Mit rund 1200 m/min, umgerechnet 72 km/h, rast das Papier über die Rollen, Walzen und Wickler. Um bei dieser Geschwindigkeit keine Abrisse der Bahn zu verursachen und eine gleich bleibende Qualität zu gewährleisten, müssen die Antriebe der neuen Papiermaschine der Papier- und Kartonfabrik Varel GmbH & Co KG Höchstleistungen erbringen. In der Papiermaschine übernimmt die neue Siemens-Antriebsfamilie Sinamics als durchgängige Lösung alle Antriebsaufgaben und erfüllt so die hohen Anforderungen.
Seit Ende 2004 ist die neue Papiermaschine PM5 der Papier- und Kartonfabrik Varel GmbH & Co KG in Betrieb. Mit der neuen Maschine, die Altpapier zu Testliner und Wellenpapier verarbeitet, erhöht die Papierfabrik in Varel ihre Jahreskapazität von bisher 400.000 auf 650.000 t. Die PM5 hat eine Siebbreite von 6.250 mm und produziert Papiere mit Flächengewichten von 70 bis 120 (150) g/qm, pro Tag bis zu 850 t.
Die Antriebsaufgaben in der Papiermaschine sowie in den Nebenprozessen übernehmen Sinamics-Geräte. Für die Walzen, Pressen, Rollen, Kalander und Wickler der Papiermaschine sowie den Rollenschneider kommen 58 Sinamics S120 in der Bauform "Cabinet Modules" zum Einsatz. Hier dominieren koordinierte Mehrmotorenanwendungen, teilweise mit Netzrückspeisung. Zwölf Sinamics G150 regeln die Drehzahl der Pumpen und Lüfter im Prozess - durchweg Einzelantriebe ohne Netzrückspeisung. Im Zusammenspiel bilden alle Mitglieder der neuen Antriebsfamilie ein durchgängiges technologisches Konzept, von dem die gesamte Papiermaschine profitiert. So zeichnen sich die Antriebssysteme nicht nur dadurch aus, dass sie leiser, sparsamer und kleiner gegenüber herkömmlicher Technik sind, sondern sie erleichtern dank des einheitlichen und einfachen Konzepts auch das Engineering, Bedienen und Beobachten. Ein Beispiel sind die übergreifenden Engineeringtools "Sizer" für die Projektierung und "Starter" für Inbetriebnahme und Diagnose. Auch die Kommunikationsschnittstellen sind vereinheitlicht.
Das einheitliche Konzept reduzierte den Parametrieraufwand, vereinfachte die Inbetriebnahme und erleichtert jetzt - bei laufendem Betrieb - die Bedienung und Wartung. Das Bedien- und Wartungspersonal der PM5 musste zudem nur noch auf ein System geschult werden, nicht wie bisher auf mehrere.
Präzisionsarbeit der Antriebe
Mit Ausnahme der Nebenprozesse mit ihren Einzelantrieben für die Pumpen und Lüfter besteht das Antriebskonzept der Papiermaschine aus koordinierten Antrieben. Alle Antriebe müssen hier koordiniert von Null bis zur Arbeitsgeschwindigkeit - bei der PM5 1.200 m/min - die Maschinen beschleunigen, ohne dass die Papierbahnen abreißen. Während der Produktion dürfen Geschwindigkeitsabweichungen nur ein Promille betragen, um die Produktqualitäten über einen langen Zeitraum sicherzustellen. Diese Präzision und Dynamik müssen auch die Rollenschneiderantriebe erbringen. Hier stellt beispielsweise die Zugregelung die Festigkeit der gewickelten Rolle sicher. Für diese Anforderungen an die Mehrmotorenantriebe der Papiermaschine eignen sich innerhalb der Sinamics-Familie besonders die Geräte des Typs Sinamics S120, in der Bauform "Cabinet Modules". Zusätzlich beherrschen diese Antriebe den 4-Qadranten-Betrieb.
Mehrmotorenantriebe nach dem Baukastenprinzip
Das modulare und skalierbare Konzept von Sinamics S120 Cabinet Modules schafft zusammen mit einem umfangreichen Optionspaket hohe Flexibilität. Für jede Anlage lässt sich so im Baukastenprinzip die optimale Antriebslösung zusammenstellen. Ein solcher Verband besteht aus einem Line Connection Module für die anlagenseitige Netzeinspeisung, Infeed Modules, die je nach betrieblichen Anforderungen (2-, 4-Quadranten-Betrieb) und geforderter Netzqualität als Basic-, Smart- und Active Infeed ausgeführt sein können, sowie den Motor Modules, welche die Drehzahl und den Drehmoment der angeschlossenen Motoren regeln. Die Module lassen sich je nach anlagenspezifischer Anforderung beliebig kombinieren. Durch standardisierte Schnittstellen können die einzelnen Schrankmodule schnell miteinander verknüpft und montiert werden. Die DC-Kopplung der Cabinet Modules durch einheitliche Leistungsschnittstelle, die datentechnische Verknüpfung über die digitale Schnittstelle DriveCliq. Eine zentrale Regelungsbaugruppe mit Profibus-Anschluss führt übergreifend die Antriebsregelung für bis zu vier angeschlossene Antriebe aus.
Im Wechsel zwischen motorischen und generatorischen Anforderungen, typisch für die Papiermaschine, sparen die Sinamics S120 Cabinet Modules zusätzlich Energie, bieten die Möglichkeit, Prozesse zu optimieren, die Verfügbarkeit zu erhöhen und die Rückwirkungen auf das speisende Netz zu reduzieren. Außerdem ist es auch möglich, die Netzeinspeisung des Antriebsverbandes niedriger auszulegen als die Leistungen der einzelnen, am gemeinsamen Zwischenkreis betriebenen Motor Modules.
Die Sinamics G150-Schrankgeräte für die Pumpen und Lüfter sind, wie auch die Sinamics S120, übersichtlich, klar strukturiert aufgebaut, robust und zuverlässig, servicefreundlich sowie leise und kompakt. Vor allem aber zeichnen sich die Geräte durch ihre einfache Bedienung aus. Werkseitig auf die Antriebsaufgaben vorkonfiguriert, lassen sie sich besonders einfach in Betrieb nehmen und bedienen. Durch die durchdachte, übersichtliche Bedienphilosophie kann sich der Anwender nur auf die Funktionalitäten konzentrieren, die er auch wirklich braucht.
Branchenspezifische Regel- und Steuerungsfunktionen
Über den Software-Standard von Sipaper Drives kommunizieren die Sinamics G150 und Sinamics S120 mit den Simatic S7-400-Steuerungen und mit dem fabrikweiten Automatisierungssystem. Hier sind bereits branchenspezifische Regel- und Steuerfunktionen wie Sollwertkaskaden oder Lastverteilung integriert und sorgen für entsprechende Betriebssicherheit und Verfügbarkeit der Antriebstechnik. Die Visualisierungssysteme sind standardmäßig auf die speziellen Bedürfnisse der Papiermacher abgestimmt. Sie umfassen Diagnose- und Betriebsführungsfunktionen wie Abrissanalyse, Filzlauflängenüberwachung oder Aufholung ohne manuelle Bedienung, die schon während der technologischen Anlagenoptimierung entscheidende Informationen zur Verfügung stellen und Bahnrisse reduzieren. Sensormodule werten Motorgebersignale aus, sammeln Diagnosedaten und ermöglichen die schnelle Regelung der Antriebe.
Bei der Papiermaschine PM5 der Papier- und Kartonfabrik Varel zeichnete Siemens - zusätzlich zur Antriebstechnik und deren Automatisierung - für die komplette Elektrotechnik verantwortlich. Hinzu kommen Dienstleistungen wie Projektierung, Engineering, Montage, Inbetriebsetzung sowie die Instandhaltung während des Betriebs.
Advance 3 / 2005 |
