Benteler Steel/Tube hat am Standort Schloss Neuhaus bei Paderborn das Zentrallager modernisiert, ohne dass es zur Beeinträchtigung der Prozesse kam. Die Anlage wurde dazu in Teilschritten auf den neuesten Stand gebracht. Das Ziel waren geringere Reparatur- und Stillstandszeiten und eine erhöhte Betriebssicherheit für die Mitarbeiter.

Das Unternehmen ist eine Division der international tätigen Benteler Gruppe und entwickelt Rohrlösungen für die Branchen Automobil, Energie und Industrie. Partner des Retrofit-Projekts war die Unitechnik Systems GmbH mit Sitz in Wiehl.

Bis zu acht Meter lang sind die Rohrbunde, die im 26 Meter hohen Hochregallager auf einer Grundfläche von 650 Quadratmetern zwischengelagert werden. 460 große Rohrbunde (Durchmesser 600 Millimeter) und 1.800 kleine Bunde (Durchmesser 300 Millimeter) bringt das Unternehmen hier unter. Die Rohrbunde bringen bis zu drei Tonnen Gewicht auf die Waage.

Ein- und ausgelagert werden die Bunde vollautomatisiert mithilfe von Regalbediengeräten (RBGs) und Bundtransportwagen. Der Aufbau des Lagers und die Konstruktion der Regalbediengeräte ist dem außergewöhnlichen Transportgut angepasst. Die Rohrbunde lagern auf Kragarmregalen. Jedes dieser Regale ist 24 Meter hoch und 9,5 Meter breit.

Auf beiden Seiten befinden sich 32 Kragarmfächer, die zwei kleine oder einen großen Rohrbund aufnehmen können. 23 dieser Regale stehen voreinander, sodass zwischen zwei Regalen ein 1,20 Meter breiter, zehn Meter langer und 24 Meter tiefer Schacht entsteht.

Oberhalb dieser Regale sind zwei Brückenkrane montiert. An vier Seilen senken sie jeweils eine Traverse in den Schacht zwischen zwei Regalen ab. An der Traverse sind zwei Lastaufnahmemittel montiert, die ein großes oder zwei kleine Rohrbunde auf die Traverse heben. Nach dem Anheben der Traverse fährt das RBG oberhalb des Lagers zu einer von zwei Absenkpositionen. Hier warten unten am Boden jeweils zwei Bundtransportwagen, um die Rohrbunde in den Versandbereich zu fahren. Wartung und Instandhaltung in 26 Metern Höhe sind mit hohem Aufwand verbunden.

Umbau fast ohne Stillstand

Wichtig war für Benteler vor allem eine Modernisierung der Antriebs- und Steuerungstechnik in einzelnen Teilschritten.

„Für uns kam ein Umbau nur in Betracht, wenn die Verfügbarkeit der Anlage nicht für mehrere Wochen beeinträchtigt wird“, so Manfred Gieschen, Leiter Prozessoptimierung bei Benteler Steel/Tube. „Unitechnik hat die einzelnen Arbeitsschritte so geplant, dass die Anlagenverfügbarkeit und somit die zuverlässige Produktlieferung an unsere Kunden immer gewährleistet war.“

Unter der Woche nahm Unitechnik kleinere Umbauarbeiten vor, die den Betrieb nicht störten. Die neue S7-Steuerung installierte das Unternehmen parallel zu den bestehenden S5-Steuerungen und konnte so die neue Software testen. Komplett heruntergefahren wurden die alten Steuerungen nur an Wochenenden.

Die Umbauten, die Unitechnik an den Wochenenden zunächst zu Testzwecken vornahm, konnte der Automatisierungsspezialist vor Wochenbeginn so zurückbauen, dass Benteler die Anlage wieder wie gewohnt betreiben konnte.

„Begonnen haben die Umbauarbeiten mit dem Austausch der alten Gleichstrom-Antriebstechnik. Der finale Umbau erfolgte sechs Monate später. Danach gab es noch Restarbeiten, Erweiterungen und Einsätze zum Rückbau alter Komponenten und alter Verkabelung“, erläutert Christian Neuhaus, Projektleiter bei Unitechnik Systems, den zeitlichen Ablauf.

Zentrale Steuerungstechnik

Vor der Modernisierung durch Unitechnik gab es insgesamt drei Simatic-S5-Steuerungen im Lager. Für einen Teil der Anlagensteuerung war eine Zentralsteuereinheit verantwortlich. Je zwei weitere Steuerungen fuhren auf den RBG mit. Um Zukunftssicherheit zu gewährleisten und die Wartung zu vereinfachen, hat Unitechnik die Steuerungstechnik der Anlage auf eine einzige landseitige S7-Steuerung zentralisiert.

Auf den RBGs kommt dezentrale Peripherie zum Einsatz, also digitale Ein- und Ausgangsbaugruppen, die über Profibus mit der zentralen Steuerung kommunizieren. Die Signalübertragung auf die Fahrzeuge erfolgt mittels Profibus-Datenlichtschranken.

Für die 24/7-Verfügbarkeit der Regalbediengeräte ist die exakte Positionsüberwachung ein wichtiger Faktor. Vor dem Retrofit wurde die Position über Drehgeber erfasst, die von einem Zahnrad und einem Riemen angetrieben wurden – ein mechanisches und damit störungsanfälliges System.

Die veraltete mechanische Lösung ist einem berührungslosen Lasererfassungssystem gewichen. Am Hubantrieb der RBGs, der sich auf der Kranbrücke befindet, ist ein nach unten gerichtetes Lasergerät installiert. An der Traverse befindet sich ein Spiegel, der diesen Laserstrahl reflektiert. Über die Lichtlaufzeit erfolgt eine millimetergenaue kontinuierliche Messung der Traversenposition.

An den Fahrwerken der RBGs hat Unitechnik die veraltete Technik durch ein Barcodepositioniersystem ersetzt. Entlang der gesamten Fahrstrecke der Brücke wurde dort ein Barcodeband aufgebracht. Dieses wird von einem auf der Brücke installierten Lesekopf mittels Laserstrahl abgetastet. Die Position des RBGs lässt sich so bis auf Zehntelmillimeter genau erfassen. Diese neuen Positionserfassungssysteme kommunizieren mittels Profibus mit der zentralen Steuerung.

Besserer Überblick

Im Zuge des Retrofits hat Unitechnik darüber hinaus die eigene Anlagenvisualisierung „UniWare-VISU“ auf den neusten Stand gebracht.

„Benteler kann jetzt stufenlos bis auf die Sensorebene hineinzoomen und den Anlagenstatus abfragen. Auf einen Blick lässt sich so beispielsweise feststellen, ob irgendwo in der Anlage ein Sensor ein falsches Signal sendet. Das vereinfacht die Fehlersuche deutlich“, so Neuhaus.

Auf den RBG wurde je ein neues Bedienpanel installiert, die Benteler eine Vor-Ort-Bedienung ermöglichen, falls ein Mitarbeiter die Fahrzeuge betreten muss. Mitarbeiter können über das Panel alle Funktionen des RBG von Hand fahren.

Eine weitere Herausforderung vor dem Retrofit war der Umgang mit den elektrischen Bauteilen in der Anlage.

„Für den Fall, dass jetzt eine elektrische Komponente im Lager ausfällt, ist mit den modernen Baugruppen eine schnelle Ersatzteilverfügbarkeit sichergestellt“, erklärt Neuhaus.

Darüber hinaus ergibt sich eine Zeitersparnis, da auch die Fehlersuche durch die neuen Komponenten besser unterstützt wird. Fehlermeldungen an den RBG lassen sich nun an der zentralen Steuerung in Echtzeit auslesen und analysieren. Mitarbeiter müssen nicht mehr unter das Hallendach zu den RBG klettern, um an deren Steuerung nach dem Fehler zu suchen. Neben der Zeitersparnis wird so das Risiko einer Verletzung der Mitarbeiter im Lager minimiert.