Sicheres WLAN in glühender Umgebung

Diese Turbinen- und Generatorwellen für Kraftwerke stellt das Unternehmen Saarschmiede in Völklingen in einer der weltweit modernsten Freiformschmieden her.

Wichtig ist das exakte Zusammenspiel zwischen der 12.000-Tonnen-Schmiedepresse und den zwei Portalkränen, die das Werkstück in Position halten.

Siemens installierte eine WLAN-Verbindung mit Industriestandard zwischen den Kränen und der Pressensteuerung. So ist auch unter extremen Umgebungsbedingungen wie sie beim Formen hunderter Tonnen heißen Stahls herrschen, eine zuverlässige drahtlose Kommunikation realisierbar.

Freiformschmieden stellen Werkstücke aus Stahl nicht durch Gießen, sondern durch Umformen her und erzielen so höchste Werkstoffgüten. Ein Greifer hält das heiße Stahlstück in die riesige Presse und dreht es, damit es von allen Seiten bearbeitet wird. Große Portalkräne transportieren das gut hundert Tonnen schwere Werkstück zum Greifer und halten es beim Umgreifen.

Während des Schmiedens entsteht eine mehrere Meter lange Welle, deren freies Ende von den Portalkränen gegenüber der Presse in Position gehalten wird. Die Bewegungen der Portalkräne müssen eng mit der Prozesssteuerung verknüpft sein. Außerdem muss eine Not-Aus-Funktion sicherstellen, dass die Presse sofort abgeschaltet wird, falls die Kräfte die Tragfähigkeit der Kräne überschreiten.

Generell bieten sich für die Kommunikation zwischen beweglichen Teilen Funkverbindungen an. Eine Herausforderung ist der geforderte lückenlose und schnelle Funkkontakt zwischen Kränen und Presse für die Not-Aus-Funktion. Gelöst wurde dies über ein auf Industrie-Anwendungen angepasstes WLAN (IWLAN). 

Die Kräne funken per IWLAN an sogenannte Access-Points, die über Profinet – ein industrielles Ethernet – mit der Steuerung kommunizieren. Die Profinet-Kopplung erlaubt Aktualisierungszeiten von 16 Millisekunden für schnelle Reaktionen.

Die Access-Points sind so platziert, dass sie mit ihren Rundstrahlantennen die Funksignale der Kräne während des gesamten Fahrwegs lückenlos auffangen. Die Geräte verfügen auch über eine Rapid-Roaming-Funktion für einen extrem schnellen und unterbrechungsfeien Funkzellenwechsel im Bewegungsraum der Kräne.

Die Produktionshalle war ebenfalls eine Herausforderung, weil die Funkwellen an der massiven Stahlkonstruktion reflektieren. Überlagern sich reflektierte und direkte Funkwellen, kann es zu störenden Interferenzen kommen. Um diese Effekte zu reduzieren, fangen alle Kommunikationsendpunkte über zwei Rundstrahlantennen Signale aus mehreren Richtungen auf.

IWLAN ist ein von Siemens entwickeltes Funksystem, das speziell für die rauen Umgebungen und hohen Anforderungen in Industrie-Anwendungen ausgelegt ist. (2014.08.4)