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Netzgeräte sorgen für effizientere Prozesse.

 21. Juni 2022
Geradeso wie vorher, nur besser!

Hochhäuser in Frankreich, Tunnel in der Schweiz, Spannbetondecken in Deutschland – sie alle erhalten ihre Stabilität unter anderem durch Drahtprodukte aus Kehl. Die Badische Drahtwerke GmbH (BDW) liefert Betonstahlmatten, Bewehrungskörbe, Gitterträger und viele weitere Betonstahl- und Bewehrungsprodukte in die Region und ins benachbarte Ausland. Als die Maschinen zur Produktion von Gitterträgern einem Sicherheitsupdate unterzogen werden mussten, nutzten die Ingenieure die kommunikativen Fähigkeiten einer smarten Stromversorgung von WAGO zur Verbesserung der Prozesseffizienz.

Stahlbeton ist heute weltweit einer der wichtigsten Baustoffe. Wo immer es im Bauwesen auf Zugfestigkeit ankommt, ist er die erste Wahl. Der eingesetzte Bewehrungsstahl kommt in Form von Betonstabstahl, Betonstahlmatten, Gitterträgern oder Bewehrungsdraht zum Einsatz. Die BDW liefern im Durchschnitt mehr als eine halbe Million Tonnen solcher Stahlprodukte pro Jahr aus. Unter höchsten Ansprüchen hinsichtlich Arbeits- und Umweltschutzes werden mit modernster Fertigungstechnik Produkte von bester Qualität hergestellt. Über zertifizierte Verfahren in Sachen Qualitäts- sowie Umweltschutz- und Energiemanagement stellen die BDW sicher, dass neben Kundenanforderungen auch die gesetzlich-rechtlichen Vorgaben jederzeit erfüllt werden. Bei der Produktion der vielfältigen, oftmals individuellen Bewehrungsprodukte stehen Stahldrähte in Stärken zwischen 4 und 25 Millimetern stets im Mittelpunkt. Damit die Armierungsprodukte durch Biegen und Zusammenfügen der Drähte entstehen können, müssen diese zunächst von Rollen, sogenannten Coils, abgewickelt werden. Erst dann können Richt-, Biege- und Schneidanlagen ihre Arbeit verrichten. Beim Abwickeln der tonnenschweren Coils ist Umsicht geboten: Der beim Aufwickeln entstandenen Biegung muss beim Abrollen entgegengewirkt werden. Bei dieser Begradigung spielt die Torsion des Stahls, die Verdrehung in Längsrichtung, eine wichtige Rolle. Für die Weiterverarbeitung darf diese nicht zu groß sein.

Auf bis zu 15 Metern Länge absolut gerade: Gitterträger aus Kehl

Eine der wichtigsten Produktfamilien der BDW sind Gitterträger, Bewehrungselemente, die aus parallelen Drähten bestehen, die durch diagonale Bügel in einem festen Abstand zueinander verbunden sind. Gitterträger verkaufen die BDW in vielen Varianten bis zu einer Länge von 15 Metern. Sie sichern die Trag- und Gebrauchsfähigkeit von Betonplatten oder werden zum Verbund von Fertigplatten und Ortsbeton genutzt. Die Diagonaldrähte werden durch Widerstandspunktschweißung mit den parallelen Drähten, den sogenannten Gurten, verbunden. Glatter, profilierter oder gerippter Stahldraht ist das Ausgangsmaterial solcher Gitterträger. In Kehl sorgen zwölf Maschinen dafür, dass diese am laufenden Band produziert werden.

Besonderes Augenmerk liegt dabei auf dem Obergurt, dessen Eigenspannung wesentlich zur Geradheit des Endprodukts beiträgt. „Der Obergurt wird nach dem Abrollen und Richten nochmals durch einen sogenannten Drallapparat geführt“, erklärt Paulo Luis, der bei den BDW in Kehl für die Automatisierung und Optimierung des großen Maschinenparks zuständig ist. „Je nach Werkstoff, Querschnittsgeometrie und Ausgangskrümmung justieren die Maschinenführer die Richtrollen. Sie sehen, wann ein Eingreifen notwendig wird, damit der Träger nicht kippt oder krumm wird.“

Über viele Jahre hinweg haben die Maschinenführer den Abstand der ineinandergreifenden Rollen über eine Spindel per Handrad eingestellt. Modernisierungsarbeiten zur Erhöhung von Effizienz und Arbeitssicherheit stellten Luis und sein Team gleich vor mehrere Herausforderungen: „Die Richtrollen lagen nun im Sicherheitsbereich hinter einem Schutzgitter“, erklärt er und führt aus: „Um die Handkurbel zu bedienen, mussten die Bediener die Maschinen von Automatik- in Handbetrieb nehmen, das Gitter öffnen, justieren, das Gitter schließen und wieder in Automatikbetrieb wechseln. Bei unachtsamen Öffnungen ging die gesamte Straße in Not-Aus.“

Das Plus an Sicherheit macht Umdenken notwendig

Um für effizientere und einfachere Abläufe zu sorgen, entschieden die Verantwortlichen bei den BDW, die Bewegung der Spindel zukünftig über einen 24V-Motor zu realisieren. Das hatte weitreichende Konsequenzen: Da der Obergurt je nach Produkt zwischen 4 und 16 Millimeter Durchmesser haben kann und darüber hinaus noch weitere Parameter berücksichtigt werden müssen, kann für den Motor, der über die Spindel die Richtrollen verstellt, kein universeller Abschaltpunkt definiert werden.

„Bei anderen Richtapparaturen nutzen wir Sensoren zur Bestimmung von Endlagen“, erläutert Luis: „Weil hier die Rollen aber ineinandergreifen und wir ganz unterschiedliche Drähte durchführen, wäre das enorm aufwendig geworden.“ Die möglichen Varianten hatten allesamt Nachteile, wie er ausführt: „Wir hätten beispielsweise mehrere Sensoren inklusive Kabeln in einem Bereich installieren müssen, der sehr hohe Anforderungen hinsichtlich Vibration an die Komponenten stellt. Ein klassischer Motorschutzschalter war unser nächster Ansatz. Wir haben ihn verworfen, denn der hätte dann bei jedem Auslösen dafür gesorgt, dass ein Elektriker am Schaltschrank quittieren muss. Das wäre vollkommen inakzeptabel gewesen.“

[...] und mit unserer WAGO Stromversorgung Pro 2 eine Lösung entwickelt, die weit über eine klassische Stromversorgungsapplikation hinausgeht [...]

Josef Fleig, stellvertretender Leiter des WAGO Vertriebsbüros in Reutlingen

Die Stromversorgung richtet’s

Paulo Luis arbeitete weiter an diesen Herausforderungen und wog mehrere Möglichkeiten gegeneinander ab: „Recht bald sind wir auf die Idee gekommen, ob wir den Abschaltpunkt nicht über den Strom ermitteln können, den der Motor benötigt, um die Spindel mit den Rollen zu bewegen“, erinnert sich der Automatisierungsspezialist und führt den Gedanken aus: „Sobald die Stromstärke merklich ansteigt, sollte das eindeutig die Endlage signalisieren. Aber dafür hätten wir an jeder Maschine ein zusätzliches Strommessgerät installieren müssen.“

Dass es nicht nur der richtige Ansatz war, sondern dass er sogar mit einem einzigen Gerät realisiert werden konnte, zeigte schließlich Josef Fleig auf. Der stellvertretende Leiter des WAGO Vertriebsbüros in Reutlingen ist für Industriekunden im süddeutschen Raum zuständig und damit seit Jahren Ansprechpartner für die BDW. „Nachdem Herr Luis mir geschildert hatte, wozu das Netzteil benötigt wird, haben wir gemeinsam den Ansatz weiter durchgesprochen und mit unserer WAGO Stromversorgung Pro 2 eine Lösung entwickelt, die weit über eine klassische Stromversorgungsapplikation hinausgeht: Sobald die Richtrollen gegen den durchlaufenden Obergurt drücken, muss der Motor abhängig von Materialart und Drahtdicke eine bestimmte Kraft aufwenden. Diese ist proportional zur aufgenommenen Stromstärke. Über einen empirisch ermittelbaren Wert kann so die Endlage bestimmt werden und diesen Wert nutzen wir als Überlastwarnschwelle der Pro 2.“

Die WAGO Stromversorgungen Pro 2 verfügen über sehr viele nützliche Funktionen und sind in der Lage, Ausgangsspannung, Ausgangsstrom, Boost- und Überlastverhalten, Einschaltverhalten, Signalisierung, Warnschwellen und vieles mehr kontinuierlich zu überwachen und zu melden. Über Kommunikationsmodule, die per IO-Link, Modbus RTU oder ETHERNET-Protokolle mit der Automatisierungs- und Leitebene kommunizieren, lassen sich neuartige Applikationen realisieren: „Bei den BDW prüft die Stromversorgung, ob der Ausgangsstrom größer ist als die Überlastwarnschwelle und über den digitalen Ausgang der Pro 2 wird der erkannte Überstrom an die Steuerung gemeldet“, fasst Fleig zusammen.

Diese Meldung kann der Bediener dann über das Touchpanel der Maschine quittieren. „Die Lösung ist simpel, aber genial“, freut sich Luis: „Wir haben damit die Bedienung der Richtrollen aus dem Sicherheitsbereich in den Steuerstand verlegt und den Prozess so gestaltet, dass er nicht nur sicherer, sondern auch effizienter wird.“ Zusätzliche Geräte sind überflüssig, wie Fleig betont: „Diese effiziente Lösung konnte direkt vom Kunden an der Maschine umgesetzt werden. Neben dem Motor und dem smarten Netzgerät Pro 2 sind keine weiteren Komponenten notwendig.“

Diese effiziente Lösung konnte direkt vom Kunden an der Maschine umgesetzt werden. Neben dem Motor und dem smarten Netzgerät Pro 2 sind keine weiteren Komponenten notwendig.

Paulo Luis, Maschinenpark-Automatisierung und -Optimierung (BDW)

Nachdem Luis sich über einen Testaufbau von der Funktionalität und Zuverlässigkeit der Lösung überzeugt hatte, konnte er mit seinem Team fünf Maschinen für die Gitterträgerproduktion umrüsten: „So schützen wir nicht nur unsere Maschinenführer, sondern auch die Motoren – und das alles über eine Stromversorgung, die wir sowieso gebraucht hätten!“ Begeistert fügt er hinzu: „Alles läuft geradeso wie vorher, nur viel besser und schlauer: Wir nutzen das Netzgerät für etwas, woran wir zunächst nur theoretisch gedacht hatten. Doch gerade diese Möglichkeiten und diese Flexibilität zeichnen smarte Geräte heute aus.“ Fleig freut sich mit seinem Kunden: „Die Pro 2 hat aufgrund ihrer Kommunikationsfähigkeit tatsächlich viel mehr Potenzial als eine einfache Stromversorgung. Es gibt unzählige Möglichkeiten, den überwachten Stromwert als Ausgangspunkt für Optimierungen und Effizienzsteigerungen zu nutzen.“

Power
kommuniziert jetzt!

Die WAGO Stromversorgung Pro 2 – der Schaltschrank ist im Wandel, denn die Anforderungen an ihn steigen kontinuierlich – und das in Quantität und Qualität. Die zunehmende Vernetzung, steigende Energiekosten und wachsende Individualisierung erfordern, dass es im Schaltschrank kleiner, sparsamer, schneller und flexibler zugehen muss.