Datenkommunikation : Automatisiertes Lager braucht effiziente Steuerung

Der Sportartikelhersteller Puma investierte kürzlich in ein neues europäisches Zentrallager in Deutschland mit hochautomatisierter Intralogistik der heimischen TGW Group. Kernstück der Lösung ist das Stingray Shuttle-System mit über 700.000 Stellplätzen, das Neuware und Retouren auf produktschonenden Tablaren vollautomatisch ein- und auslagert sowie die manuellen Kommissionierarbeitsplätze versorgt.

Die Gesamtlänge der energieeffizienten Fördertechnik, die alle Bereiche miteinander verbindet, beträgt mehr als 21 km. 24 Hochleistungsheber mit ein oder zwei unabhängig verfahrbaren Hubtischen sorgen für die richtige Zuteilung der Shuttles in die einzelnen Etagen des Regals, um die Lagerplätze hocheffizient und performant zu erreichen.

Wie alle anderen Komponenten des Intralogistik-Systems im Zentrallager kommunizieren auch die Heber über Profinet mit der übergeordneten Steuerung. Diese Kommunikation muss sicher und zuverlässig ablaufen, damit die hochautomatisierte Lagertechnik reibungslos ohne außerplanmäßige Stillstandszeiten funktioniert. Selbst kleinste Anomalien gilt es deshalb aufzuspüren, damit „richtige“ Fehler erst gar nicht entstehen.

Diese Aufgabe übernehmen an den Hebern Switche von Indu-Sol. Die PROmesh P9 kümmern sich um die Netzwerküberwachung. Pro Heber sind heute je nach Anzahl der Hubtische zwei bis drei dieser „smarten Manager“ im Einsatz. Dank ihrer Abmessungen von lediglich 105 mm Höhe, 49 mm Breite und 122 mm Tiefe finden die für die Hutschienenmontage ausgelegten Switche problemlos im Schaltschrank der Heber Platz, die ebenfalls möglichst kompakt ausgelegt werden mussten.

Für die Wahl sprachen viele Gründe. Thomas Wimmer, Project Manager R&D Smart Mechatronics bei TGW, nennt die wichtigsten: „Profinet war für uns essenziell, weil darüber beispielsweise auch die Kamerasysteme an den Hebezeugen kommunizieren. Aufgrund der Kabellängen war für uns eine besondere Anforderung, dass auch Ableitströme gemessen werden.“ Diese Potentialausgleichsströme, die über den Schirm der Datenleitungen in die Geräte gelangen, können zu Unregelmäßigkeiten im Datenverkehr führen. Um das zu verhindern, überwacht eine integrierte Messschaltung im Switch diese Ströme permanent und speichert bei Überschreitung die Werte einschließlich des Frequenzverlaufs.

Mit einer kontinuierlichen Messung über das gesamte Frequenzspektrum (20 kHz) sowie einer Erfassung von Mittelwerten (RMS-Messung) und Spitzenwerten (Peaks) werden zudem Ursachen und Zusammenhänge für EMV-Störungen nachvollziehbar. Übersteigt dieser Ableitstrom vordefinierte Schwellwerte, so stellt dies eine Gefahr für die störungsfreie Kommunikation dar und eine zielgerichtete Warnung wird ausgegeben. Mit dieser Funktion trägt der PROmesh P9 gleichzeitig einer Handlungsempfehlung der Nutzerorganisation Profibus & Profinet International (PI) Rechnung. In ihr wird ganz klar die Forderung gestellt, eine Überwachungsmöglichkeit zur Prüfung des aktuellen Schirmstromniveaus vorzusehen.

„Ebenso wichtig war die millisekundengenaue Darstellung der Netzlast. Hier konnten wir kurzzeitige Lastspitzen detailliert erkennen. Hinzu kam der weite Betriebstemperaturbereich der Geräte. Dadurch können wir die gleichen Switche beispielsweise auch bei Projekten in Kühlbereichen einsetzen“, fährt Thomas Wimmer fort. Der Switch hat aber noch mehr zu bieten: Er erfüllt die Vorgaben an die Conformance Class B, ließ sich einfach in die Automatisierungsumgebung einbinden und wird höchsten Anforderungen an die EMV-Festigkeit gerecht. Zusätzlich werden eine Vielzahl nützlicher Managementfunktionen unterstützt wie IGMP Snooping, VLAN, QoS, SNMP und er verfügt pro Port über vier Prioritätswarteschlangen.

Neben diesen Funktionen bietet der Switch eine anwenderorientierte Bedieneroberfläche. Das Webinterface stellt direkt auf der Startseite die Portbelegung und wichtige Informationen zu Portstatus auf einen Blick dar und visualisiert diese für den Anlagenbetreiber übersichtlich in Ampelfarben. So werden beispielsweise neben der prinzipiellen Verfügbarkeit und Nachbarschaftserkennung eines Ports die Netzlast, Discards und Errors erfasst, mit voreingestellten Triggerwerten permanent abgeglichen und im Fall der Fälle Warnungen ausgegeben.

Ein Alarmmanagement über einen potentialfreien Kontakt, per E-Mail, zentraler SNMP-Abfrage oder direkt an die SPS stellen eine rechtzeitige Warnung vor dem Ausfall sicher. Alle Unregelmäßigkeiten werden intern dokumentiert und als Snapshot festgehalten. „Die klar dargestellten Informationen haben einen bedeutenden Nutzen für unser Wartungs- und Instandhaltungspersonal“, ergänzt Thomas Wimmer. „Vorbeugende Wartungsmaßnahmen lassen sich einfach einleiten und die Mitarbeiter wissen auch gleich, was zu tun ist.“ Der Sportartikelhersteller kann sich auf seine Kernprozesse konzentrieren, während die TGW On-Site Techniker vor Ort proaktiv an der Wartung und kontinuierlichen Verbesserung des Systems arbeiten.

Die Inbetriebnahme der Switche an den Hebern verlief reibungslos. „Indu-Sol hat uns dabei sehr kompetent unterstützt, auch als wir noch nachträglich ein neues Feature bei der Nachrichten-Signatur brauchten, um das Prozedere noch weiter zu optimieren“, erinnert sich Thomas Wimmer. Kein Wunder also, dass die Zusammenarbeit weiter geht. Bei allen Projekten, in denen die Hochleistungsheber zukünftig eingesetzt werden, sind die Switches PROmesh P9 als „Netzwerk-Manager“ mit von der Partie. Vielleicht findet hier auch der neue PROmesh P10 Anwendung, der bei gleicher Baugröße zusätzlich permanent die Qualität der angeschlossenen Leitungen überwacht, um den physikalischen Verschleiß von Netzwerkleitungen sichtbar zu machen.