Proferro fertigt Gussteile nach Maß und bietet darüber hinaus Dienstleistungen, wie spanende Bearbeitung, Montage und Co-Engineering. Grundlage des Erfolgs sind ein umfangreicher Maschinenpark (mehr als 100 CNC-gesteuerte Maschinen) sowie ein engagiertes Team von rund 600 Mitarbeitern. Um die Sicherheit und Ergonomie für die Mitarbeitenden zu optimieren sowie die Produktions- und Logistikprozesse effizienter zu gestalten, plante das Unternehmen die Einführung einer Flotte fahrerloser Transportfahrzeuge (FTS). Diese sollten die bislang eingesetzten, gasbetriebenen Gabelstapler ersetzen. Die Staplerfahrer mussten immer wieder nach den richtigen Teilen im Lager suchen und viel manuell scannen, was häufig zu Fehlern und Verzögerungen geführt hat. Die FTS sollen nun die Zu- und Abfuhr von Gussteilen zu CNC-Maschinen automatisieren und möglichst vollautomatisch arbeiten, um Zeitverluste und Fehler durch manuelle Tätigkeiten auszuschalten.
Robuste Lösung für staubige Umgebung
Eine Herausforderung bestand in der zuverlässigen Steuerung der Flotte, insbesondere innerhalb der staubigen Produktionsumgebung eines metallverarbeitenden Unternehmens, die eine besonders robuste Lösung erfordert. Zuverlässige Sensorik wird dafür ebenso benötigt wie ein robustes System zum Erfassen, Sichern und Übertragen der Daten an übergeordnete Systeme. „Unser Ziel war eine automatisierte Logistiklösung, die eine just-in-time Lieferung der Teile an die Maschinen im benachbarten Produktionsbetrieb ermöglicht“, beschreibt Mathieu van Den Berghe, Transformationsmanager bei Proferro, die Aufgabenstellung. „Ein vollautomatisches Hochregallager gewährleistet bereits die Bereitstellung der benötigten Teile an den Abholplätzen. Die Produktion selbst jedoch stellte aufgrund der Staub- und Schmutzbelastung immer eine besonders herausfordernde Umgebung dar.“ Ein System zur sensorbasierten Datenerfassung und drahtlosen Übertragung müsste diese Herausforderungen bewältigen und den reibungslosen Betrieb der fahrerlosen Transportsysteme dauerhaft sicherstellen.
Da sich ein RFID-System mit Vision-Kameras aufgrund der Vielzahl der Teile als zu teuer erwies, schlug Turck eine integrierte Lösung mit Ultraschall- und Optosensorik sowie robusten I/O-Modulen, Switches und einem IIoT-Gateway vor. „Das Turck-Multiprox-Team machte uns schnell klar, dass Sensoren allein nicht ausreichen würden. Obwohl sie Signale zuverlässig erfassen können, bedarf es einer Gesamtlösung zur korrekten Datenübertragung an die Zielsoftware zur FTS-Steuerung“, erklärt van Den Berghe.
Die Grundlage der Gesamtlösung bilden Reflexionslichtschranken, Reflexionsultraschallsensoren QS18UPAQ8 mit Schaltausgang sowie Reflexionslasersensoren mit einstellbarer Hintergrundausblendung. Als besonders effektiv erwies sich die Anbringung von Ultraschallsensoren unter den Regalen, denn so konnten Staubablagerungen vermieden werden. Zudem wurden Lichtschranken und Laser eingesetzt, um Paletten auf dem Boden zu erfassen.
Durch Multiprotokoll flexibel und echtzeitfähig
Die Sensoren erkennen zuverlässig, ob eine Palette vorhanden ist, und übermitteln diese Informationen kontinuierlich an das TBEN-LL-16DXP. Dieses kompakte Block-I/O-Modul mit 16 universellen digitalen Kanälen, die als Ein- oder Ausgänge konfiguriert werden können, bündelt die Sensordaten und überträgt sie in Echtzeit an die Steuerung. Mit seiner IP67-Zertifizierung ist es gegen Wasser und Staub geschützt, was die Montage im Feld ohne zusätzlichen Schaltschrank erlaubt. Dadurch ist es für den geplanten Einsatz in der anspruchsvollen Produktionsumgebung einer metallverarbeitenden Anwendung, in der Zuverlässigkeit und Langlebigkeit entscheidend sind, besonders geeignet.
Ein weiterer Vorteil der Block-I/O-Module von Turck ist das Multiprotokoll-Konzept. Damit stellen sie sich selbstständig ohne Eingriff des Nutzers auf das im Netzwerk gesprochene Ethernet-Protokoll ein, ob Ethernet/IP, Profinet oder Modbus TCP. Dadurch können sie flexibel und ohne aufwändige Anpassungen in den unterschiedlichen Systemen eingesetzt werden. Diese Vielseitigkeit vereinfacht nicht nur die Integration in bestehende Infrastrukturen, sondern macht die Gesamtlösung auch zukunftssicher, da sie mit einer Vielzahl von Systemen kompatibel ist.
Robuste Netzwerkinfrastruktur und effiziente Datenübertragung
Für eine robuste Netzwerkinfrastruktur lieferte Turck industrielle Managed Ethernet Switches vom Typ TBEN-L5-SE-M2. Die kompakten 10-Port-Switches mit GBit-Highspeed-Backbone sorgen für kurze Taktzeiten und einen sicheren Betrieb bei hohen Datenraten im IIoT. Die Highspeed-Link-up-Funktion unterstützt schnelle Werkzeugwechsel in unter 150ms für geringe Taktzeiten. Durch die dezentrale Montagemöglichkeit direkt im Feld reduziert der Switch zudem den Verdrahtungsaufwand.
