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Lesedauer: 10 min
20. September 2021
Holzverarbeitungsanlage
Erfolgreich automatisiert
Überlastete Antriebsmotoren, verschleißbehaftete Bauteile und eine aufwändige Ursachensuche bei Störungen - nach über zwanzig Jahren im Dauerbetrieb benötigte die Rundholzmanipulationsanlage der österreichischen Firma Wertholz dringend ein Upgrade. Elektrotechnik Gallob setzte dafür auf Automatisierungstechnik von Eaton und konnte so die Bedienung der Anlage vereinfachen, die Implementierung neuer Funktionen wesentlich leichter ermöglichen und die Anzahl der Ausfälle massiv reduzieren.
 Seit über 30 Jahren ist die Rundholzmanipulationsanlage der Firma Wertholz im Einsatz und verarbeitet rund 80.000 Festmeter Rundholz, seit einem Jahr sogar störungsfrei.
Seit über 30 Jahren ist die Rundholzmanipulationsanlage der Firma Wertholz im Einsatz und verarbeitet rund 80.000 Festmeter Rundholz, seit einem Jahr sogar störungsfrei.Bild: Eaton

Wertholz, in Fürnitz in Österreich ansässig, handelt seit über 30 Jahren mit Industrieholz und verarbeitet jährlich etwa 80.000 Festmeter Rundholz, um Unternehmen der Zellstoff-, Papier- und Plattenindustrie mit dem Rohstoff zu versorgen. Seit dem Jahr 1997 ist dafür eine Rundholzmanipulationsanlage im Einsatz, die die Holstämme entrindet, vermisst, zurecht sägt und sortiert. Dafür nimmt die Maschinenhalle, in der sich die Anlage befindet, eine Fläche von 25 x 12 Metern ein und die Sortierstrecke beträgt weitere 90 Meter. Schon seit Beginn der Inbetriebnahme führte der Elektro-Dienstleister Elektrotechnik Gallob die Wartung und Aktualisierungen der Anlagentechnik aus – soweit die Konstruktion der Anlage letzteres zuließ und dies im laufenden Betrieb möglich war.

Veraltete Technik verhinderte größere Anpassungen

Unter diesen Voraussetzungen musste sich der Elektro-Dienstleister lange auf kleinere Verbesserungen beschränken, größere und aufwendige Modernisierungsmaßnahmen waren keine Option solange die Anlage sich im Einsatz befand. Dennoch wurde dies im Laufe der Zeit notwendiger: Durch die klassische Verdrahtung der Anlagen-Bedienelemente war es stets ein schwieriges Unterfangen, Änderungen vorzunehmen oder neue Funktionen zu realisieren. Auch die Umsetzung benötigter Funktionen, wie dem Links-Rechtslauf der rund zwanzig Antriebe der Anlage, wurden durch die Verdrahtung erschwert.

Gleichzeitig wurde die Antriebstechnik ausschließlich durch Schützen gesteuert, also Schalter, die in einer Anlage dieser Größe und Komplexität schnell verschleißen und aus diesem Grund heute nicht mehr so eingesetzt werden. Darüber hinaus sorgten die Fördertechnik-Antriebe an den Kappsägen häufig zu Problemen: Da sie über einen Stern-Dreieck-Starter angesteuert wurden, liefen sie immer mit konstanter Drehzahl, unabhängig davon, wie gut sich das Holz tatsächlich sägen ließ. Externe Faktoren, wie beispielsweise hohe Temperaturen, oder auch nur schwer zu sägendes Holz sorgten allerdings dafür, dass die Motoren schnell überhitzten. Zwar springt in einem solchen Fall der Motorschutzschalter an und schaltet die Motoren aus, jedoch wurden sie häufig zu früh wieder manuell eingeschaltet – bevor die Motoren ausreichend auskühlen konnten. Als Folge davon mussten die Motoren häufig ausgetauscht werden, was mit einem Stillstand der Anlage für ein oder sogar zwei Tage einherging.

Darüber hinaus gestaltete sich die Ursachensuche bei Ausfällen auch oft kompliziert, da der einzige Indikator einer Störung das Aufleuchten einer Warnleuchte war. Weitere Informationen, beispielsweise welche Komponente betroffen war, konnte die Anlage nicht bereitstellen. Dementsprechend verzögerte sich die Behebung von Problemen an der Anlage weiter.

Mehr Flexibilität bei Steuerung und Verdrahtung

Nach dem Erwerb eines neuen Firmengeländes im Jahr 2018 nutzte Wertholz den Umzug seines Betriebs, um die Technik der Rundholzmanipulationsanlage von Elektrotechnik Gallob modernisieren und das Automatisierungskonzept grundlegend neu und intelligenter gestalten zu lassen.

Das Herzstück des neuen Systems ist das HMI-PLC-Kombigerät XV300 von Eaton, mit dem sämtliche Antriebe und Funktionen der Anlage gesteuert werden; einzig die Station, in der die Rundhölzer vermessen werden, hat eine eigene Steuerung und überträgt seine Daten über eine IO-Schnittstelle. Die XV300 wurde in das Steuerpult im Kontrollraum eingebaut und verfügt über einen modernen Touchscreen, der eine intuitive Bedienung ähnlich eines Smartphones oder Tablets ermöglicht, sowie eine integrierte SPS (speicherprogrammierbare Steuerung) -Funktion. Die Multi-Touch-Technologie erlaubt es, neue und zusätzliche Funktionen ohne hohen Aufwand nachträglich zu realisieren. So hat Elektrotechnik Gallob nach der eigentlichen Inbetriebnahme noch einen Knopf auf dem Display hinzugefügt, mit dem der Anlagenführer einen Signalton als Warnung vor dem Anfahren der Anlagen abgeben kann. Für die Programmierung der Automatisierungstechnik steht die Software Codesys zu Verfügung, die mithilfe der selbsterklärenden Eaton-Visualisierungssoftware Galileo auch von Programmier-Laien leicht genutzt werden kann.

Die Verbindung der XV300 mit den verschiedenen Automatisierungskomponenten wurde mithilfe der intelligenten Verdrahtungslösung SmartWire-DT von Eaton umgesetzt. Dadurch sind die einzelnen Schaltgeräte, Sensoren und Antriebe nicht mehr über eine fehleranfällige Punkt-zu-Punkt-Verdrahtung mit der Steuerung verbunden, sondern sind über die „grüne“ achtpolige Leitung mit einfachen Steckverbindungen angeschlossen. Die verbundenen Geräte werden über die SmartWire-DT-Leitung mit Strom versorgt, die darüber hinaus auch die Datenkommunikation übernimmt und Informationen aus dem gesamten Netzwerk in Echtzeit liefert. Dadurch können Störungen in der Anlage frühzeitig erkannt und wesentlich schneller behoben werden. Gleichzeitig ermöglicht die flexible Lösung, dass neue Komponenten in Zukunft bequem integriert werden können.

Darüber hinaus sind in den Schaltschränken in zwei verbundenen Strängen auch insgesamt 43 Teilnehmer über SmartWire-DT angeschlossen. Für die Datenübertragung zwischen den Schaltschränken und dem HMI-PLC-Kombigerät XV300 verlegte der Elektro-Dienstleister aufgrund der Umgebungsbedingungen an der Anlage allerdings ein robustes Ethercat-Erdnetzkabel, das über eine entsprechende Schnittstelle mit der XV300 verbunden ist.

Neue Antriebskomponenten sorgen für mehr Zuverlässigkeit

Neben der Steuerung wurde auch die Antriebstechnik der Anlage mithilfe von Eaton generalüberholt: So werden die Antriebe bei der Holzaufgabe nun von DS7-Softstartern angesteuert, die die Motoren ruckfrei und Mechanik-schonend starten. Auch die Antriebe der „Ausboxer“, die bei der Sortierung der Stämme in ihre entsprechenden Boxen unterstützen, haben elektronische Motorstarter (EMS) erhalten, die die Direkt- und Wendestarts, den Weitbereichüberlastschutz und die Funktion des Not-Halts regeln. Zusätzlich sorgt der Frequenzumrichter DA1 dafür, dass die Geschwindigkeit der Antriebe an der Förderstrecke über Schieberegler am Display der VX300 eingestellt werden kann. Dadurch lässt sich die Leistung der Anlage an das zu verarbeitende Holz anpassen.

Die störanfälligen Antriebe an den Kappsägen, die häufig zu Motorenausfällen geführt haben, wurden ebenfalls von Elektrotechnik Gallob mit einem Frequenzregler ausgestattet. Außerdem ermöglicht der elektronische Motorschutzschalter PKE die Überwachung des Motorstroms der Antriebe; diese werden zur leichteren Übersicht in Form von Tachometern auf dem Display des HMI-PLC-Kombigerät XV300 dargestellt. Der Anlagenführer kann so eine mögliche Überlastung frühzeitig erkennen und die Fördergeschwindigkeit reduzieren oder einen Stamm zurückfahren.

Rundholzmanipulationsanlage im Dauerbetrieb

Als Folge der Modernisierung verzeichnete die Rundholzmanipulationsanlage von Wertholz seit einem Jahr keine Motorenausfälle mehr aufgrund von Überlastung. Gleichzeitig erleichtert die Visualisierung über die XV300 die Bedienung der gesamten Anlage und ermöglicht, die Ursachen von Störungen schnell zu erkennen und zu beseitigen. Anhand der zur Verfügung stehenden Echtzeit-Daten müssen die Mitarbeiter von Elektrotechnik Gallob dafür nicht mal mehr unbedingt immer vor Ort sein, sondern können auch per Telefon Hilfestellung leisten. Darüber hinaus wurde die Anlage auch zukunftssicher realisiert: Werden neue Funktionen an der XV300 gewünscht, können diese ohne großen Aufwand programmiert werden und auch die Vernetzung der Automatisierungskomponenten in den Schaltschränken durch SmartWire-DT bietet ein hohes Maß an Flexibilität, um auch in Zukunft weitere Anpassungen der Anlage zu ermöglichen.

Über Eaton

Eaton Electrical ist weltweit Ansprechpartner bei Produkten und Engineering-Dienstleistungen zur Energieverteilung, sicheren und unterbrechungsfreien Stromversorgung, Maschinen- und Gebäudeautomatisierung, Anlagen- und Motorschutz, Beleuchtungs-, Sicherheits- und Kabelmanagement sowie Komponenten für raue Umgebungsbedingungen und explosionsgefährdete Bereiche.

Thematik: Holzbau
Eaton Electric GmbH
http://www.eaton.de

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