Mitunter führt Empirik zum Ziel

Wenn neue Technologien alte ersetzen, führt das mitunter zu Problemen. Mit welchen die Alfred Imhof AG beim Retrofit einer Leimholz-Zuschnittanlage konfrontiert wurde und wie sie diese gelöst hat, beschreibt dieser Beitrag.

Das Retrofit von Maschinen wird immer beliebter. Kein Wunder, denn es gibt genügend Argumente, die gegen eine Neuanschaffung sprechen (siehe auch Kasten: Zwölf Gründe, die für ein Retrofit sprechen). Diese kennt auch die Roth Burgdorf AG, weshalb die Berner ihre Springer Kappsäge auf den neuesten Stand der Technik brachte. Aber nicht nur deswegen! Bei der Leimholz-Zuschnittanlage handelt es sich um ein echtes Unikat. Die Maschine ist ein Prototyp und wurde vom Hersteller Springer nie in Serie produziert.

Trotz ihres Alters funktioniert sie mechanisch immer noch einwandfrei und ist mit den anderen Maschinen vollständig in den Produktionsprozess integriert. «Nach 15 Jahren war es nun aber an der Zeit, sie auf den neuesten Stand der Technik zu bringen», sagt Markus Mandel, Deputy Head of Automation Engineering Department bei Alfred Imhof, der Schweizer Vertretung von SEW Eurodrive.

Pragmatische Lösungen

Bei vielen Retrofit-Projekten kommen immer wieder Fragen auf, die durch das Aufeinandertreffen von neuen und alten Lösungen entstehen. In diesem speziellen Fall stellte sich eine solche Frage in Bezug auf den Datenaustausch. Die Steuerungstechnik der Generation C unterstützt nicht Profibus, die Hauptsteuerung der Anlage basiert aber noch auf diesem. Aus Kostengründen wollte der Kunde das bestehende System aber nicht verändern.

«Um diesem Wunsch gerecht zu werden und keine aufwendigen Korrekturen vornehmen zu müssen, verwenden wir die alte, Profibus-fähige Steuerung als Gateway», erklärt Markus Mandel: «Die Daten des Leitsystems werden über Profibus auf der alten Steuerung gesammelt, wobei der gesamte Logikteil auskommentiert wird. Wir greifen die Daten dann über das User Datagram Protocol ab und leiten sie entsprechend an den neuen MOVI-C Controller weiter.»

Dass man UDP und nicht etwa TCP verwendet, ist schnell erklärt: Es ist einfach und schlank. Man muss nicht Hunderte von Befehlen senden und beim Empfang quittieren. Intern müssen aber gewisse Sicherheitsmechanismen eingebaut werden, um dennoch zu überprüfen, ob die Daten angekommen oder verwendet wurden. «Wir haben hier bewusst auf eine einfache Lösung gesetzt», erklärt Mandel.

Die Funktionsweise der Anlage

In der Leimholz-Zuschnittanlage wird das Holz, das in der Maschine zuvor verleimt und gehobelt wird, millimetergenau abgelängt – dafür braucht es insgesamt acht Antriebe. Nachgeschaltet ist der mitlaufende Kappautomat, der über je zwei Klemmrollen auf der Ein- und Auslaufseite verfügt. Kommt das gehobelte Brettschichtholz am Ende der Hobelmaschine an, erkennt ein Sensor den Materialaustritt und die Auftragsdaten werden übernommen.

Die eingangsseitigen Klemmrollen des Kappautomaten werden dann pneumatisch circa 10 mm über die Höhe des Leimholzbalkens vorpositioniert. Beim Austritt des Holzes aus der Hobelmaschine fährt ein Messrad gegen dessen Unterseite und erfasst die Vorschubgeschwindigkeit des zu schneidenden Materials. Ein Sensor vor dem Sägeantrieb erfasst die Länge des Materials und sorgt zugleich dafür, dass die Klemmrollen absinken.

Je nach Vorgabe des Leitsystems erfolgen millimetergenau ein Frontschnitt, ein Mittelschnitt und ein Endschnitt des Materials. Die Herausforderung dabei ist, dass das Material aus dem vorgelagerten Hobelprozess ständig nachfliesst und sich der Kappautomat für den Front- und Mittelschnitt fliegend aufsynchronisieren muss.

Video: Aufsynchronisierung mit mitfahrendem Schnitt

Das Aufsynchronisieren als Herausforderung

«Das Aufsynchronsieren lässt sich mit einem Standardmodul von SEW einfach realisieren», sagt Markus Mandel und relativiert gleich im nächsten Satz: «Das Schwierige in dieser Anwendung ist jedoch der mitfahrende Schlitten mit seinem mechanischen Spiel, was beim Aufsynchronisieren zu einem Schleppabstand führt, der hinausgerechnet werden muss.» Weil das nicht einfach irgendwie am Computer geht, bedurfte es empirische Versuche vor Ort. Diese Testschnitte haben zwar Zeit in Anspruch genommen, von der man bei einem Retrofit eigentlich nicht viel hat, aber nur so konnte man den Schleppabstand kompensieren.

Das Programmieren

Dass bei einem Retrofit die Maschinenbediener eine wesentliche Rolle spielen, ist für Markus Mandel und sein Team klar. «Das beginnt schon beim Vorprojekt», erklärt er. Bei diesem wird normalerweise ein Tag investiert, die Anlage zu inspizieren, die Mitarbeiter zu befragen, Videos der Anlage zu erstellen und den Programmcode zu sichten. Weil dieser aber meist nicht lesefreundlich geschrieben ist, erfährt man aus den Gesprächen mit den Mitarbeitern, die alle Störungen und Abhängigkeiten der Maschine auswendig kennen, mehr.

Apropos Programmcode und Mitarbeiter: Das Programm musste vollkommen neu aufgesetzt werden und man wollte die Gelegenheit nutzen, um die Abläufe intuitiver und das Programm übersichtlicher zu gestalten. So wurde der Tagesablauf mit den Mitarbeitern Schritt für Schritt durchgegangen. Was schalten die Mitarbeiter ein, welche Seiten am Bedienpanel brauchen sie danach, was müssen sie öfter einstellen als anderes? Wo wollen Sie lieber direkt zur Zieleingabe kommen, statt drei Einstellungen zuerst anzuwählen? «Wenn man sich dann die Notizen anschaut, erkennt man schnell, dass viele Seiten nicht notwendig sind, einige sogar ins Leere führen oder nur am Anfang gebraucht werden.» Mit dieser Massnahmen konnte das Programm von 40 auf 20 Seiten gekürzt werden.