Weniger Ausfallzeit: Nelson Pine kombiniert Steuerung und Sicherheit

Nelson Pine kombiniert Steuerung und Sicherheit

Herausforderung

  • Update der Steuerungs- und Sicherheitssysteme auf ein integriertes System, das mit Sicherheitsstandards konform ist, und Minimierung der Ausfallzeit in der Produktion

Lösungen

  • Integrierte Steuerung und Sicherheit – Vorhandene PLC-5®-Plattform wurde durch ein integriertes GuardLogix®-Sicherheitssystem ersetzt
  • Niederspannungs-Frequenzumrichter – PowerFlex® 753- und 525-Frequenzumrichter mit Safe Torque-off und Device Level Ring-Ethernet-Konnektivität auf Geräteebene für leichtere Inbetriebnahme und Fehlersuche
  • Sicherheitszuhaltungen – TLS-Z-GD2-Sicherheitszuhaltungen mit integrierter Radiofrequenz-Identifikation zur Steuerung und Überwachung von Zonen
  • PanelView Plus-Grafikterminals – PanelView™ Plus-Bedienerschnittstelle zur Fehlersuche und Überwachung

Ergebnisse

  • Einhaltung von Sicherheitsstandards – Erfüllt EN ISO 13849, nachgerüstete Anlage
  • Sicherheitszonensteuerung – bietet integrierte Sicherheit, sodass die Anlage in einer Zone heruntergefahren werden kann, während die andere Zone in Betrieb bleibt
  • Neueste Sicherheitszuhaltungen mit Radiofrequenz-Identifikation steuern und überwachen Zonen
  • Vernetztes, integriertes System – EtherNet/IP™ wird zur Vernetzung von Device Level Rings, Verkürzung der Installationszeit und Reduzierung der Verkabelung genutzt
  • Minimierte Ausfallzeiten – GuardLogix stellte die Funktion zur Live-Bearbeitung der Hardware sowie zur Integration im laufenden Betrieb bereit, was zu immensen Vorteilen bei der Produktion führte

Rockwell Automation unterstützt Nelson Pine bei der Integration von Steuerung und Sicherheit bei minimalen Auswirkungen auf die Produktion

Die Region Nelson-Marlborough ist eine der wichtigsten Gegenden für Forstwirtschaft in Neuseeland: Hier werden 16 Prozent des bewirtschafteten Lands mit Produktionswäldern bepflanzt.Nelson Pine Industries kann jährlich eine Million Kubikmeter Holz verarbeiten, was 40 Prozent der Jahresernte in dieser Region ausmacht.

Das Unternehmen produziert GoldenEdge MDF (mitteldichte Faserplatte, Medium Density Fibreboard) und NelsonPine LVL (Furnierschichtholz, Laminated Veneer Lumber) aus Radiatakiefern, die in den Schonungen von Nelson, Neuseeland, wachsen.

Nelson Pine Industries hat sich zu einem der größten MDF-Hersteller weltweit mit nur einem Standort entwickelt. NelsonPine LVL ist mittlerweile ein gefragtes Nischenangebot des Baugewerbes in Neuseeland und in Offshore-Märkten.Das Unternehmen ist bekannt für hohe Produktkonsistenz und Qualität, nachhaltiges Management von Holzressourcen, Verfahrensweisen mit geringer Umweltbelastung sowie für marktführende Forschung in der Produkt- und Produktionsentwicklung.

Bei Technologien zur Holzverarbeitung wurden in letzter Zeit enorme Fortschritte gemacht. Diese haben zu Verbesserungen bei der Qualität, den Wiederherstellungsraten und der Sicherheit geführt.Nelson Pine hat sich zum Ziel gesetzt, die Compliance mit sich stetig weiterentwickelnden Sicherheitsstandards beizubehalten und die neuesten Steuerungs- und Sicherheitstechnologien zu nutzen.Da sich die Sicherheitsstandards immer weiter verändert haben, war offensichtlich, dass für die Anlage ein Upgrade nötig war.Nelson Pine wandte sich daher an Rockwell Automation, um eine Lösung zu entwickeln, bei der Steuerung und Sicherheit integriert sind und die Ausfallzeit der Produktion minimiert wird.

Nelson-Marlborough

Safety first

Bei einer Anlage, die rund um die Uhr ohne Unterbrechung betrieben wird, sind Steuerung und Sicherheit außerordentlich wichtig.Ian Craw, Automation Engineer bei Nelson Pine Industries, erklärt: „Die Anlage veraltet schnell.Um den Spänebrecher auf den neuesten Stand zu bringen, haben wir uns entschlossen, beim gesamten Steuerungs-Backbone zu beginnen. So konnten wir von fortschrittlichen Technologien profitieren und aktuelle Sicherheitsstandards einhalten.“

Der Spänebrecher macht einen großen Teil des Standorts aus. Hier werden Baumstämme von Lkws zur weiteren Verarbeitung entladen.Zwei Drehkräne und ein Trommelentrinder verarbeiten 300 Tonnen Baumstämme pro Stunde.Steuerung und Sicherheit sind im Spänebrecher unerlässlich. Daher ging es beim ersten Schritt des Upgrades darum, die vorhandene PLC-5®-Hardwareplattform durch ein integriertes GuardLogix®-Sicherheitssystem zu ersetzen.

Sean Doherty, Account Manager bei Rockwell Automation, erläutert: „GuardLogix bietet die Vorteile der ControlLogix®-Standardsysteme, umfasst aber auch Sicherheitsfunktionen, die Sicherheitsanwendungen der Kategorie 4/Performance Level e unterstützen.GuardLogix bietet außerdem integrierte Sicherheits- sowie eigene Bewegungs-, Antriebs- und Prozesssteuerung.“

„Nelson Pine war bei seinem Ansatz besonders innovativ.Wir sehen oft Sicherheitssysteme, die auf Steuerungssystemen aufgesetzt sind: Sie können zwar Sicherheitsstandards erfüllen, wirken sich dabei aber oft auf andere Geschäftsziele aus, wie z. B. auf Produktionsraten und Ausfallzeiten.Diese Art Lösung fiel in den Besprechungen mit Nelson Pine daher schnell weg.“

Zur Realisierung der Zonensteuerung wurde das Gebäude des Spänebrechers in zwei geografische Sicherheitszonen aufgeteilt. Dabei kamen einige der neuesten Sicherheitszuhaltungen mit RFID-Technologie (Radiofrequenz-Identifikation) zur Steuerung und Überwachung der Zonen zum Einsatz.

Die erste Sicherheitszone umfasst einen großen Trommelentrinder, der die Baumstämme dreht und die Rinde entfernt, bevor sie in den Häcksler gelangen.Veraltete Frequenzumrichter wurden durch acht PowerFlex® 753-Antriebe mit jeweils 90 kW in einer Master-/Slave-Konfiguration ersetzt.Sie erhalten ihre Drehzahl- und Drehmoment-Informationen über den Device Level Ring und erreichen Stoppkategorie 0, (über Safe Torque-off) bis zu Kategorie 3/Performance Level d.

„Dass die integrierte Sicherheit je nach Zone bereitgestellt wird, ermöglicht der Anlage das Herunterfahren einer Zone, während die andere in Betrieb bleibt. Das führt zu verbesserten Produktionsraten.Das Ziel ist ‚zero harm‘, doch wir wollten auch die Auswirkungen auf die Produktionszeitpläne so gering wie möglich halten. Daher haben wir eine Lösung vorgeschlagen, mit der sich dies erreichen lässt“, sagt Doherty.

Die zweite Sicherheitszone umfasst die sichere Geschwindigkeitsüberwachung des Haupt-Häckselmotors mit 1,8 MW sowie die sichere Positionsüberwachung des Motor-Leistungsschalters mit 11 kV zur Bestätigung, dass Lockout-Tagout (LOTO) durchgeführt wurde, bevor Zutritt zum Gefährdungsbereich gewährt wird.

„Beim Upgrade der Ausrüstung hatte die Einhaltung aktueller Sicherheitsstandards hohe Priorität.Wir sind auf einem guten Weg, die Norm zur Maschinensicherheit, EN ISO 13849, einzuhalten. Unser Ziel ist es, in den kommenden Jahren in den meisten Bereichen des Standorts Performance Level d zu erreichen“, so Craw.

Konnektivität und Transparenz

Da verschiedene Bereiche des Standorts Hunderte Meter voneinander entfernt liegen, wurde ein EtherNet/IP™-Netzwerk genutzt. Das reduzierte nicht nur die Menge an benötigter Verkabelung, sondern auch die Installationszeiten, denn die größten Entfernungen werden mit Glasfaser überbrückt.

Durch die Nutzung von Device Level Rings (DLRs) ließ sich eine vollständige Integration des Steuerungs- und Sicherheitssystems realisieren. Die Ringtopologie bietet eine hohe Verfügbarkeit des Sicherheitsnetzwerks bei gleichzeitig hoher Stabilität.Diverse Device Level Rings wurden zu verschiedenen Bereichen des Standorts verlegt und an lokale Sicherheitsgeräte angeschlossen. So gelangen die Informationen zurück zu einem zentralen Sicherheitsprozessor, der die unterschiedlichen Prozesse überwacht.

„Einer der riesigen Vorteile dieser Lösung ist die dezentrale Transparenz, die sie ermöglicht.Wir nutzen PanelView™ Plus als Bedienerschnittstelle zur Fehlersuche und zur Überwachung der Ausrüstung vor Ort.In unserem vorherigen System mussten wir mehrere Softwaresysteme verwenden, um zu versuchen, ein Problem zu diagnostizieren. Jetzt sind der Steuerungs- und der Sicherheitscode leicht zugänglich und über ControlLogix einsehbar“, erklärt Craw.

Zusätzlich zu den PowerFlex 753-Antrieben, die vor Ort verwendet werden, nutzt Nelson Pine auch die PowerFlex 525-Antriebe mit Safe Torque-off und Ethernet-Funktionen. Das verkürzt die Zeit zur Inbetriebnahme und zur Fehlersuche.

Plug-and-play

Craw führt aus: „Der Vorteil der Nutzung von GuardLogix ist, dass der Code zur Laufzeit bearbeitet und verändert werden kann.Die Verkürzung der Produktionsausfallzeit während der Inbetriebnahme war aus meiner Sicht ein wichtiges Ergebnis, denn verschiedene Bereiche der Anlage laufen rund um die Uhr, sieben Tage pro Woche, an fast jedem Tag des Jahres.“

„Die Maschinen im Spänebrecher laufen 24 Stunden pro Tag. Sobald wir also mit der Einrichtung von GuardLogix fertig waren, konnten wir im laufenden Betrieb Hardware hinzufügen und Sicherheitscode bearbeiten. Das hat uns beträchtliche Vorteile in der Produktion verschafft“, sagt er.

Zudem verwendete Nelson Pine auch das Tool Safety Automation Builder zur erleichterten Planung von Sicherheitssystemen, um den erforderliche Performance Level für die Sicherheit zu erreichen.Dieses Tool nutzt das branchenweit umfassendste Angebot an Sicherheitsprodukten sowie allgemein akzeptierte Best Practices, um Unternehmen dabei zu helfen, eine komplette Sicherheitslösung zu erstellen.

„Seit Jahren sprach jeder davon, dass Systemsteuerung und Integration immer einfacher einzurichten werden. Doch jetzt zeigt ControlLogix wirklich, wie das in der Praxis aussehen kann“, so Craw.

Weltweit führend bei der Holzverarbeitung

Nelson Pine Industries hat Produktionsprozesse umgesetzt, die nicht nur sicher sind, sondern auch umweltfreundlich.Aufgrund des Erfolgs der neuen Steuerungs- und Sicherheitslösung im Spänebrecher plant Nelson Pine die Installation der Lösung für die gesamte Anlage.

„Um es zusammenzufassen: Ich habe zuvor schon andere Sicherheitshardware genutzt. Da es bei ihr aber jeweils nur um Sicherheit geht, wird es schwierig, wenn Sie sich das große Ganze ansehen.Unsere Anlage umfasst eine Vielzahl an Sicherheitsein- und ‑ausgängen sowie viele weitere Systeme, die nicht auf diese Art der Skalierung ausgelegt sind“, erläutert Craw.

„Rockwell Automation war ein echter Partner für uns, denn die wertvolle Unterstützung und das Anwendungs-Know-how haben uns ermöglicht, Sicherheit in der laufenden Anlage nachzurüsten.Dadurch haben wir nicht nur relativ einfach ein angemessenes Performance Level erreicht, sondern auch die Ausfallzeit für die Produktion auf ein Mindestmaß reduziert, was für unsere Anlage extrem wichtig ist“, schließt er.

Die oben genannten Ergebnisse beziehen sich speziell auf die von Nelson Pine Industries in Kombination mit weiteren Produkten genutzten Produkte und Services von Rockwell Automation.Die jeweiligen Ergebnisse können sich von Kunde zu Kunde unterscheiden.

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