Individuelle Kransteuerung für die Lagerautomation
Flexibles Lagerverwaltungssystem zur Automatisierung von Prozesskranen für Schüttgut
In Zusammenarbeit mit Konecranes, einem der weltweit führenden Hersteller für Krane und Hebezeuge, haben Ingenieure der AUCOTEAM GmbH ein flexibles Lagerverwaltungssystem zur Automatisierung von Prozesskranen für Schüttgut entwickelt. Das Lagerverwaltungs- und Kranmanagementsystem von AUCOTEAM für eine Konecranes Brückenkrananlage ist in einer Brennstofflagerhalle am Fernheizwerk II der Universitätsklinik Tübingen im Einsatz, die von der Mannheimer MVV Enamic GmbH betrieben wird. Die Anlage ermöglicht einen vollautomatischen 24/7-Betrieb. Gleichzeitig kann durch den Betreiber individuell eingegriffen werden.
Große Berge von Zement, Kies oder Holz wirken behäbig, hinter dem Umschlag und der Lagerung von Schüttgut stehen jedoch sehr dynamische Prozesse. Betreiber müssen kurzfristig auf Materialanforderungen und -engpässe sowie auf Störungen im Ablauf reagieren. Gleichzeitig soll das Depot optimal ausgelastet sein und zuverlässig betrieben werden. Die Anforderungen an die Lagerlogistik steigen stark an, wenn das Lager in einen kontinuierlichen Produktionsprozess eingebunden ist. Aufgrund dieser Herausforderungen und steigender Qualitätsanforderungen bei gleichzeitig sinkenden Lagerbetriebsbudgets werden Schüttgutprozesse zunehmend vollautomatisch betrieben. Ingenieure der AUCOTEAM GmbH haben mit Experten der Konecranes GmbH eine leistungsfähige Lösung geschaffen.
Automatisiertes Brennstofflager
Verglichen mit bisherigen Energieträgern vermeidet das neue Heizwerk den Ausstoß von 20.000 Tonnen Kohlendioxid pro Jahr.
Im Rahmen von Modernisierungsmaßnahmen wurde die alte Heizungsanlage am Universitätsklinikum durch zwei Biomassekessel (Holz) und einen Ölkessel ersetzt. Die Lagerhalle dient zur Versorgung der Kessel mit Brennstoffen, die im Wesentlichen aus zerkleinerten Holzabfällen bestehen. Um eine ganzjährige und 24-stündige Wärmeversorgung garantieren zu können, verfolgte der Betreiber von Anfang an das Ziel, das Brennstofflager weitestgehend automatisch zu betreiben.
Dynamische Kombination
Im Basisbau besteht das kombinierte Lagerverwaltungs- und Kranmanagementsystem aus folgenden Hardwarekomponenten: einem Bedienplatz (WinCC-Basis), einem Lagerverwaltungssystem mit unterlagerter Datenbank (Microsoft SQL Server), einem Kranmanagementsystem (Prozessankopplung über Ethernet) sowie einer Kransteuerung von Siemens. Die Bedienung erfolgt über Bildschirmarbeitsplätze mit grafischer Benutzerschnittstelle. Neben dem zentralen Bedienplatz in der Warte des Fernheizwerkes wurden auch Remote-Clients eingerichtet, deren Platzierung variieren kann. Derzeit befinden sich Clients in der Schaltanlage, in der Warte eines weiteren Standorts sowie an einem Servicestützpunkt der MVV Enamic GmbH.
Für das Lagerverwaltungssystem wurden die Eigenschaften der Depotflächen auf einer übersichtlichen Bedienmaske visualisiert. Hier können Geometrie, Position, Lagertyp und zugewiesenes Material jederzeit verändert und zusätzliche Attribute, wie „gesperrt/freigegeben“ vergeben werden. Zudem stehen Bedienmasken zur Erfassung von Materialstammdaten, der Anzeige und Änderung von Fahraufträgen sowie ein Rezeptmodul zur Verfügung. Letzteres ermöglicht die Mischung von Materialien aus verschiedenen Quelllagerflächen. Im Kranmanagementsystem wird dem Nutzer das Lagerlayout mit dynamischen Zustandsdaten visualisiert. So hat dieser alle Veränderungen an den Lagerplätzen, wie beispielsweise die Füllstände, die externen Anforderungen (d. h. die Materialanlieferungen und das Einscannen des Materials durch den Lkw-Fahrer), die Fahraufträge und die Kran-Parameter immer im Blick.
Vollautomatik
Die Heizkessel am Tübinger Universitätsklinikum werden rund um die Uhr automatisch mit dem Brennstoff aus der Lagerhalle versorgt. Das Kranmanagementsystem wird dabei nicht nur für diverse Operationen wie Ein-, Zwischen- oder Auslagern, sondern auch zum Mischen der Biomasse genutzt. Dafür wird die angelieferte, sortenreine Biomasse automatisch einem bestimmten Eingangs- bzw. Zwischenlagerplatz zugewiesen, sobald der Lkw-Fahrer seinen Lieferschein an einem Terminal eingescannt hat. Um dann einen Brennstoff mit optimalen Eigenschaften zu generieren, wird das angelieferte Material noch im Lager automatisch nach betreiberseitig eingerichteten Rezepturen gemischt. Auf Anforderung wird die Biomasse in einen Trichter mit Fördereinrichtung ausgelagert, der die hinterlagerten Kessel mit Brennstoff versorgt. Zur Realisierung von FIFO-Verfahren (First In – First Out) kann das Material außerdem beliebig umgelagert werden.
Im Vollautomatikbetrieb generiert das System alle Fahraufträge für den Kran selbst. Dabei reagiert es auf externe Austauschsignale, etwa wenn Sensoren am Brennstofftrichter das Unterschreiten eines bestimmten Füllgrads melden, über den Scanner eine neue Materialanlieferung angekündigt wird oder eine Anforderung für das Betreten eines Sicherheitsbereiches vorliegt. Dabei wird der aktuell aktive Auftrag zunächst beendet, der Kran verlässt den Sicherheitsbereich und arbeitet gegebenenfalls in noch freigegebenen Bereichen weiter.
Steuerung der Fahraufträge nach Prioritäten
Basierend auf einem flexiblen Softwaremodell berechnet das Lagerverwaltungssystem situationsbedingt den optimalen Fahrauftrag und die Abarbeitungsreihenfolge. Für die automatische Erzeugung der Fahraufträge gibt es drei unterschiedlich gewichtete Prioritätskategorien, die wiederum verschiedenen Anforderungsprofilen wie Produktionsrelevanz, Füllstandsrelevanz oder Nutzerrelevanz zugeordnet sind.
Vollautomatisch und flexibel
Mit der parametrierbaren Kombination aus Lagerverwaltungs- und Kranmanagementsystem konnten die Vorgaben des Betreibers MVV gut umgesetzt werden. Der vom Kunden gewünschte „24/7“-Vollautomatikbetrieb des Brennstofflagers kann durch die Lösung in über 99 Prozent der Betriebszeit eingehalten werden.
André Feldmann
Automationslösung auch für Stückgut einsetzbar
Bei der Automatisierung des Tübinger Lagers konnten die Projektpartner auf langjährige Erfahrungen bei der gemeinsamen Entwicklung von Automatikkranlösungen für Spezialanwendungen zurückgreifen. Wegen ihres branchenspezifischen Know-hows bei der Automatisierung von Schüttgutlagern wurden Konecranes und AUCOTEAM bereits für ähnliche Projekte beauftragt. Dabei handelt es sich nicht nur um reine Neubauprojekte wie in Tübingen, sondern auch um nachträgliche Kranmodernisierungen bereits bestehender Anlagen, wie sie beispielsweise in zwei Zementwerken in Österreich realisiert wurden.
Außer Schüttgut können mit Hilfe des Kranmanagementsystems auch Stückgut wie Blech oder Papier umgesetzt werden. Weil es konsequent auf weit verbreiteten, industrietauglichen Standardsystemkomponenten basiert, lassen sich damit zahlreiche Automatisierungslösungen in einem weiten Anwendungsbereich realisieren.
