Wickelanlage JUMBO

Wickelanlage JUMBO

Die Wickelanlage dient zum effizienten Aufwickeln von Gummi-Dachbahnen für die Eindeckung von Gebäudedächern. Sie besteht aus zwei separaten Wickeleinheiten, von denen jeweils nur eine in Betrieb ist. Die zweite Einheit steht beim Rollenwechsel sofort bereit, was Stillstände vermeidet und eine unterbrechungsfreie Produktion ermöglicht. So muss die dem Wickler vorgelagerte Maschine nicht angehalten werden, und die Produktionskontinuität wird optimiert.

Zwischen Wickler und Maschine ist ein Materialspeicher installiert, der während des Rollenwechsels die nötige Materialmenge aufnimmt. Er verhindert Stillstände und ermöglicht einen fließenden Übergang zwischen den Wickeleinheiten.

Der Materialabzug erfolgt über eine Zugwalze oberhalb der Wickler. Die Abzugsgeschwindigkeit muss sowohl mit der Liniengeschwindigkeit als auch mit der Geschwindigkeit der Wickeleinheiten synchronisiert werden, um eine optimale Bahnspannung zu erreichen. Diese Spannung ist entscheidend dafür, dass das Material sauber und gleichmäßig auf die Rolle gewickelt wird und ein hochwertiges Wickelprodukt entsteht.

KUNDENANFORDERUNGEN

• Komplette Überholung des Schaltschranks (Verkabelung, Umrichter, Schutzorgane, Netzteile, Sicherheit, Schrank selbst, SPS, Ein-/Ausgänge)
• Neugestaltung des Bedienpults (HMI-Display, Bedientaster, neues Gehäuse)
• Austausch der Motoren
• Austausch der Sicherheitseinheit (PILZ)
• Komplette Neuprogrammierung der Wickelanlage
• Optimierung des Wickelprozesses, effizienterer Rollenwechsel und Beseitigung der Faltenbildung im Material

Vorbereitung

Ermittlung und Beschaffung aller erforderlichen Komponenten

Fertigung

Bau des Schaltschranks, Verkabelung...

Test

Prüfung der Sensoren, Inbetriebnahme von Motoren, SPS und Umrichtern

Programmierung

Abschließende Programmierung, Inbetriebnahme der Maschine

BLOCKSCHALTBILD

SCHALTSCHRANK

Beim Austausch des Schaltschranks wurde die gesamte Elektroinstallation modernisiert. Die komplette Verdrahtung im Schrank wurde erneuert, einschließlich aller Schutz- und Schaltgeräte. Die ursprüngliche Steuerung wurde durch eine neue Lenze c520 PLC ersetzt, die über neue Ein-/Ausgangsmodule eine moderne und effiziente Steuerung des Systems ermöglicht.

Im Schaltschrank wurden außerdem vier neue Frequenzumrichter Lenze i950 für die präzise Motorregelung installiert. Wegen der Bewegungen mit hoher Massenträgheit erhielt jeder Motor einen Bremswiderstand, der die beim Bremsen entstehende Energie effizient aufnimmt. Dieses Bremswiderstandssystem trägt dazu bei, die Anlage sicher und kontrolliert anzuhalten, ohne Motoren oder andere Komponenten zu beschädigen.

Die Kommunikation zwischen den Systemkomponenten erfolgt über das EtherCAT-Protokoll, das eine schnelle, deterministische Datenübertragung mit minimaler Latenz sicherstellt. Das Protokoll ist für industrielle Anwendungen optimiert, bei denen ein präziser und zuverlässiger Informationsaustausch in Echtzeit zwischen Steuereinheiten und Antrieben entscheidend ist.

Alle zentralen Steuerungselemente, einschließlich SPS und Frequenzumrichter, stammen vom selben Hersteller, was maximale Kompatibilität zwischen den Geräten gewährleistet. Eine aufwendige Integration unterschiedlicher Protokolle oder Schnittstellen entfällt weitgehend, was Konfiguration und spätere Wartung vereinfacht. Diagnose und Fehlerbehebung sind dadurch effizienter, da das System eine einheitliche Oberfläche für Überwachung und Steuerung aller Elemente bietet – mit höherer Zuverlässigkeit und einfacherer Betriebsführung als Ergebnis.

​

Bild 1. Schaltschrank vor dem Umbau ​ ​ ​ ​ ​Bild 2. Schaltschrank nach dem Umbau

BEDIENPULT

Wie der Schaltschrank wurde auch das alte Bediengehäuse durch ein neues ersetzt. Die ursprüngliche Bedienung über physische Taster wurde durch ein HMI-Display Lenze v450 abgelöst, was nicht nur die Bedienung, sondern auch die Verdrahtung des Bedienpults erheblich vereinfacht hat. Über die Touch-Oberfläche können Anwender die verschiedenen Maschinenfunktionen visuell überwachen und bedienen, sodass viele physische Taster entfallen. Display und SPS kommunizieren über LAN, und das Display wird über einen PoE-Injektor versorgt.

Mit dem neuen HMI-Panel entstand eine neue Visualisierung, die einfach und übersichtlich ist und eine reibungslose Bedienung und Überwachung der Maschine ermöglicht.

Bild 3. Altes Bedienpult ​Bild 4. Neues Bedienpult

AUSTAUSCH DER MOTOREN UND DER SICHERHEITSEINHEIT

Im Rahmen der Maschinenmodernisierung wurden die Hauptwickelmotoren und der Motor der Zugwalze ersetzt. Dazu gehörten der komplette Ausbau der alten Motoren, der Einbau der neuen und ihre Integration in das System. Der Motorentausch erforderte eine genaue Abstimmung – nicht nur wegen der räumlichen Anordnung der Motoren, sondern auch wegen ihres elektrischen Anschlusses und der Einbindung in die Steuerung. Die neuen Motoren bieten einen höheren Wirkungsgrad, eine bessere Leistungsregelung und einen geringeren Energieverbrauch und tragen so zur Modernisierung und Optimierung des Maschinenbetriebs bei.

Die alte Pilz-Sicherheitseinheit wurde durch eine neue, kompaktere Einheit ersetzt, die mit der Steuerung kommunizieren kann.

PROGRAMMIERUNG

Ziel der Programmierung war die Optimierung des gesamten Wickelprozesses. Es musste sichergestellt werden, dass die Zugkräfte zwischen Zugwalze und Wickeleinheiten konsistent synchronisiert sind, um übermäßige Spannung oder Durchhang des Materials zu vermeiden. Der Zug der Walze wurde über eine Kraftmessdose am Einlauf des Wicklers geregelt, die die Rückführung für die Kraftregelung lieferte.

Bahnspannung und Geschwindigkeit der Wickler wurden mit speziellen FAST-Modulen von Lenze dynamisch geregelt. Mehr erfahren Diese Module reduzieren die Spannung automatisch mit wachsendem Durchmesser des Wickelguts und sorgen so für einen optimalen Maschinenbetrieb. Auch die Berechnung des aktuellen Wickeldurchmessers übernehmen diese FAST-Module, die für die präzise Steuerung von Wickelprozessen entwickelt wurden. Sie sind eine fortschrittliche Lösung für komplexe Echtzeit-Steuerungsaufgaben und sichern hohe Effizienz und Zuverlässigkeit im gesamten System.

Nach der Neuprogrammierung der Maschine und der Beseitigung mechanischer Unregelmäßigkeiten, die bei Überholung und Tests festgestellt wurden, laufen der gesamte Wickelprozess und die Rollenwechsel effizienter. Zudem wurde die Faltenbildung im Material beseitigt, die das Hauptanliegen des Kunden war.