Steuerungs- und Antriebstechnik modernisiert

Die Verfügbarkeit von Maschinen und Anlagen sinkt aufgrund von Verschleiß und Ersatzteilmangel mit zunehmender Laufzeit, so dass der Zwang zur Modernisierung von Antrieben und Automatisierung irgendwann unabwendbar ist. Der Erlanger Automatisierungsspezialist Heitec zeigt am Beispiel eines Retrofits bei Infiana, dass dies auch ohne wesentliche Anlagenstillstände vonstattengehen kann.

13. August 2018
Oft kann Retrofit sinnvoller sein als der Kauf einer neuen Anlage: Bei Infiana modernisierte Heitec in einer bestehenden Folienanlage das beheizte Drei-Walzen-Glättwerk. Bild: Heitec
Bild 1: Steuerungs- und Antriebstechnik modernisiert (Oft kann Retrofit sinnvoller sein als der Kauf einer neuen Anlage: Bei Infiana modernisierte Heitec in einer bestehenden Folienanlage das beheizte Drei-Walzen-Glättwerk. Bild: Heitec)

Die Infiana Group entwickelt und produziert Spezialfolien für den Konsumgütermarkt und für die Industrie. Im Werk Forchheim (vormals Huhtamaki) steht eine Coex-Flachfolien-Extrusionsanlage, dessen elektrische und automatisierungstechnische Ausrüstung des Drei-Walzen-Glättwerks schon in die Jahre gekommen war. Viele der eingesetzten elektrotechnischen Komponenten waren bereits seit Jahren abgekündigt und es gab kaum noch Spezialisten im Werk, die die alte Technologie beherrschen. Ziel der Modernisierung war also, die alten Komponenten auszutauschen und mit technologischen Weiterentwicklungen das Glättwerk wieder auf den neuesten Stand der Technik zu bringen.

Die Modernisierung auf Basis des Siemens TIA-Portals erfolgte in zwei Schritten: Im ersten Schritt wurden die Altantriebe mit den Unidrive-Umrichtern gegen ein Antriebssystem von Siemens getauscht und eine neue Visualisierung implementiert. Im zweiten Schritt wurde die alte Simatic S5-115U-Steuerung durch eine neue Simatic S7-1516 ersetzt.

Die neuen Antriebssysteme und Steuerungen wurden für den schnellen Austausch auf Montageplatten vormontiert, getestet und installiert. Eine Einheit besteht aus einer Control Unit CU320, einem Smart Line Modul und drei Single-Motor-Modulen sowie Filter und Netzdrossel. Die drei Walzen werden mit Simotics 1FT7-Synchronmotoren angetrieben, die von Sinamics S120-Umrichtern angesteuert werden. Deren Active Line Modules generieren eine geregelte Zwischenkreisspannung und sind rückspeisefähig.

Als Schnittstelle zwischen der Extrusionsanlage und dem Glättwerk wurde eine neue, fehlersichere CPU 1516F verbaut, die im ersten Schritt die vorhandenen, festverdrahteten Signale von und zu den alten Motorreglern weiterleitet. Im Zuge der Modernisierung der Gesamtanlage bindet das neue Bussystem auch die dezentrale Peripherie an die Controller an. Beim Auslösen der Not-Halt-Einrichtung werden die Antriebe über die integrierte Safety-Funktion schnellstmöglich zum Stillstand gebracht und danach die Umrichter abgeschaltet.

Bedient wird die Anlage mit einer benutzerfreundlichen WinCC-Client/Server-Lösung. Ein Comfort Panels TP1500 ersetzt diverse Anzeigeinstrumente in der Leitwarte und gibt alle wichtigen Informationen des Antriebsystems zentral aus.

Im zweiten Schritt wurde das Steuerungsprogramm migriert, teilweise neu geschrieben und am digitalen Zwilling getestet. Mit der realen Inbetriebnahme am virtuellen Modell können sowohl alle gegenwärtigen als auch die künftigen Betriebsabläufe in der entsprechenden Produktionsumgebung in Echtzeit abgebildet und mit der Original-Automatisierungssoftware gesteuert werden. Auf diese Weise erreicht man eine höhere Auslieferungsqualität der Software, erkennt frühzeitig Ablauffehler und reduziert die Inbetriebnahmezeiten an der realen Anlage um bis zu 50 Prozent.

Prinzipiell ist die beschriebene Vorgehensweise auf alle Anlagen anwendbar. So können die Heitec-Spezialisten auch Prägekalander, Beutelmaschinen, Extruder, Auf- und Abwickler und Walzenglättwerke auf neue Antriebs- und Automatisierungstechnik ohne wesentliche Anlagenstillstände umrüsten.