betonwaren - Automation Technology

BETONWAREN
Flexible und durchgängige Bedienung mit Push Button Panels vor Ort
fertigteile
Betonrohre
Betonwaren Betontechnik
Betonwerksteinproduktion
wirtschaftlich automatisiert
An den entscheidenden Stellen seiner neuen, weitgehend vollautomatisierten Fertigungsanlagen für höchstveredelte Platten und Pflastersteine aus Betonwerkstein und Beton setzt der Oberpfälzer Hersteller Godelmann frei konfigurierbare, busfähige HMI-Systeme ein.
Verfasser: Jürgen Speck, Fa. Siemens AG
Pflastersysteme von der Betonwerk Godelmann KG aus Högling bei Amberg,
sind weit über die Grenzen Bayerns
hinaus bekannt.
Der Betonwarenhersteller setzt mit modernster Technik alles daran, bei strikter Kostenkontrolle die Qualität seiner
Produkte ständig zu optimieren. Mit
einer derzeitigen Ausbringung von
rund 6.000 m2 Pflastersteinen und bis
zu 1.300 m2 Platten pro Schicht zählt
das seit über 50 Jahren bestehende,
nach DIN ISO 9002 zertifizierte Unternehmen zu den größten eigenständi-
Damit auch die Ökonomie nicht zu kurz kommt, kann
die gesamte Anlage auf Knopfdruck in Minutenschnelle auf unterschiedlichste Formate und Veredelungsverfahren umgestellt werden.
gen Herstellern Deutschlands. Gemeinsam mit zwei Partnerfirmen bildet Godelmann die„natürlichSTEIN“® Gruppe mit Produkten wie geoSTON, drainSTON, Quinta oder Casado.
Hauptabnehmer der breit gefächerten Produktpalette sind der BaustoffFachhandel sowie Bauunternehmen
in Deutschland und im benachbarten
Österreich.
Kapazitäten erweitert – mit
bewährter Technik
„Um die steigende Nachfrage vor allem nach Betonwerksteinplatten decken
zu können“, so Bernhard Godelmann
jr., „haben wir Anfang 1999 damit
begonnen, die Fertigung zu erweitern und uns für die Zukunft fit zu
machen.“ Godelmanns Partner in puncto Fertigungsausrüstung und Automatisierung ist schon seit Jahren die
SR-Schindler
Steinbearbeitungsmaschinen - Anlagentechnik GmbH Regensburg, ein international tätiger Hersteller innovativer Produktions- und
Bearbeitungsmaschinen für die Betonund Betonwerkstein-Industrie. SR-Schindler erhielt auch für dieses Großprojekt
den Zuschlag und setzte ein überwiegend auf eigene Maschinen gestütztes, flexibles Fertigungskonzept um.
(B) Pressendom aus Spezialguß
mit Vorpreß- und Hauptpreßdruck
1280 Tonnen
Mittelpunkt der Fertigung ist eine
Hermetik-Drehtischpresse der Baureihe TOP 9000 (Hauptpreßdruck 1.200
Tonnen) für Hermtik-Platten und Pflaster in Dicken von 30 bis 105 mm,
die mit sieben Formrahmen der Größen 40 x 40 cm (vierfach), 60 x 40 cm
(zweifach) und 80 x 80 cm (einfach)
bestückt ist. (Bild B) Vorgeschaltet sind
Mischanlagen zum Aufbereiten der
jeweiligen Materialqualitäten für Vorsatz- und Hinterbeton. (Bild A) Entladen wird die im bis zu 11-Sekunden-
(A) Plattenpresse TOP-9000-1280 Tonnen mit Flachablagen
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Nr. 2 - April 2000
(C) Pressen-,
Frischplattenwender und
FlachablagenSteuerung über
Simatic S 7-400
mit Profibus-DP
Cast
BetonStone
werkstein
Precast
Concrete
BetonElements
fertigteile
Concrete
Betonrohre
Pipes
Precast Concrete
Betonwaren
Products
Concrete
Betontechnik
Technology
BETONWAREN
Takt laufende Presse über eine Flachablage und ein System aus selbststapelnden, vollverzinkten Stahlpaletten
und einer Schiebebühne. Letztere bringt
die aufgestapelten Platten auch in die
gut sieben Meter hohen und über 20
Meter langen Trockenkammern. Die
Platten werden mittels einer zweiten
Flachablage auf die Veredelungslinie
abgegeben. (Bild D) Hier werden die
Platten kalibriert, geschliffen und/oder
kugelgestrahlt, gefast, imprägniert sowie versandfertig paketiert.
Wie in der Vergangenheit, spezifizierte Godelmann für dieses Großprojekt
Steuerungs- und Automatisierungstechnik von Siemens, weil man damit
„durchweg gute Erfahrungen“ gemacht
(D) Flachablage zum Abnehmen von Platten, mit
Reinigungs- und Ölstationen
habe. Auch SR-Schindler setzt bevorzugt auf die durchgängige Technik des
Weltmarktführers und rüstet alle seine Anlagen damit aus, sofern der Kunde nichts anderes vorschreibt.
Weitere Hauptargumente sind immer
wieder die weltweite Verfügbarkeit
der Produkte und ein flächendeckendes Servicenetz.
(E) Pflastersteinaufgabe seitlich und Plattenaufgabe linear
zur Veredelungslinie
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Nr. 2 - April 2000
Betonwerkstein
Betonfertig-
BETONWAREN
(F) Trommelwenden, Kalibrieren, Trommelwenden,
Schleifen
Hermetikpresse und Flachablagen werden jeweils über SIMATIC S7-400-Systeme und grafikfähige Operator Panels OP17 gesteuert, bedient und beobachtet. Endschalter, Ventile und
Lichtschranken der Presse sind über
den ASI-Bus (Aktuator-Sensor-Interface) angebunden.
Die im Anschluss daran realisierten,
der Presse nachgeschalteten Einheiten
(G) Trockenstrecke, Trockenfasen mit integrierter Seitenkalibrierung und Strahlanlage
kommunizieren untereinander über
PROFIBUS-DP. (Bild C)
Edle Lösung mit
ProTool/Pro
Nach spätestens 8 Stunden in den Trockenkammern ist der Beton durch den
Einsatz einer Kraft-Energy-Vaporisierung vollständig abgebunden und die
(H) Interaktive Leitstandsteuerung der gesamten
Veredelungs- und Paketierlinie
Platten können durch alle Verfahren
veredelt werden. Beginnend vom Einlauf in die Veredelung kann Godelmann zweigleisig fahren, das heißt
wahlweise Hermetikplatten oder auch
Pflastersteine (200 x 80 bis 800 x 800
mm) bearbeiten, die am selben Standort gefertigt und über eine Steinseitenaufgabe zugeführt werden. (Bild
E)
(I) Freie Lagenbildung mit Universalflachpaketierung für
Platten und Pflastersteine
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Cast
Precast
BetonConcrete
Concrete
Elements Betonrohre
fertigteile
Pipes
Precast Concrete
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Products
Concrete
Betontechnik
Technology
BETONWAREN
Ein Trommelwender dreht die Steinoder Plattenlagen komplett um 180°,
um die Hinterbetonseite durch eine
Kalibriermaschine mit zwei Diamantfrässtationen auf ein Dickenmaß zu
bringen. Dieses Kalibrieren ist erforderlich, um die in der Pflastersteinfertigung systembedingten Toleranzen
von bis zu 5 mm auszugleichen.
Danach wird die Lage erneut gedreht,
so dass die Vorderseite wieder oben
liegt.
Beim anschließenden Hochleistungsfeinschleifen der Oberfläche können
bis zu acht in Reihe angeordnete Stationen zum kombinierten Einsatz kommen, zwei Diamantwalzen, bis zu drei
Diamantfräsringe und/oder fünf Schleifstationen bis zu einem Feinschliff mit
einer Körnung von 280 bis 300. Die
Schleifgeschwindigkeit beträgt dabei
bis zu 4 m/min bei Betonpflastersteinen und 6 m/min bei Hermetikplatten.
(Bild F)
Die danach nassen, vom Feinschliff verunreinigten Platten werden gewaschen
und mit Hochleistungsventilatoren von
oben und unten trocken geblasen.
An der nachfolgenden Weiche entscheidet das vorgegebene Programm
(oder der Operator im Handbetrieb),
ob die Platten direkt zur Strahlanlage
gelangen, wo sie mit feinen Stahlkügelchen über zwei Hochgeschwindigkeitsturbinen wahlweise feingestrahlt,
das letzte Finish erhalten, oder ob vorher die Platten oder Pflastersteine angefast werden sollen.
Für das Fasen hat SR-Schindler eine bislang einzigartige Lösung entwickelt,
die es auch ermöglicht, die Seitenabstandshalter von Pflastersteinen trocken zu entfernen oder die Plattenseiten zu kalibrieren. Revolutionär sind
jedoch die neuen Konturfasensupporte von SR-Schindler. Diese passen
sich automatisch genau den Oberflächen der Pflastersteine und Platten
an, so dass auch unkalibrierte oder
ungleichmäßig geformte Produkte sauber angefast werden und dies bei
Durchlaufgeschwindigkeiten bis über
15 m/min. Dieser Arbeitsschritt muss
sehr schnell ablaufen, um zum einen
bei der Verarbeitung kleinformatiger
Produkte Rückstaus bei der Schleifmaschine zu vermeiden und z.B. beim
Nur-Strahlen von Platten 40 x 40 cm
zweireihig 7 m/min zu garantieren. Damit sind über 2.000 m2 pro Schicht
möglich. (Bild G)
„Überhaupt war und ist die Anpassung der unterschiedlichen Durchlaufgeschwindigkeiten der einzelnen
Anlagenteile und damit der Produktionsleistung der kniffligste Teil dieses
umfangreichen Projekts,“ gesteht Richard Scheuerlein, Geschäftsführender Gesellschafter von SR-Schindler,
„aber mit Hilfe der zentralen Steuerung über ProTool/Pro konnten wir
auch diese Aufgabe schnell und zur
vollsten Zufriedenheit unseres Kunden
lösen.“ Nach dem Wiedereinschleusen
der gefasten Platten in die Hauptlinie
folgt das Strahlen, Imprägnieren sowie das Sortieren der Produkte in erste
und zweite Wahl. (Bild I)
Nach diesen Veredelungsschritten werden die Steine und Platten wieder zu
frei wählbaren Lagengrößen z.B. im
Europalettenformat (80 x 120 cm)
vereinigt und diese durch einen servoangetriebenen Universalpaketierer
zu Stapeln aufgetürmt. Pflastersteine
werden durch einen hydraulischen
Vierseitengreifer und Platten durch
(J) Servo-Lagenstapler, kombinierter Schnur-, Netz-, Folieneinleger, Paketoberfolieneinleger mit Kunststoffbandumreifungen
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Nr. 2 - April 2000
BETONWAREN
Messen +
Veranstaltungen
Transportbeton
Betrieb und
Technik
EDV und
Verfahrenstechnik
Betonstahl
Betonwerkstein
Betonfertigteile
Betonrohre
Bedienfeld
· Integrierte Tasten
· zweifarbige Leuchtdioden
· Farbmodi für LED
· zusätzliche digitale Eingänge
· zusätzliche digitale Ausgänge
- Ausgangstrom, max.
500 mA pro Ausgang
- Summenstrom Ausgäng
DO 1 bis DO 4
DO 5 bis DO 8
DO 9 bis DO 12
DO 13 bis DO 16
- Kurzschlussfest
PP17-I
16x Kurzhub
16
Lebensdauer
· Kurzhubtasten (in Schaltbeispielen)
· Leuchtdioden (Einschaltdauer)
Versorgungsspannung
Nennspannung
Absicherung, intern
Integrierte Schnittstellen
· MPI S7-200/-300/-400
· PROFIBUS-DP (MBaud)
Umgebungsbedingungen
· Betriebstemperatur
(waagrechter, senkrechter Einbau)
· Transport und Lagertemperatur
· Feuchte
Schockbelastung
Betrieb
Transport, Lagerung
Maße (in mm)
Frontplatte B x H
Einbauausschnitt B x H x T
Funktionalität
· Kurzhubtaste/Zusatzeingänge als
Taster oder Schalter
· Integrierter Blinktakt für Leuchtdioden
· Integrierter Blinktakt für Zusatzausgänge
· Tasten- und Lampentest
·Impulsverlängerung für Kurzhubtasten
und Zusatzeingänge
· Zentraler Freigabe-Eingang
· Einbaubreite für 22,5 mm Standardelemente
Schutzart (Vorderseite/Rückseite)
Zertifiziert für CE/UL/CSA/FM/FCC
PP17-II
32x Kurzhub
32

Betonwaren Betontechnik
Technische Daten PP17-I/II
4
16
16
einen aufflanschbaren Vakuumkopf gestapelt. Zwischen die Lagen automatisch wahlweise eingelegte Schnüre,
Netze oder Folien schützen die Sichtflächen und fördern das vollständige
Austrocknen der Platten. Aus einem
Palettenmagazin werden Euro- oder
Hauspaletten unter den Stapel gebracht und schließlich eine Deckfolie
mit Aufdruck darüber gelegt und das
fertige Paket umreift.
Das Auflegen der Deckfolie von der
Rolle ist eine weitere Speziallösung
von SR-Schindler: Um Godelmann-Logo
und Schriftzug bei jeder Stapelhöhe
immer mittig auf der Oberseite zu
positionieren, erfasst ein Sensor ein
aufgedrucktes Passerkreuz und richtet die Folie entsprechend aus. Somit
ist garantiert, dass jedes Versandpaket eine Visitenkarte und Werbeblock
der Firma Godelmann ist. (Bild J)
max. 500 mA
max. 500 mA
max. 500 mA
max. 500 mA
ja
1,5 Millionen
≥10 Jahre
+ 18 bis + 30 VDC
+ 24 VDC
elektronische Sicherung
ja
ja (12)
B&B – Bedienen und
Beobachten schneller
konfiguriert denn je
Gesteuert, bedient und beobachtet wird
die etwa 80 Meter lange Veredelungslinie über ein durchgängiges, dezentral aufgebautes System bestehend aus
Industrie PC FI10, SIMATIC-Steuerung
S7 414-2 DP, Operator Panels OP7 und
OP17 sowie Push Button Panels PP 17-I
und PP 17-II von Siemens. In die Kommunikation über PROFIBUS-DP sind
über 70 Slaves einbezogen, darunter
diverse Servoantriebe, dezentrale Peripheriebaugruppen ET 200M und ET
200X sowie direkt angeschlossen Ventilinseln CPV14 von Festo. (Bild H)
0°C bis +45°C
-20°C bis +70°C
≥95%, im Betrieb keine
Betauung zulässig
15 g/11 ms
25 g/6 ms
240 x 204
230 x 194 x 621)
„Zentrale“ im dezentralen System ist
ein IndustriePC FI10 im Steuerpult neben der Fasenfräslinie. Mit und unter
der Projektierungs-/Visualisierungssoftware ProTool/Pro hat SR-Schindler darauf ein B&B-Bedien- und Beobachtungs-System für die gesamte Veredelungslinie entwickelt, das die Komplexität auf einfache Weise beherrschbar macht. Hier wählt der Operator das
gewünschte Fertigungsprogramm (Rezeptur) aus und stellt die gesamte,
über PROFIBUS vernetzte Linie mit einem Knopfdruck auf das zu veredelnde Produkt ein.
ja
0,5 Hz
0,5 und 2 Hz
ja
max. 1.000 ms
ja
12
IP 65/IP 20
ja
Chemische Beständigkeit der Frontfolie
z.B. gegen Salzsäure 10%, Salpetersäure 10%, Schwefelsäure 10%, Batteriesäure, Methanol,
Schneidöl, Aceton, Brennsprit, Kühlmittel Mechanik, kurzzeitig gegen Trichloräthylen, Nitro
(z.B. für Reinigungszwecke)
1) Tiefe ohne Steckelemente
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Nr. 2 - April 2000
„Früher,“ erinnert sich Bernhard Godelmann, „hat das nicht selten bis zu
vier Mannstunden gedauert. Mit der
neuen Lösung sind wir entschieden
schneller, flexibler, und können auch
kleinere Losgrößen im Wechsel wirtschaftlicher bearbeiten.“ Darüber hinaus erschließt das System eine zeit-
BetonCast
Stone
werkstein
Precast
Concrete
BetonElements
fertigteile
Concrete
Betonrohre
Pipes
Precast Concrete
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Products
Concrete
Betontechnik
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sparende Optimierung neuer Produkte, da sich Teile bereits vorhandenen
Projektierungen einfach übernehmen
lassen. Ein weiteres wesentliches Merkmal sind übersichtliche Störmeldungen in Grafik und Klartext, anhand
derer man Ort und Grund möglicher
Unterbrechungen auf einen Blick sofort erkennt. Dies optional auch von
praktisch jedem Ort der Welt, denn
die Schnittstelle für den Teleservice per
Modem ist bereits integriert.
Zusätzlich zur zentralen PC-Steuerung
hat SR-Schindler an der Seitenaufgabe zur Veredelungslinie, den beiden
Lagenwendern, der Fasenfräslinie, der
Lagenbildung und der Paketierung
dezentrale Schaltpulte eingerichtet,
womit sich diese Anlagenteile bis
zum einzelnen Antrieb von Hand bedienen lassen. „Anstelle konventioneller Schaltfelder mit Tasten, Lampen
und der dafür notwendigen E/A-Baugruppe haben wir hier erstmals die
neuen Push Button Panels PP17-I und
PP17-II von Siemens eingesetzt. Wir
wollten eine moderne, zukunftssichere Lösung, und SR-Schindler hat uns
von den Vorzügen der Push Button
Panels überzeugt,“ so Godelmann jr.
(Bild K)
Hans Kurz, Leiter der SR-Schindler
Elektrotechnik zu den praktischen Vorzügen der Panels: „Beide Bauformen
benötigen wenig Platz und sind frei
programmierbar. Ich kann die 16 bzw.
32 Kurzhubtasten beliebig belegen und
bestimmte Ereignisse wie Bewegungen, erreichte Endlagen oder Störungen mit gelben, grünen oder roten,
wahlweise auch blinkenden FlächenLEDs signalisieren.“ Das kleinere PP17-I
verfügt darüber hinaus über vorperforierte Ausschnitte für standardisierte
22,5 mm-Zusatzelemente wie Taster,
Lampen und Schlüsselschalter. Alle Elemente sind vorverdrahtet und über
das rückseitige Parametrierfeld mit
Display und Minitastatur in kürzester
Zeit individuell eingestellt. Betriebszustände und Meldungen werden in
Klartext angezeigt, was Fehler weitestgehend ausschließt.
„Mit jeweils 16 digitalen Ein- und
Ausgängen konnten wir auch erforderliche Erweiterungen einfach realisieren“, so Kurz. Einziger Wunsch des
Elektrotechnikers: „Beim waagrechten
Einbau in Flachbedienpulte steht das
rückseitige Parametrierfeld nach dem
Aufklappen des Panels Kopf. Es wäre
daher recht sinnvoll, das gesamte Parametrierfeld einfach um 180° drehen
zu können.“
Doch auch ohne diesen „Dreh“ gelang es, die Montagezeit im Vergleich
zur konventionell Verdrahtung um weit
über 80% zu verringern. Bisher mussten Tasten und Lampen in Bedientafeln unter entsprechend hohem Zeitaufwand einzeln montiert, verdrahtet und getestet werden. Auch Um-
oder Nachrüstungenen waren immer
mit viel mechanischer und elektrischer
Arbeit verbunden. Push Button Panels
ermöglichen demgegeüber ein echtes
„Plug & Control“: Alle Tasten- und
Lampensignale stehen sofort nach dem
Verbinden des PPs mit der SIMATIC
zur Weiterverarbeitung zur Verfügung.
Auch ein Lampen- und Tastentest ist
integriert. Einzige Voraussetzungen
sind ein quadratischer Einbauausschnitt
und ein Buskabel, alternativ zu PROFIBUS-DP auch MPI, und die Installation ist einsatzbereit.
Um die Bedienabläufe noch sicherer zu
machen, hat SR-Schindler die Tasten
über Einschubstreifen hinter der IP
65-Front der Panels beschriftet, gruppiert und farbig codiert. Ein grafisches
Schema des betreffenden Anlagenteils neben dem Tastenfeld zeigt detailliert, welche Bereiche mit welchen
Tasten zu bedienen sind. (Bild K)
Offen für weitere Schritte
„Wir wollten diesen Schritt nach vorne machen und eine moderne, zukunftssichere Fertigung aufbauen,“
fasst Bernhard Godelmann die Unternehmensziele bei Beginn der Planungen im Herbst 1998 zusammen. „Die
erste Maschine wurde im Sommer 1999
installiert. Im November waren wir
betriebsbereit, was SR-Schindler nicht
zuletzt dank der konsequenten Durchgängigkeit des SIMATIC-Spektrums und
des einfachen Handlings der HMIKomponenten gelungen ist. Wir sind
rundum zufrieden mit dem eingeschlagenen Weg.“
Nach der werksweit hervorragenden
Akzeptanz soll als nächstes die Qualitätskontrolle in ProTool/Pro integriert
und an die Bürowelt angebunden werden. Und auch in der Fertigung sind
weitere Veredelungsschritte geplant,
die die führende Marktposition des
Betonwarenherstellers weiter ausbauen helfen werden. Das offene Automatisierungskonzept ist dafür schon heute vorbereitet.
SR Schindler
Steinbearbeitungsmaschinen
Anlagentechnik GmbH
Hofer Straße 24
D-93057 Regensburg
Tel. ++49(0) 9 41 / 6 96 82-0
Fax ++49(0) 9 41 / 6 96 82-18
http://www.sr-schindler.de
(K) Push-Button-Panel PP 17-II am Trockenfasenumlauf
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