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Energie-Optimierung für Förderanlagen

Energie optimal einsetzen

Der Durchsatz von Positioniersystemen in Hochregallagern hängt von der langsamsten Achse der Anlage ab. Wird das Tempo aller Achsen und Zufuhrsysteme an diesen Wert angepasst, lässt sich die Energie optimal verteilen und die Lebensdauer der Anlage merklich erhöhen, ohne den Gesamtdurchsatz der Produktion zu verringern. Gleichzeitig lassen sich Energieeinsparungen von 15 bis 40 Prozent realisieren.

Bild: Fotolia / RABE

Eine Kette ist immer so stark wie ihr schwächstes Glied. Dieses Sprichwort lässt sich auch auf Förderanlagen in Hochregallagern übertragen: Ein Positioniersystem ist immer so schnell wie seine langsamste Achse. Das heißt, dass der Durchsatz in der Produktion von der Geschwindigkeit der langsamsten Achse der Anlage bestimmt wird. Wenn es gelingt, das Tempo der anderen Achsen genau in dem Maß zu drosseln, dass sie synchron mit der langsamsten am Zielpunkt ankommen, wird die eingesetzte Energie optimal verteilt und durch die schonendere Fahrweise die Lebensdauer der Anlage erheblich verlängert. Und dass, ohne dabei den Durchsatz der Anlage zu verringern.

Genau diese Synchronisation leistet die Energie-Optimierungs-Software für Förderanlagen (EOS) des Unternehmens PSI Positioning Solutions International Technics Ltd. (PSI Technics). Die Software ergänzt das Positionierungssystem Positioning Solutions System (PSS). Industrielle Förderanlagen arbeiten bei entsprechender Auftragslage in der Regel an der maximalen Leistungsgrenze. Gerade in der Automobilproduktion spielen die Taktzyklen der großen Lagersysteme dabei eine zentrale Rolle.

Führende Hersteller von Transportern und PKW setzen das System deshalb bereits zur Synchronisation der Taktzyklen in ihrer Produktion ein und arbeiten dadurch deutlich wirtschaftlicher. Zum einen verringert sich durch den Einsatz der Lösung im Automatikbetrieb der maximale Strombedarf im Schnitt um etwa 15 Prozent, die Energieeinsparung kann bei einzelnen Fahrbewegungen sogar bis zu 40 Prozent betragen, zum anderen weisen Antriebe, Getriebe, Dichtringe und Umrichter einen wesentlich geringeren Verschleiß auf. Auf dem hart umkämpften Markt macht sich das bezahlt.

Verzicht auf überhöhte Geschwindigkeit

Ein Beispiel aus der Praxis macht das anschaulich: Bei einem Fahrweg von 30 Metern und einer Hubbewegung von 20 Metern ist die Hubachse, wenn beide mit voller Geschwindigkeit bewegt werden, vor der Fahrachse am Ziel und wartet dort. Bei der Optimierung durch das Positioniersystem bewegt sich die Hubachse langsamer und erreicht das Ziel gleichzeitig mit der Fahrachse. Da das Verhältnis von Geschwindigkeit zu Energieverbrauch etwa proportional ist, verringert sich der Strombedarf durch die reduzierte Geschwindigkeit der Hubachse erheblich. Messungen ergeben, dass die Stromspitze der Motoren von 100 Ampere auf rund 65 Ampere sinkt. Eingespart wird dabei die Wartezeit der Hubachse. Die gesamte Fahrzeit beider Achsen verlängert sich nicht, wobei der Durchsatz konstant bleibt.

Exakte Simulation der Fahrbewegung

Das synchrone Eintreffen beider Achsen ist das Ergebnis einer exakten internen Simulation der Fahrbewegung. Das dazu benötigte mathematische Modell wird über den Prozessor der Regeleinheit vollautomatisch ermittelt und läuft ohne Zeitverlust vor jeder Fahrt ab. Da die Software im Hintergrund arbeitet, ist weder eine zusätzliche Hardware noch eine Anpassung an die vorhandene Logistiksoftware notwendig. Die Inbetriebnahme dauert in der Regel lediglich etwa drei Stunden. Das Positioning Solution System misst sich am gehobenen Standard ICS5000 und setzt darüber hinaus vor allem auf Integrationsfähigkeit.

Die Lösung besteht aus einer Kontrolleinheit mit implementierter Regelungssoftware, einem Distanzmessgerät – in der Regel kommt hier ein Laser zum Einsatz – und den Schnittstellen zur Prozess-Steuerung und zum Antrieb. Die Regelungssoftware ist in der Lage, auch hochdynamische Schwingungen auszugleichen, wie etwa Seilschwingungen bei Hub-Anwendungen. Das Positionierungssystem ist mit allen Antrieben kompatibel und arbeitet als digitales Regelungssystem autark. Sobald die Verbindung zu Prozessrechnern oder Lagerverwaltungssystemen besteht, führt die Kontrolleinheit umgehend deren Befehlsketten aus und kommuniziert dazu über serielle Protokolle oder standardisierte Feldbussysteme. Die komplette Neuinstallation der kombinierten Systemlösung über einen Web-Browser verläuft entsprechend zügig und nimmt höchstens zwei Tage in Anspruch.

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