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Frequenzumrichter Optimales Zusammenspiel von drehzahlvariablen Antrieben mit Unidrive-M-Frequenzumrichtern

| Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Sandra Häuslein

Ein führender Hersteller von Rollen-Verarbeitungsmaschinen für Bandanlagen verwendet nun zur Regelung der Antriebe Frequenzumrichter von Control Techniques, einem Unternehmen von Emerson. Damit konnte das Unternehmen seine Produktionsgeschwindigkeit um 300 % erhöhen.

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Laut Athader sind die Frequenzumrichter Unidrive M zuverlässig und sehr leistungsfähig. Daneben sollen sie eine hohe Geschwindigkeit und Dynamik ermöglichen.
Laut Athader sind die Frequenzumrichter Unidrive M zuverlässig und sehr leistungsfähig. Daneben sollen sie eine hohe Geschwindigkeit und Dynamik ermöglichen.
(Bild: Emerson)

Athader mit Sitz in San Sebastian im Norden Spaniens, stellt Bandanlagen, vornehmlich Schneide-/Spaltanlagen (Slitting Lines), Richt- und Querschneider für die Stahl-, Edelstahl- und Aluminiumverarbeitung her. Die von Athader, einem Unternehmen der Bradbury Group, hergestellten Maschinen sind für Bandstahlrollen-Verarbeitungsanlagen, Walzwerke und Hersteller von Stahlprofilen/-rohren gedacht, die sich zu 80 % außerhalb Spaniens befinden.

Bis vor kurzem hat sich Athader noch an verschiedene Antriebshersteller gewendet, um die spezifischen Anforderungen seiner Kunden erfüllen zu können. Doch aufgrund zunehmender Schwierigkeiten hinsichtlich der Zuverlässigkeit, entschied sich Athader, künftig Antriebstechnik und Motoren ausschließlich von Emerson zu nutzen.

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Präzision trotz hoher Geschwindigkeiten

Einige Maschinen sind für spezielle Kundenanforderungen ausgelegt. Dazu zählen Stahl-Wickler/-Abwickler, Stapelanlagen, Walzanlagen, Längs- und Querschneidemaschinen, Verpackungsanlagen und Schneidesysteme. Gerade Rollscherenschnittsysteme für Stahlbänder mit großer Dicke müssen beispielsweise mit 100 min–1 arbeiten, während fliegende Sägen für Material mit hoher Festigkeit (Nenndruck bis 1100 Mpa) mit 50 min–1 arbeiten. Trotz dieser hohen Geschwindigkeiten muss die Genauigkeit im Bereich ±0,2 mm liegen.

Laut Athader sind die Frequenzumrichter Unidrive M zuverlässig und sehr leistungsfähig. Daneben sollen sie eine hohe Geschwindigkeit und Dynamik ermöglichen, was sich in einer sehr genauen Regelung der Anwendung mit ständig wiederholbarer Präzision äußert. Intelligente Module, die zusammen mit den Umrichtern zum Einsatz kommen, steuern mit hoher Präzision notwendige Bewegungen in mehrere Richtungen und mit unterschiedlichen Profilen.

Umfangreiche Palette an Kommunikationsmodulen

Athader schätzt die einfache Integration der Unidrive M-Umrichter in ihr Steuerungssystem, was aufgrund der umfangreichen Palette an optionalen Kommunikationsmodulen für Unidrive M ermöglicht wird. Diese Module unterstützen die meisten herkömmlichen Feldbusse und auch die neusten Ethernet-basierten Technologien und Anwendungen.

Die neuesten Projekte von Athader haben auch die Entwicklung einer Querschneidelinie für Stahlbänder bis 25 mm Dicke und 1800 mm Breite beinhaltet. Zu Emersons Lösung zählt hierbei auch ein Schaltschrank mit 8 Schrankmodulen a 800 mm × 2200 mm und drei Steuerpulte für Anfang, Hauptteil und Bandende der Linie. Der Schrank enthält insgesamt 19 AC-Umrichter mit einer DC-Zwischenkreiskopplung. Damit sollen sowohl die Stabilität als auch ein optimaler Energieverbrauch sichergestellt sein.

Betrachtet man nun die einzelnen Komponenten der Schneidelinie, dann sieht die entsprechende Antriebstechnik dazu wie folgt aus. Die Abwickelvorrichtung wird durch einen Unidrive M701 (45 kW) mit einem Si-Applikationsmodul und einer speziellen Wickler-Software angetrieben. Das abgewickelte Band bewegt sich dann in zwei Nivellierer, von denen jeder über zwei parallele Unidrive-M700-Umrichter (180 kW bzw. 160 kW) mit entsprechender Software angetrieben wird. Hinzu kommen vier Unidrive-M200-Umrichter (von 5,5 kW bis 7,5 kW) als Hilfsantriebe. Die nächste Station, eine fliegende Säge, wird von Unidrive M700 (110 kW), auch mit einer speziellen Software von Emerson versehen, geregelt. Anschließend steuert ein Unidrive M200 (5,5 kW) die Förderanlage. Zudem steuern insgesamt zehn Unidrive-M200-Umrichter (von 0,55 kW bis 5,5 kW) weitere Teile der Produktionslinie, wie etwa Inspektions- und Abtransportbänder, Stapler und Speicher. Für die Netzanbindung enthält der Steuerschrank zwei SPMC2402-DC-Gleichrichtermodule von Emerson, die parallel geschaltet sind.

Steuerung von Siemens eingesetzt

Die gesamte Linie wird über eine SPS von Siemens angesteuert. Die Einstellung und Überwachung des Fertigungsprozesses erfolgt über einen 15”-Farb-Touchscreen.

Zwei Netzwerkkonfigurationen werden in dieser Fertigungslinie eingesetzt und unterstützt: Profinet verbindet die SPS mit den Antrieben, Encodern und externen Ein- und Ausgangsmodulen, während über Ethernet die Überprüfung und Änderung der Systemparameter mit einem Remote-PC ermöglicht wird, einschließlich der Parameter für die Umrichter von Emerson. Diese Funktion soll die Fehlerfindung und den bedarfsmäßigen Austausch von Einheiten erleichtern.

Produktionsgeschwindigkeiten um mehr als 300 % erhöht

Athader bestätigt, dass die Zusammenarbeit mit den Experten von Emerson zu optimierten Maschinenkonzepten geführt hat. So konnten die Produktionsgeschwindigkeiten um mehr als 300 % erhöht werden – von 200 min–1 auf 600 min–1 bei Längsfördersystemen. Die Maschinen können eine größere Anzahl an Materialien verarbeiten: von 12 mm Banddicke (500 MPa) zuvor nun bis zu 25 mm Dicke (1100 MPa).

Durch diese Weiterentwicklung bietet die neueste Maschinengeneration von Athader nun eine wesentlich intuitivere Umgebung für den Bediener. Außerdem wurde die Dauer der Inbetriebnahme von sechs auf drei bis vier Wochen verringert. Die maschinenseitige Steuerung sowie die Fernsteuerung wurden durch eine benutzerfreundliche Software und den Einsatz von Ethernet-Technik vereinfacht. (sh)

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