist auch dank besserer Zugänglichkeit effizienter im Unterhalt. Der Container der Kombi-Anlage bei Koenig Feinstahl enthält nun Antriebe und die komplette Leistungselektronik. Zusätzlich befinden sich an der Maschine diverse Bedienpulte und E/A Stationen. Auch dank der Container-Bauweise dauerte die Umrüstung des Antriebs vom mechanischen Umbau, dem Einstellen der Anlage bis zum Legen der Anschlüsse nur drei Wochen und damit fast die Hälfte der Zeit, welche die Wettbewerber kalkuliert hatten.
Energieverbrauch der Schneidemaschine deutlich gesunken
Die Querteilschere arbeitet mit einem zyklischen Antrieb, d. h. große Beschleunigungs- sowie Verzögerungsenergie lief beim alten Antrieb permanent zwischen Gleichstrommotor und Stromnetz hin und her. Durch den Wechsel auf AC-Antriebe und AC-Motoren, pendelt die Energie heute zwischen Motor und Spannungszwischenkreis, wodurch die Netzrückwirkungen massiv reduziert werden. Die Querteilschere braucht mit den neuen Allen-Bradley PowerFlex-Antrieben jetzt deutlich weniger Energie. „Der Bezug von Blindleistungsstrom der Anlage ist massiv kleiner geworden“, berichtet Fritz Kammer. „Dass wir deutlich tiefere Spitzen fahren, wurde uns auch vom Elektrizitätswerk schon gemeldet.“
Auch bei den verbleibenden Gleichstrommotoren ist der Energieverbrauch gesunken, da die Fremdlüfter nur noch während des Anlagenbetriebs eingeschaltet sind. Dies reduziert zusätzlich auch den Lärm. Das Regelfeld, das den Magnetismus aufbaut, kann auf Sparschaltung im „Bereit“- Modus gehalten werden, so dass der Motor nur noch mit 30 % des Magnetismus betrieben werden muss.
Richtmaschine besser einstellbar
Deutlich feiner einstellen lässt sich durch den neuen Antrieb auch die Richtmaschine, deren Einstellungen nun zudem als Rezepte speicherbar sind. So können die Einstellungen eines Coils sofort mit den idealen Werten geladen werden. „Dass wir die Bleche schneller richten können, ist allein der modernisierten Steuerung zu verdanken“, ist Fritz Kammer überzeugt, „denn die Mechanik der Anlage hat sich ja nicht geändert.“
Bei der Querteilschere wirkt sich die Antriebssteuerung zunächst in einer niedrigeren Lautstärke aus, da die Schere heute ruhiger über das Material läuft. Der große Vorteil liegt vor allem in einer höheren Qualität der Produktion: Die Schneidgenauigkeit hat sich durch den neuen Scherantrieb um die Hälfte verbessert. „Früher hatten wir Mühe, +/- 0,3 mm zu schneiden und mussten dafür die Geschwindigkeit drosseln; gegebenenfalls waren wir gezwungen, auf einer zweiten Anlage mechanisch nachzuschneiden“, so Kammer. Heute schneidet Koenig Feinstahl problemlos +/- 0,15 mm und dabei ist der Schnitt wesentlich sauberer.
Die gesamte Regelung während des Schneidevorgangs ist durch den neuen Antrieb wesentlich genauer und kontrollierbarer und auch die Messer nutzen sich nicht so schnell ab.
Als Verantwortlicher für die Produktion bei Koenig Feinstahl ist Fritz Kammer froh, mit dem neuen System nun auf der sicheren Seite zu sein. Für das Investitionsvolumen von rund 1 Million Euro hätte sich der Produktionsleiter auch andere neue Maschinen vorstellen können, um sich produktionstechnisch zu erweitern. Doch die Sicherheit beim Antrieb der Hauptanlage hatte hier absolute Priorität. Für Rockwell Automation ist die erfolgreiche Migration bei Koenig Feinstahl ein wichtiger Meilenstein im Hinblick auf künftige Projekte (nicht nur) in der Schweiz, in denen bestehende Reliance DC-Antriebe auf moderne Steuerungen von Rockwell Automation umzurüsten sind.