An die Grenzen des Machbaren gehen

An die Grenzen des Machbaren gehen
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Für die Zu- und Abfuhrlinien zum neuen Crosssorter auf sechs Meter Höhe mussten Schritt für Schritt 2100 Fördermeter eingebaut werden.
23.01.2017 | Die Post betreibt drei Paketzentren, in denen seit sechzehn Jahren Präzisions- und Hochleistungslogistik betrieben wird. Damit dies so bleibt, müssen die Anlagen immer dem neusten Stand der Technik angepasst oder erweitert werden. Dabei kann es passieren, dass die Logistikerin bei B&R Kundenwünsche «an den Grenzen des Machbaren» hinterlegt – die später zu Standards werden bei den Komponenten.

Andreas Hädinger, von der Support Automation beider Post , steht im Kontrollraum hoch über den Transportbändern und schaut aus einem der Fenster. Er sieht unter sich kleine, quadratische Pakete vorbeiziehen, rohrförmig eingepacktes Stückgut dahinter, weiss-graue Pakete eines Onlinehändlers, die gelben Standardpakete der Post in allen Varianten, grosse rechteckige Pakete, oder braune. Die Pakete bewegen sich zügig mit 2,5 m/s auf dem Traysorter auf ihn zu. Einzelne werden auf einer Kippschale, die 715 mm misst, wegspediert auf eine Rutsche: Sie haben ihren Bestimmungsort erreicht, das heisst, den Verladebehälter der entsprechenden Postleitzahl. Hädinger hebt den Kopf, schaut von den Bändern hoch über die Anlage und sagt lächelnd: «Eigentlich ist es fast wie eine Spielzeugeisenbahn, die man sich als Kind gewünscht hat – nur einfach viel grösser.»

Wichtiger Schritt: Umstieg auf Powerlink
Die Anlage ist nicht nur viel grösser als eine Spielzeugeisenbahn, sie ist riesig: Sie belegt 21’000 m2, befindet sich in Frauenfeld, 450 Mitarbeiter sind hier angestellt, es gibt 123 Andockstationen, 26 automatische Adressleser, 272 Rutschen, dazu 4 Geleise, 2 Portalkräne mit Leistungen bis zu 16 t. Rund 26'000 Pakete kann die Anlage pro Stunde sortieren, das macht insgesamt über eine halbe Million Pakete an ereignisreichen Tagen. In der Schweiz existieren zwei weitere, beinahe identische Paketzentren, eines in Härkingen, das andere in Daillens. Damit diese ihre rekordverdächtigen Sortierleistungen erbringen können, werden die sechzehn Jahre alten Anlagen immer wieder auf den neusten Stand gebracht. Eine einschneidende Erweiterung fand im 2012 statt mit der Einführung neuer Steuerungen und dem Umstieg auf Ethernet Powerlink. «Mit der X20 CPU von B&R haben wir nun einen leistungsfähigeren Prozessor, zudem hat uns der Umstieg auf das Echtzeit-Ethernet Powerlink deutlich mehr Geschwindigkeit gebracht», sagte damals Andreas Hädinger in einem Interview.

Installation von 800 neuen Antriebe
Doch das Ende der Leistungssteigerung war damit noch nicht erreicht und daher ging es kurz nach dem Umstieg auf Powerlink auch gleich wieder in die Planungsphase für eine Erweiterung. Auch diesmal setzte man auf die Komponenten von B&R. Denn um die Anlage noch effizienter zu gestalten, sollte eine vollkommen neue Linie installiert werden, welche die falsch eingeschleusten Pakete in eine zusätzliche Schlaufe ausgliedern, um sie später wohlgeordnet wieder richtig einzusortieren. Mit dieser Erweiterung des Systems konnte die Post die Leistung von 20’000 Paketen in der Stunde auf 25’000 heben. Dabei mussten für diese Effizienzsteigerung nicht einmal bauliche Massnahmen umgesetzt werden an der Halle, obwohl 2100 zusätzliche Meter Förderstrecke mit 670 Förderbändern dafür neu eingebracht werden mussten. Dazu kam ein so genannter Crosssorter, der die Verbindung steuert zwischen der bestehenden und der zusätzlichen Anlage. 800 neue Antriebe mussten dafür installiert werden, um die Zufuhr- und Abfuhrlinien zum Crosssorter zu bauen, der in sechs Meter Höhe über der restlichen Anlage auf einer 370 t schweren Eisenkonstruktion steht.

An die Grenzen des Machbaren gehen
Man kann sich leicht vorstellen, dass eine solche voluminöse und auf Präzisionslogistik ausgerichtete Anlage auch die Grenzen des Machbaren ausloten möchte. Einerseits, weil die Anlage nur an wenigen Stunden in der Woche stillsteht und der Umbau vor allem an den Wochenenden Teilstück für Teilstück aufgebaut werden musste; anderseits, weil die schiere Grösse zu entsprechend kühnen Plänen reizt. Hädinger erinnert sich an den Projektanfang vor rund vier Jahren, als die Architektur rund um den Crosssorter und den zusätzlichen 800 Antrieben entwickelt wurde: «Wir wollten dabei die X20 CPU einsetzen mit knapp 90 Antrieben daran mit Reaktionszeiten von 2,5 m/s. Das heisst, wir haben bis zu 16 Hubebenen drin, bis der letzte Antrieb kommt. Als wir diesen Wunsch an B&R herantrugen, sagten sie etwas konsterniert, das sei aber schon eine riesige Dimension.»

Firmen wie die Postpushen B&R
Heute sei das zwar schon wieder zum Standard geworden, auch dank Firmen wiedie Post , die ihre Wünsche haben und die man bei B&R ernst nimmt und zu erfüllen versucht. «Auch wenn wir manchmal verblüfft sind, was Kunden wollen, so profitieren wir dennoch immer wieder von Herausforderungen, bei denen wir auf diese Weise gepusht werden», heisst es bei B&R. Ähnlich gepusht mit den Antrieben wurde der Automatisierungsspezialist auch bei der Sicherheitstechnik. Denn auch hier kamen zwei Knacknüsse zusammen, die so leicht nicht zu lösen waren. Hädinger: «Wir wollten Steuerungen, die zwei Safety-Module darin haben, was damals noch nicht üblich war. Der Grund war, dass wir teilweise bis zu 170 Module abarbeiten damit, wobei eine Safety-Steuerung maximal hundert Module abarbeiten kann. So mussten wir das Programm aufsplitten und im Master zwei Safety-Steuerungen unterbringen.»

Virtuelle mit hardwarebasierten Sicherheitstechnik mischen
Nebenbei musste die Architektur verkraften können, dass die alten Sicherheitskreise mit Hardware funktionieren, während die neu eingebaute SafeLogic von B&R eine virtuelle Safety-Lösung ist, deren Leistungsumfang entsprechend gross ist: von sicheren I/O über sichere Antriebstechnik, integrierte Diagnose, sichere Linienintegration bis hin zu sicheren Maschinenoptionen. Programmiert wird die SafeLogic übrigens im sicheren Editor SafeDesigner, welcher direkt im Automation Studio integriert ist. Daniel Christen, für Applikation, Schulung & Support zuständig bei B&R, über die Vorteile der neuen Sicherheitstechnik: «Traditionelle, hart verdrahtete Sicherheitstechnik schaltet Maschinen bei sicherheitsrelevanten Vorfällen schlagartig ab und erschwert so dem Servicepersonal Wartungsarbeiten. Mit B&R-Sicherheitstechnik kann die Produktion bei offenen Schutztüren oder direktem Eingriff mit angepasster Geschwindigkeit weiterlaufen. Maschinenstillstände werden in den meisten Fällen vermieden. Durch den Einsatz von openSafety, welches auf Powerlink basiert, konnten mehrere Kilometer Kabel eingespart werden.»

Wie man die Sicherheitskreise vereinfacht
Andreas Hädinger hat zum Thema «Planung der Sicherheitstechnik an einer grossen Anlage» einige Tipps, die er selbst teilweise erst durch die heuristische Trial-and-Error-Methode herausfand. «Am einfachsten ist es sicherlich, wenn man sich bereits im Vorfeld bewusst ist, wo genau sich zwei Systeme überschneiden. Denn alles steht und fällt mit dem Wissen um die Kreuzung der Safety und die Kreuzung der Bänder. Wenn man auf mehreren Stockwerken Transportbänder hat, muss man sich überlegen, was genau oben abgestellt wird, wenn unten jemand Stopp drückt.» Nur das unterste Band? Dann fällt vielleicht ein Paket von oben runter. Wir mussten das auf die harte Tour lernen und haben teilweise die Hardware-Architektur angepasst, also die Bänder, damit wir die Sicherheitskreise vereinfachen konnten und es uns erlauben konnten, so wenige Bänder wie möglich abzustellen, wenn irgendwo etwas passiert.»

Hohe Anlagenverfügbarkeit
Weil die Dimensionen und die Kundenwünsche im Paketzentrum Frauenfeld vollkommen neue Anforderungen stellten an die Steuerungen und die Sicherheitstechnik, war bei B&R klar, dass ihre Leute in wichtigen Phasen vor Ort waren, was Hädinger sehr schätzte: «Die Leute von B&R sind teilweise über das Wochenende von Österreich in die Schweiz gekommen, um uns zu helfen. Das hat jeweils tadellos geklappt – und die Anlage funktionierte zum Produktionsbeginn am Montagmorgen jeweils reibungslos.» Das ist auch nach dem Ende der Erweiterung der Fall und bereits sind Tage vergangen, an denen die Anlagenverfügbarkeit zu 100 Prozent gewährleistet war. Und wenn es einmal nicht so ist, die Safety-Teile der Anlage in den Stillstand versetzt, so sind es in den allermeisten Fällen keine technischen Probleme, sondern z.B. einfach verklemmte Pakete. «Überhaupt ist die Anlage seit dem Einsatz von Ethernet Powerlink unglaublich stabil geworden. Auch für die Leute vom Unterhalt ist das ein Vorteil: Man kann nun Komponenten ausstecken, dann wieder einstecken, das findet sich immer wieder», meint Andreas Hädinger, während er vom Kontrollzentrum aus die Anlage überblickt. Die Pakete fliessen im Sekundentakt auf den Crosssorter zu und von ihm wieder weg. Ohne Unterbrechung und ohne dass eine Warnlampe aufleuchtet auf einem der Bildschirme.

Autor: Technik-und-Wissen.ch für B&R Industrie-Automation AG Bilder: Philip Bond

 

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Worauf man achten muss beim Mix
zwischen alten und neuen Anlagenteilen

Worauf man achten muss beim Mix zwischen alten und neuen Anlagenteilen
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«Wer eine grosse Anlage umbauen will, muss sich zuerst einmal Gedanken darüber machen, wie man das ganze System am besten unterteilen kann. Unsere Kunden haben uns bestätigt, dass intelligente Controlled Nodes den Vorteil bieten, dass die Anlage in einzelnen Teilschritten erweitert und getestet werden kann, was den Umstand erleichtert, dass die bestehende Anlage jeweils voll funktionstüchtig bleibt. Desweiteren ist es natürlich wichtig, dass man stets auf ein Fallback Szenario vorbereitet ist, um im Problemfall rasch wieder auf die alte Lösung umsteigen zu können. Beim Mix zwischen alten und neuen Komponenten gilt es zu beachten, dass auf offene Standards wie eben Powerlink oder in Zukunft z.B. OPC UA gesetzt wird.» Daniel Christen, Applikation, Schulung & Support bei B&R

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