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Höhere Anlagenverfügbarkeit dank moderner Stromversorgung

 2. März 2023

Durchsatz statt Stillstand

Form und Funktion in Vollendung: Die Karosserie verleiht Autos nicht nur Charakter, sie ist auch ausschlaggebend für die Sicherheit der Insassen und hat einen hohen Anteil an der Effizienz des Fahrzeugs. Das Stanzen, Biegen, Ziehen und Formen der Außenhautteile geschieht im Presswerk: Mit mehreren Tausend Tonnen Presskraft formen riesige Werkzeuge das Blech um. Gegen diese Giganten wirken die vielen angeschlossenen Sensoren eher unauffällig. Doch sie sind die heimlichen Helden im Press-Shop, denn sie sorgen für Sicherheit, präzise Positionierung und höchste Produktqualität. Ihre Arbeit steht und fällt mit zuverlässiger Stromversorgung.

Ein sicherlich sehr beeindruckender Fertigungsabschnitt in der Automobilproduktion ist das Presswerk: Hier ist es laut, der Boden vibriert ständig und im Schnitt alle drei Sekunden krachen gewaltige Stempel mit bis zu 8000 Tonnen Presskraft auf Blechformstücke, die sogenannten Platinen. Am Anfang der Fertigung stehen die Coils, tonnenschwere Rollen aus Stahl- oder Aluminiumblech. Am Ende, nachdem mehrere verkettete Servotransferpressen ihre brachiale Arbeit verrichtet haben, sind einzelne Formteile wie Türen, Dächer oder Motorhauben bereits modelltypisch unterscheidbar.

Doch nicht nur ungeheure Kräfte sind dafür notwendig, sondern auch höchste Präzision: Die exakte Zuführung der Platinen, die Positionierung in den Presswerkzeugen sowie die Abfuhrkontrolle entscheiden über den Durchsatz. Stanzreste im Werkzeug oder ein falsch zugeführtes Blech bedeuten Nacharbeit, Ausschuss, Maschinenstopp oder im schlimmsten Fall die Beschädigung des Stempels.

So sorgen zahllose Drucksensoren, Induktiv- und Infrarotsensoren, Kameras etc. für die Überwachung und Steuerung der Umformprozesse. Ergänzt werden sie durch unzählige Sicherheitssensoren oder Lichtgitter, denn bei so großen Kräften müssen Arbeiter in besonderem Maße geschützt werden. Damit diese Einrichtungen und Sensoren zuverlässig mit Gleichstrom versorgt werden, sind Dutzende 24V-Netzteile im Einsatz.

Stabile Stromversorgung

Netzteile bilden das Herz eines jeden Schaltschranks: Ohne bedarfsgerechte Energieversorgung läuft kein Controller, sei er noch so rechenstark. Dasselbe gilt für die genannten Sensoren im Presswerk. Hier entscheidet die Qualität der Versorgungsspannung über die einwandfreie Funktion. Gegenwärtig sind allerdings weltweit Energiemärkte im Umbruch und dadurch weitaus anfälliger für Schwankungen.

Ein Beispiel dafür ist Brasilien, ein Land, das heute bereits einen Anteil von 85 % an erneuerbaren Energieträgern für die Stromproduktion aufweist. Ein Großteil stammt aus Wasserkraft, die aufgrund resultierender Umweltschäden sowie großen Unsicherheiten durch Trockenperioden mehr und mehr durch andere Energieformen ersetzt wird. In Brasilien finden sich viele Ursachen für eine geringe Netzstabilität, was der Fertigungsindustrie wie zum Beispiel dem Automobilbau enorme Schwierigkeiten bereitet.

„Stromschwankungen führten bei einem unserer Automobilkunden zu hohen Stillstandszeiten ausgehend vom Presswerk“, erklärt Eduardo de Marchi, Kundendienstleiter und Interface-Spezialist bei WAGO Brasilien. „Am problematischsten gestaltete sich die Fehlersuche für die Ausfälle: Lag es an der schlechten Netzstabilität? Am Netzgerät? An einem der Sensoren? Die Suche zog sich mitunter über Stunden hin, in denen die komplette Produktion im Presswerk stillstand.“
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Wissen statt suchen

Was der Kunde neben hochwertiger Spannungsversorgung am dringendsten benötigte, waren detailliertere Informationen über den Status der Spannungsversorgung sowie der angeschlossenen Verbrauchern. Beides kann die WAGO Stromversorgung Pro 2 leisten. Es ist nicht nur eines der effizientesten Netzgeräte auf dem Markt, es ist auch höchst kommunikativ. Ein aufrastbares Kommunikationsmodul verbindet die Pro 2 mit einer Steuerung oder einem IoT-Gateway und stellt wertvolle Informationen zur Verfügung. Die Anbindung erfolgt wahlweise über IO-Link, Modbus TCP/IP, Modbus RTU oder EtherNet/IPTM. So fügt sich das Netzgerät optimal in die vorhandene Automatisierungs- und Netzwerklandschaft ein und ermöglicht ein durchgehendes Echtzeit-Monitoring. Dabei übermittelt die Pro 2 nicht nur eigene Zustandsdaten, sondern erlaubt auch die detaillierte Überwachung sämtlicher angeschlossener Verbraucher.

„Unser Kunde kannte von bisher eingesetzten Netzteilen nur die Rückmeldung DC-OK“, erklärt de Marchi. „Dass er nun das gesamte Lastverhalten, Überspannungs- oder Kurzschlussereignisse seiner Gleichstrom-Verbraucher jederzeit visualisieren konnte, änderte vieles: Von nun an schrumpfte die Fehlersuche von Stunden auf Minuten zusammen.“

Darüber hinaus eröffneten sich bislang ungeahnte Möglichkeiten in puncto Wartungsmaßnahmen. Die Pro 2 erlaubt softwareseitig die Einrichtung von Warnschwellen. Während eine einfache DC-OK-Funktion nur bei Strömen weit außerhalb des Nennbereiches durch Zusammenbruch der Ausgangsspannung abschaltet, meldet die Pro 2 jegliche einstellbare Strom-Grenzwertverletzung auch innerhalb des Nennstrombereiches – ohne Abschaltung oder Unterbrechung der Spannungsversorgung. In der Praxis gestattet das eine vorausschauende, nicht mehr schadensabhängige Wartung: Der allmähliche Anstieg des Stromverbrauchs deutet auf Abnutzungserscheinungen bei einzelnen Verbrauchern hin. Bevor es zu tatsächlichen Ausfällen kommt, können entsprechende Instandhaltungsmaßnahmen durchgeführt werden.

Kundenzufriedenheit an erster Stelle

„Stillstandszeiten konnten dank der Pro 2 drastisch reduziert werden“, lautete die zentrale Rückmeldung von Kundenseite, wie de Marchi berichtet: „Weitere Vorteile ergeben sich aber auch durch das intelligente Lastmanagement, die hohe Effizienz von 96,3 % sowie die robuste Betriebsdauer der WAGO Stromversorgung“, zitiert der Kundendienstleiter von WAGO Brasilien und fügt hinzu: „Abgesehen von den Vorteilen der Hardware ist unser Kunde auch von unserer Servicebereitschaft und Flexibilität begeistert.“

So fiel beispielsweise eine klassische Produktpräsentation beim Kunden vor Ort den strengen Kontaktbeschränkungen während der COVID-19-Pandemie zum Opfer. Also organisierte das WAGO Vertriebsteam mehrere Onlinepräsentationen, die sich zu 100 % an den Kundenherausforderungen orientierten. Hierbei wurde teilweise mit mehrfach geteilten Bildschirmeinblendungen das Zusammenspiel von Hardware, Software und Auswirkungen auf die Demo-Verbraucher synchron gezeigt. So konnte der Kunde erfahren, wie seine Herausforderung mithilfe der Pro 2 in Zukunft gelöst werden würde.

Eine weitere Hilfestellung leistete das Team um de Marchi hinsichtlich betriebsinterner Begründungen für das Lösungskonzept: „Unser Kontakt ist für die Automatisierung verantwortlich. Zunächst boten wir die Stromversorgung Pro 2 mit dem Kommunikationsprotokoll Modbus TCP an, aber als der Kunde die Lösung anderen Abteilungen vorstellte, lehnte die interne IT-Abteilung das Konzept ab, da das viele zusätzliche IP-Adressen in der Anlage erfordert hätte. Wir verstanden die Situation und halfen dem Kunden bei dieser Herausforderung: Wir tauschten das Kommunikationsmodul gegen Modbus RTU aus, das mit dem im Schrank vorhandenen Controller kommunizieren konnte.“ Durch die serielle Schnittstelle des Kommunikationsmoduls mussten keine weiteren IP-Adressen reserviert werden. Dies erleichterte auch die Einbindung in die IT-Landschaft.

Wenn es heute im Presswerk zu Stillständen aufgrund von Spannungsschwankungen kommt, können diese dank der umfangreichen Statusmeldungen, die die WAGO Stromversorgung Pro 2 aus der 24V-Verbraucherwelt übermittelt, drastisch verkürzt werden: Die hohe Informationsdichte erlaubt eine weitreichende Fehlereingrenzung. Gleichzeitig werden die Daten zur vorausschauenden Wartung vieler angeschlossenen Verbraucher genutzt– auch das erhöht die Anlageneffizienz.

Über den Autor

Eduardo de Marchi ist Kundendienstleiter und Interface-Spezialist bei WAGO, im brasilianischen Sao Paulo. Seine Karriere startete er 2009 als Praktikant, ist seitdem im WAGO Konzern stetig aufgestiegen und hat 2013 die Rolle des Interface-Spezialisten übernommen – aus Überzeugung, wie er sagt, denn die WAGO Interface-Produkte sind großartig! Er schätzt besonders den respektvollen Umgang der Kollegen untereinander und sieht in WAGO einen Arbeitgeber, der großen Wert auf persönliche Entfaltung legt und diese auch sehr individuell fördert.

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