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Krumme Säge perfekt im Blick

Verteiltes Visualisierungskonzept sichert höchste Verfügbarkeit

Holz-Zentralblatt 5/09

Kaum ein Baumstamm wächst wirklich gerade, was bei konventioneller Sägetechnik viel Verschnitt in der Produktion verursacht. Wenn die Aggregate der Sägelinie stattdessen dem idealen Bogenradius des Rundholzes folgen, lässt sich die Ausbeute signifikant maximieren. Um dies bei höchster Verfügbarkeit zu gewährleisten, arbeitet Europas modernste Sägelinie mit einem konsequent dezentral ausgelegten, flexiblen Bedien- und Visualisierungssystem, das alle wichtigen Informationen bei kürzesten Reaktionszeiten direkt am Ort des Geschehens anzeigt.

Mit der größten Investition in ihrer Firmengeschichte vollzog die schwedische Bergkvist Insjön AB rund 80 Jahre nach Ihrer Gründung den Schritt vom Sägewerk hin zu einem starken, international wettbewerbsfähigen Holzverarbeiter, der 85 Prozent seiner Produktion exportiert. Als Hauptlieferanten und Partner in diesem ehrgeizigen Projekt wählte Bergkvist die Firma Esterer WD GmbH (EWD), Altötting, die ihrerseits über mehr als 145 Jahre Erfahrung im Anlagen- und Maschinenbau für Sägewerke verfügt. Dieses global ausgerichtete Unternehmen wurde 1996 gemeinsam von der Esterer AG und der Wurster+Dietz GmbH & Co. gegründet und gehört heute zur Gebr. Linck Maschinenfabrik Gatterlinck GmbH & Co. KG (Oberkirch) und hat sich in diesem Markt als einer der führenden Ausrüster weltweit etabliert.Maßgefertigte Konzepte für individuelle Kundenanforderungen sind eine Stärke des Unternehmens EWD. Es beliefert inzwischen die Sägeindustrie weltweit mit modernsten Sägewerksanlagen für Einschnittkapazitäten von 10.000 - 1.000.000 Mio. m/Jahr.Für Bergkvist entwickelte und installierte EWD eine Sägeline für höchste Ausbeute bei kleinsten Schnitttoleranzen. Die Anlage hat eine Kapazität für 500.000 m3 Schnittholz pro Jahr. Das große Plus der Anlage ist eine Ausbeutesteigerung von ca. 5 Prozent. Diese wird erreicht durch die innovative ArcoLine-Technologie, die ein aktives Bogenspan- und Bogensägeverfahren abhängig vom Wuchs der einzelnen Rundhölzer ermöglicht.Dabei wird das zu verarbeitende Holz während der gesamten Bearbeitung mit Hilfe von sechs 3D-Scannern vermessen, um die maximale mögliche Breite der Seitenware sowie den idealen konstanten Bogenradius des Rundholzes zu ermitteln. Einschnitt und Schnittlinien für Haupt- und Seitenware werden wert- und qualitätsoptimiert nach Kriterien wie z. B. Lage der Markröhre und zu erzielender Schnittwarenpreis berechnet. Die Spanwerkzeuge folgen der berechneten Schnittbahn dann bis zum punktgenauen Abschluss am Stockende. Die vertikalen Ein- und Auszugswalzen an den Nachschnittsägen werden auf den idealen Bogenradius positioniert, um das vierseitig bearbeitete Kantholz seinem Radius folgend aufzutrennen.



Hohes Mengengerüst

Das Automatisierungskonzept für diese anspruchsvollen Verfahrensschritte wurde von Anfang an gemeinsam mit Siemens entwickelt und bis zur Inbetriebnahme in laufender Rücksprache mit Bergkvist optimiert. „Unsere Technologiepartnerschaft mit Siemens besteht schon seit Langem und hat wiederholt dazu geführt, optimale Lösungen schneller zu finden und umzusetzen“, sagt Dipl.-Ing. Edgar Bausinger, Leiter der Elektrotechnik bei EWD. „Davon abgesehen war es der Wunsch unseres Kunden, die Sägelinie mit modernster Automatisierungstechnik des Marktführers auszurüsten.“Gesteuert wird die Anlage von vier Controllern Simatic S7 400 mit CPU 416, die über ein Multi-Point-Interface (MPI) unmittelbar mit neun dezentral an den Hauptmaschinen installierten Simatic Multi Panels MP370 mit 12"-Displays sowie mit einem zehnten MP370 und einem Leitrechner in der Warte des Sägewerks kommunizieren. Beim Visualisierungssystem fiel die Wahl auf Simatic WinCC flexible. Jedes der neun Multi Panels in der Sägelinie muss ca. 1.500 Variablen, 100 Grafiklisten, 20 Scripts und 1.200 Meldungen verarbeiten.Das macht diese Installation zu einem der größten mit WinCC flexible je realisierten Projekte und wirft die Frage auf, ob nicht ein klassisches SCADA-System in Client-Server-Architektur besser gewesen wäre. Hinzu kommt, dass bei diesem Mengengerüst jedes Panel ein eigenes Projekt erforderte.



Flexible maschinennahe Visualisierung

„Wir hatten unserem Kunden beide Lösungen vorgestellt. Doch es kristallisierte sich schnell eine Präferenz für das flexible Konzept mit der größeren Nähe zum Geschehen heraus“, erläutert Bausinger. Dabei verweist er neben den günstigeren Kosten insbesondere auf zwei Kernforderungen von Bergkvist: Kurze Reaktions- bzw. Signallaufzeiten < 1s sowie Integration der Bedienung und Visualisierung in einem System, das alle erforderlichen Informationen schnellstmöglich und wirklichkeitsnah, also grafisch vor Ort bereit stellt und bei der Fehlerbehebung Wege spart. „Dies lässt sich leichter und zuverlässiger bewerkstelligen, wenn die Bediengeräte direkt an den Steuerungen hängen und nicht an einem zentralen Server“, begrünet Bausinger seine Entscheidung.Der größere Projektierungsaufwand erwies sich im Endeffekt als vertretbar, da sich das Grundgerüst problemlos kopieren ließ. „Die einzelnen WinCC-flexible-Projekte sind Bestandteile des S7-Projekts und profitieren so von der Durchgängigkeit der Siemens-Technik in Projektierung, Datenhaltung und Kommunikation unter dem Programmiersystem Step7 bzw. dem Simatic Manager. Das hat unser Engineering entschieden erleichtert“, so Bausinger.Ein weiterer Vorteil der verteilten Lösung ist, dass sich die komplette Linie vollständig über die Panels bedienen lässt, auch wenn die Leitebene einmal ausfallen sollte. Denn außer zentralen Maßnahmen wie Schichtstart und -stopp läuft die Anlage völlig autark. An jedem Panel werden in 20 bis 25 Bedienbildern unter Nutzung der Konstruktionszeichnungen neben der jeweiligen Maschine auch deren vor- und nachgelagerte Transportstrecken visualisiert. Backup und Rezepturen werden auf CF-Karte gespeichert. Darüber hinaus nutzt Bergkvist die integrierte Bedienerverwaltung von WinCC flexible.



Intuitivere Bedienung und Fehlerbehebung

Aufgrund der zeitnahen Übergabe und Aktualisierung der Meldungen an den Leitrechner kann bei Störungen sofort reagiert werden. „Wir sehen einen erheblichen Nutzen des Systems darin, dass Visualisierung und Bedienung hier sowohl in der Leitwarte als auch vor Ort nicht mehr so strikt getrennt sondern bis in die Achsen und Lichtschranken hinein näher zueinander gebracht wurden“, unterstreicht Henrik Pellas, verantwortlich für die Automatisierungstechnik in der Sägelinie bei Bergkvist. „So benötigen wir für die gesamte Anlage im Prinzip nur einen einzigen Bediener. Und dank der intuitiven grafischen Visualisierung gestaltet sich die Fehlerbehebung ebenso schnell wie intuitiv.“Um die Sägelinie von der Warte aus bedienen zu können, kommt am Leitrechner die Option WinCC flexible/SmartAccess zum Einsatz, die einfache Client/Server-Mechanismen zur Verfügung stellt. Bergkvist setzt außerdem die Optionen Archive und Recipe des Visualisierungssystems ein. Darüber hinaus laufen auf diesem Rechner auch Störungen aus der von Linck (heute Schwesterfima von EWD) gelieferten Zubringung und aus der Entsorgung der Sägelinie auf. Das in der Warte installierte, zehnte Multi Panel MP370 dient zum Einschalten der Anlage, zur zentralen Erfassung der Stromaufnahme aller Hauptantriebe und zur Visualisierung der Betriebszustände von Schaltschränken, Bus- und Hydrauliksystemen.



Von gegenseitigem Nutzen

EWD hat das bei Bergkvist realisierte Bedien- und Visualisierungskonzept inzwischen zum Standard für Sägelinien dieser Art gemacht. Edgar Bausinger betont in diesem Zusammenhang, dass das Projekt im Lauf der Weiterentwicklung von Simatic WinCC flexible kontinuierlich optimiert wurde und lobt die gute Zusammenarbeit der Partner. So habe Siemens einen eigenen Ansprechpartner abgestellt. Im Gegenzug sind Erkenntnisse aus dem Projekt in die Optimierung des Visualisierungssystems bei Siemens eingeflossen.Als besonders vorteilhaft für die Projektierung und Inbetriebnahme sei schließlich gewesen, dass sich das System in der Runtime-Version auch ohne installierte SPS vorab simulieren und testen ließ. Zur Fernwartung greift EWD nach der erfolgreichen Inbetriebnahme von Deutschland aus über eine VPN-Verbindung zu.„Insgesamt trägt das System dazu bei, die Verfügbarkeit unserer Anlage auf höchstem Niveau zu gewährleisten, und es hat unsere Erwartungen ohne jede Einschränkung erfüllt“, sagt Pellas. Gleiches gilt im Übrigen für die Zuverlässigkeit der Multi Panels, von denen inzwischen ein elftes, von einem weiteren Zulieferer installiertes dazu dient, die Entsorgung der Sägelinie von der Warte aus zu bedienen.



Europas modernstes Sägewerk

Die Sägelinie im Werk Insjön (Schweden) von Bergkvist zeichnet sich durch eine ganze Reihe beeindruckender Leistungsdaten aus:

  • Die Sägehalle ist 115 m lang und 23 m breit.
  • Die Sägelinie bildet ein U von 2x 90 m Länge und umfasst 400 Elektromotoren und 245 Servoventile für neun Hauptmaschinen und Fördertechnik an vier speicherprogrammierbaren Steuerungen.
  • In der Leitwarte und entlang der Sägelinie sind insgesamt mehr als 60 Bildschirme installiert, einschließlich zehn Simatic Multi Panels MP370 zur Bedienung und Visualisierung der Maschinen.
  • Sechs sich gegenseitig kontrollierende 3D-Messrahmen dienen der iterativen Volloptimierung des Stamms während der Bearbeitung. Die aufgenommenen Daten erlauben zusammen mit den Optimierungsprogrammen eine stetige Überwachung der qualitativen und quantitativen Ausbeute. 
  • Die Linie arbeitet mit einer Vorschubgeschwindigkeit von bis zu 200 m/min und hat eine installierte Leistung von 6,5 MW.

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