Maximierung der Produktion - Senkung des Energieverbrauchs
Wir haben es geschafft, die richtige Technik mit den richtigen Produkten und Lösungen zu kombinieren, und wir konnten mit diesem Projekt die Vision von Eaton erfolgreich umsetzen.
Aufgrund der steigenden Nachfrage beschloss das Unternehmen, eine vierte Produktionslinie, TM4, zu installieren, die es zum zweitgrößten Hersteller in Europa macht und die Gesamtkapazität des Werks auf 280.000 Tonnen Rollenpapier pro Jahr erhöht.
Angesichts der Größe des Projekts und der begrenzten Fläche, die dem Unternehmen zur Verfügung stand, suchte Lila Paper nach einer kompakten Lösung, die in erster Linie benutzerfreundlich, zuverlässig und wirtschaftlich sein musste.
Vor diesem Hintergrund entschied sich die Firma für Eaton Produkte für die Steuerung und Stromversorgung ihrer neuen Maschine, die von Valmet, einem finnischen Entwickler von Prozesstechnologien für die Zellstoff- und Papierindustrie, geliefert werden sollte.
Nach dem Start von TM3 hatte Lila Paper mit verschiedenen Problemen im Zusammenhang mit der Zuverlässigkeit der Kommunikation zu kämpfen, die durch den zentralisierten Charakter des Hauptautomatisierungssystems noch verschärft wurden, was die Lokalisierung und Behebung von Fehlern sowohl zeitaufwändig als auch schwierig machte.
Das Papierunternehmen wollte außerdem weitere Energieeinsparungen erzielen und die Effizienz und Qualität der Produktion steigern. Damit sollte das volle Potenzial der hochmodernen IE4-Motoren in TM4 ausgeschöpft werden, indem anstelle der in TM3 installierten konventionellen Antriebe ebenso effiziente Frequenzumrichter eingesetzt wurden.
Eine weitere Herausforderung war die geringe Größe des Raums für die Niederspannungsschaltanlage sowie die Schwierigkeiten bei der Montage und Wartung, die durch den begrenzten Platz in den einzelnen Schaltanlagenbereichen verursacht wurden. Zu guter Letzt musste das neue System auch in der Lage sein, rund 200 Motoren zu steuern, eine enorme Datenmenge zu verarbeiten und verschiedene Kommunikationsprotokolle, von Modbus TCP und RTU bis hin zu Ethernet IP, Profibus DP und CANOPEN, in einer Software zu vereinen.
Um die häufigen Kommunikationsunterbrechungen bei den Modulen und Antrieben zu vermeiden, die bei TM3 auftraten, wollte Lila Paper eine Lösung, die die Fehlerbehebung vereinfachen würde. Schon allein wegen der Größe der Maschine setzte Eaton auf den Einsatz des Motor Control Centers (MCC) von xEnergy, bestehend aus 48 Einzelschränken und 98 Einschüben sowie 19 Stromverteilerschränken mit verschiedenen Motorstarterkombinationen und Schalttafeln mit Frequenzumrichtern.
Die steckbaren Einheiten bieten eine erhöhte Bedienersicherheit und sind abnehmbar, so dass einzelne Komponenten schnell ausgetauscht oder ergänzt werden können, ohne dass das gesamte System isoliert werden muss. Dadurch wird die Ausfallzeit auf ein Minimum reduziert und Änderungen sind möglich, während die Anlage unter Strom steht. Anstelle einer einzigen SPS schlug Eaton ein modulares Steuerungssystem vor, das aus einem Master und mehreren lokalen HMI-SPSen mit Überwachungswerkzeugen für die Verwaltung der Hardwarekonfiguration besteht.
Dank der Verwendung einer breiten Palette digitaler Geräte bietet TM4 gegenüber TM3 eine Reihe von Vorteilen, darunter automatische E-Mail-Benachrichtigungen bei Störungen, Fernüberwachung und -diagnose sowie vorausschauende Wartung. Die neue Eaton Lösung benötigt nicht nur weniger Verkabelung, sondern ist auch vollständig Industrie 4.0 -ready und lässt sich problemlos erweitern.
Darüber hinaus zeichnet sich die Produktionsanlage TM4 durch ihre Kommunikationsfähigkeit aus, die durch die Kombination von XV-303 HMI-PLCs und XC-152 PLCs mit SmartWire-DT, dem intelligenten Verdrahtungssystem von Eaton, das große Datenmengen von verschiedenen Feldbussen verarbeiten kann, ermöglicht wird. Da alle Diagnoseinformationen auf der Ebene der lokalen SPS zur Verfügung stehen, ist es nicht mehr notwendig, im Falle einer Störung alle vier Maschinen abzuschalten. Standardkomponenten wie Motorstarter und Taster wurden über das intelligente Verdrahtungssystem angeschlossen. SmartWire-DT stellt alle Daten zentral zur Verfügung und reduziert den Verdrahtungsaufwand. Die bereitgestellten Informationen erleichtern die Fehlersuche.
Diese neue Lösung ist nicht nur zuverlässiger, wartungsfreundlicher und nachhaltiger, sondern auch benutzerfreundlicher, da sie von lokalem Personal überwacht und gewartet werden kann.
„Mit der Umstellung auf SPS in den lokalen Schaltschränken können die Techniker in der Schicht jetzt die Softstarter und Antriebe leicht auf Fehler überwachen und sie bei Bedarf austauschen, so dass die Anwesenheit eines Ingenieurs zur Fehlerbehebung nicht mehr erforderlich ist", sagt Taner Özgür, leitender Elektrik-Elektronik-Ingenieur bei Lila Paper.
Während Lila Paper bei TM3 mehr Zeit und Mühe aufwenden musste, um die Lösung korrekt abzubilden, konnte dies bei TM4 vom Systemintegrator übernommen werden. Erkan Demir, Projektleiter für Automatisierung bei Eaton: „Der Einsatz einer HMI/SPS erleichtert dem Kunden die Arbeit, und Lila Paper hat durch die verbesserte Kommunikation mit dem Master jetzt eine größere Flexibilität".
Durch den Einsatz der Eaton Technologie wird die Produktionslinie nicht nur zuverlässiger, sondern es werden auch zusätzliche Energieeinsparungen erzielt. „Insgesamt haben die Eaton Produkte die Energieeffizienz von Lila Paper um 9 % verbessert. Im Vergleich zu den Standardantrieben in der Vorgängermaschine sorgt der interne Algorithmus der neuen DG1-Antriebe für eine zusätzliche Energieeffizienz von 2 bis 10 %", sagt Erkan Demir.
Um das Platzproblem zu lösen, bot Eaton doppelseitige xEnergy-Schalttafeln an, die dank ihrer großen Kabelfächer auch einfach zu installieren und zu warten sind.
Bereits nach wenigen Betriebsmonaten ist TM4 leistungsfähiger als TM3, was auf die modulare Technologie, die verbesserte Kommunikation und weniger technische Probleme zurückzuführen ist. Tatsächlich „ist die Zahl der Störungen im gleichen Betriebszeitraum um 90 % von 20 auf 2 zurückgegangen", sagt Gökben Kaya, Direktor von Lila Paper.
Außerdem ist die neue Maschine effizienter, gemessen an der für die Produktion einer Tonne Papier erforderlichen Energie. Gökben Kaya: „Bei TM3 waren es bei der ersten Inbetriebnahme 1100 kWh pro Tonne, und es dauerte sieben Monate, bis wir unter 900 kWh kamen; bei TM4 konnten wir diesen Wert bereits nach drei Monaten auf 800 kWh senken.
Yılmaz Özcan, Country Manager von Eaton: „Dieses positive Feedback zeigt uns, dass es uns gelungen ist, die richtige Technik mit den richtigen Produkten und Lösungen zu kombinieren und dass wir mit diesem Projekt die Vision von Eaton widerspiegeln konnten."
Zwar befindet sich die neue Maschine noch in der Optimierungsphase, so dass der volle Nutzen noch nicht zum Tragen kommt, aber alles läuft nach Plan - und die neue Energiemanagement-, Steuerungs- und Antriebslösung von Eaton ist schon jetzt ein voller Erfolg.
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